FOTOVOLTAÏSCHE ZONNE-ENERGIE: TECHNIEK, NORMEN EN MARKT

Ranst, 14/09/2009

Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”

FOTOVOLTAÏSCHE ZONNE-ENERGIE: TECHNIEK, NORMEN EN MARKT

Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid, Ranst, 14/09/2009 Jo Neyens, BelPV

Lid van de koepel

INHOUD Techniek van PV-systemen zonnecellen en PV-modules elektrische opbouw van een PV-systeem opbrengst van een netgekoppeld PV-systeem types PV-systemen

Normen elektrische normen bouwkundige normen kwaliteitseisen

de Vlaamse PV-markt Lid van de koepel

Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009

2

Jo Neyens, BelPV

1

Ranst, 14/09/2009


ODE-Vlaanderen Structuur Vlaams kwaliteitscentrum voor decentrale duurzame energie belsolar

VWEA VLAAMSE WINDENERGIE ASSOCIATIE

PLATFORM BI O- ENERGI E Lid van de koepel

Werkgroep groene stroom


3

Het is blauw en het ligt op het dak…? 1. een thermische zonnecollector 2. een fotovoltaïsch paneel (PV-module) 3. een blauwe dakpan

Lid van de koepel


4

Jo Neyens, BelPV

2

Ranst, 14/09/2009


PV-techniek ZONNECEL: TYPES Kristallijn silicium monokristallijn • hoogste rendement, zwartblauw

polykristallijn • lager rendement, blauw geaderd

Amorf silicium lager rendement (helft v.monoSi) goedkopere productie

Andere dunne film cellen CIS (CuInSe2) microkristallijn dunnefilm Si “plastieken” zonnecellen Lid van de koepel

5


PV-techniek SOORTEN ZONNECELLEN type

materiaal

vorm

silicium schijf

vierkant schijfje

dunne film

glasplaat of soepele folie

ruimtevaart

schijfje

Industrie

organische zonnecellen (oplosmiddel of kunststof)

Labo

Lid van de koepel

glasplaat of soepele folie


6

Jo Neyens, BelPV

3

Ranst, 14/09/2009


PV-techniek SI-ZONNECEL: MATERIAAL “vingers” ruwe oppervlaktelaag

“busbar”

n-type laag scheidingslaag p-type laag

achtercontact

Opbouw van een silicium zonnecel Lid van de koepel

7


PV-techniek PV-CEL, MODULE, SYSTEEM

Bron: Viessmann Mediaservice CD-Bilddatenbank

zonnecel

zonnepaneel (PV-module)

Afmeting 12,5 x 12,5 cm Dikte 0,2 – 0,3 mm Vermogen 13 mW/cm2 Vermogen per cel: > 2 Wp Lid van de koepel

Afmeting Dikte Vermogen Spanning

PV-systeem

bvb. 120 x 80 cm 6 mm + kader 120 - 135 W/m2 ± 26 V DC


8

Jo Neyens, BelPV

4

Ranst, 14/09/2009


PV-techniek PV MODULE: OPBOUW Sandwich structuur: gehard glas EVA of hars

gesoldeerde cellen Tedlar of glas

Lid van de koepel

9


PV-techniek MATERIALEN ZONNEPANEEL voorkant

gehard glas: 3-4 mm dik

75%

binnenkant

waterdichte kunststof: EVA = ethylvinylacetaat

7%

zonnecellen

silicium

4%

contacten

alu-zilverlegering gesoldeerde strips met lood

achterzijde

waterdichte folie in PET gelamineerd met PVF aan beide zijden

4%

kader

aluminium

10%

bekabeling

koper, rubber, kunststof

aansluitdoos metalen contacten, kunststof doos, kabels Lid van de koepel


10

Jo Neyens, BelPV

5

Ranst, 14/09/2009


PV-techniek PV-MODULES diverse tinten, diverse formaten

Lid van de koepel


11

Elektrische aspecten AANSLUITDOOS EN KABELS (1)

DC-bekabeling aansluitdoos gelijkstroomkabels klikvaste contacten Lid van de koepel


12

Jo Neyens, BelPV

6

Ranst, 14/09/2009


Elektrische aspecten AANSLUITDOOS EN KABELS (2)

DC-kabels verbinden PV-modules

kabeldoorvoer plat dak: kabelgoten Lid van de koepel


13

Elektrische aspecten OMVORMERS EN NETKOPPELING

omvormers

bron: Ikaros Solar Lid van de koepel

netkoppeling in schakelkast met extra teller voor groenestroomcertificaten Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009

14

Jo Neyens, BelPV

7

Ranst, 14/09/2009


Elektrische aspecten NETGEKOPPELDE PV-SYSTEMEN TYPES OMVORMERS 3 soorten invertoren

AC modules Lid van de koepel

„string inverters“ centrale omvormer Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009

15

Elektrische aspecten TYPES OMVORMERS centrale inverter 1800 WAC

stringinverter 850 WAC

module- inverter ± 100 WAC

verschillende types omvormers Lid van de koepel


16

Jo Neyens, BelPV

8

Ranst, 14/09/2009


Elektrische aspecten SCHEMA GROTE SYSTEMEN Decentrale productie geen eilandwerking

AANSLUITING METERKAST 4 kwadrant

AREI keuring vereist!

kWh-kW

kWh groen

EAN-lev EAN-pro verdeelkast

4-polige parallel sch.

Fotovoltaïsche panelen

PV invertor Al dan niet ENS L1-N L2-N L3-N

+

AC/DC

3N400V

manuele vergrendeling

asymmetrie Stroombeveelt tot symmetrie- ontkoppeling controle

-

* Ontkoppel- R1 en Watch dog in beveiliging serie bevelen ontkoppeling parallel schakelaar

3x6A

* Advies: overspanningsbeveiliging! Staan dicht bij mekaar.

LS distributienet Lid van de koepel


17

PV-opbrengst ZON: AANBOD

Lid van de koepel


18

Jo Neyens, BelPV

9

Ranst, 14/09/2009


PV-opbrengst INVLOED HELLING EN ORIENTATIE Ruime zone met bijna optimale jaarlijkse opbrengst (5% verlies): - helling tussen 20° en 60° - oriëntatie tussen ZW en ZO

2

ng lli he 0 º k oe 0º sh 6

95%

Max. jaarlijkse instraling Ukkel 1083 kWh/m2 - azimuth -2º (ongeveer zuid) - hellingshoek t.o.v. hor. vlak: 35º Lid van de koepel

bron: 3E


19

PV-opbrengst PV-SYSTEEM OP PRIVATE WONING 1

kWp = 1 kiloWattpiek

oppervlakte: 8 m2 gemiddelde opbrengst: ± 850 kWh/kWp.jaar of: >100 kWh/m2 PV-module

kostprijs: ± 4500 euro (1 kWp)

connectiedoos

(incl. btw, installatie,randapparatuur)

invertor

grotere opp.: < 3500 euro/kWp

meterkast

gemiddeld verbruik per gezin = 4000 kWh elektriciteitsnet

Lid van de koepel

100% = 5 kWp = 40 m2 Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009

20

Jo Neyens, BelPV

10

Ranst, 14/09/2009


PV-opbrengst BASISBEGRIPPEN AUTO Pk

PV vermogen

Wattpiek (Wp) kilowattpiek (kWp)

l/100 km energie

km/u Lid van de koepel

kilowattuur (kWh)

850

“maximum” kWh per jaar opbrengst en per kWp

kWh/kWp

21


PV-opbrengst SPANNING EN STROOM 10

typische standaard PV-module 167 x 100 cm, 22 kg 215 Wp 29 VDC - 7,5 A

current (A)

vermogen in Maximum Power Point (MPP) varieert met lichtinval spanning daalt weinig!

cell temperature 25º C

8

120 Wp module

irradiation = 1000 W/m2 119,7 W 800

6

W/m2

95,2 W

600 W/m2

70,6 W

4 400 2

0

W/m2

46,0 W

200 W/m2

0

5

10

21,6 W

15

20

25

voltage (V)

Klein PV-systeem 2,15 kWp • 10 PV-modules 215 Wp in serie • DC-spanning: 260 – 300 V – 7,5 A • omvormer 2000 W AC Lid van de koepel


22

Jo Neyens, BelPV

11

Ranst, 14/09/2009


PV-techniek TYPES PV-SYSTEMEN volgens celtechniek silicium: polykristallijn, monokristallijn dunnefilm: amorf silicium, CIGS, CdTe

volgens type PV-module standaard PV-module met kader laminaat (glas - glas of glas - kunststof, geen kader) flexibele modules (dunne film)

volgens montage in opbouw bovenop bestaande dak / gevel geïntegreerd in gebouwschil (“BIPV”) met bouwkundige functie (waterdichting) Lid van de koepel


23

PV op gebouwen POTENTIEEL groot potentieel • geen beslag op open ruimte • daken, gevels, zonnewering • techisch potentieel: 30% van totale elektriciteitsverbruik

architecturale meerwaarde • dubbele functie: energie + bouwelement woonwijk met PV in Japan

• speciale PV-modules: leien, beglazing, zonnewering • kostenbesparing op materiaal

bron: Photon International Lid van de koepel


24

Jo Neyens, BelPV

12

Ranst, 14/09/2009


PV op gebouwen BIPV: GEBOUWINTEGRATIE VAN PV integratie op diverse gebouwen • woningen en kantoren • tertiaire sector (bvb. ziekenhuis) • industrie

integratie in diverse delen • • • • •

hellend dak plat dak lichtstraat, atrium gevel zonnewering

integratie op andere structuren Lid van de koepel


25

PV op gebouwen OPBOUW: PANNENDAK Pannendak: opbouw dakhaken metalen structuur

Lid van de koepel


26

Jo Neyens, BelPV

13

Ranst, 14/09/2009


PV op gebouwen INBOUW: PANNENDAK bron: Izen - SunQuest

Lid van de koepel

Pannendak:prefabelementen


27

1.1. PV OP HELLEND DAK PV op gebouwen volledige dakbedeking VOLLEDIG HELLEND DAK

Solarsiedlung, Freiburg (D) Arch. R. Disch Lid van de koepel


28

Jo Neyens, BelPV

14

Ranst, 14/09/2009


PV op gebouwen PV OP LANDBOUWBEDRIJF

Hoogstraten, MARPA bvba 119 kWp, 890 m2 bron: SolarAccess Lid van de koepel


29

PV op gebouwen INBOUW: LEIENDAK bron: Soltech

Leiendak: inbouw speciale panelen op maat van leien Woning, Merchtem (Asse)

Lid van de koepel


30

Jo Neyens, BelPV

15

Ranst, 14/09/2009


PV op gebouwen HELLEND DAK: PANNEN, INBOUW

Module voor pannen of tegelpannen kunststof kader Lid van de koepel


31

PV op gebouwen INBOUW: METAALDAK

woning Zoerle-Parwijs (Zonnige Kempen) Amorf Si metalen dakbanen met staande naad (Unisolar-cellen, systeem Thyssen-Solartec) Lid van de koepel


32

Jo Neyens, BelPV

16

Ranst, 14/09/2009


PV op gebouwen SEMITRANSPARENT PV Lichtstraat

licht tussen cellen schaduwpatroon op serreprofielen ook met dubbel glas

Kantoor Turbowinds, Overijse bron: Soltech Lid van de koepel


33

PV op gebouwen PV GEVEL: SEMITRANSPARANT “De Basis” Kamp C Westerlo (B) semitransparante PV-modules vermogen: 20 kWp

bron: Soltech Lid van de koepel


34

Jo Neyens, BelPV

17

Ranst, 14/09/2009


PV op gebouwen PV GEVEL: SEMITRANSPARANT “De Basis” Kamp C Westerlo (B) semitransparante PV-modules vermogen: 20 kWp

bron: Soltech Lid van de koepel


35

PV op gebouwen SEMITRANSPARANTE GEVEL

Source: Schüco Lid van de koepel


36

Jo Neyens, BelPV

18

Ranst, 14/09/2009


PV op gebouwen PV-GEVEL: DICHT School Venendaal, NL

Bayerische Landesbank, München Lid van de koepel


37

PV op gebouwen PV-GEVEL: INDUSTRIEBOUW PV-gevel in amorf Si op geprofileerde staalplaat bedrijf Thyssen Krupp (D)

Lid van de koepel


38

Jo Neyens, BelPV

19

Ranst, 14/09/2009


PV op gebouwen PV-ZONNEWERING

Lid van de koepel


39

PV op plat dak HELLENDE MODULES: SYSTEMEN Diverse systemen prefab steunen met ballast betonnen voet stalen structuur

Ecofys, Utrecht, NL Lid van de koepel


40

Jo Neyens, BelPV

20

Ranst, 14/09/2009


PV op plat dak BALLAST

foto JN

Eenvoudige montage met betonnen ballast (Basisschool Zevensprong, Leuven) Lid van de koepel


41

PV op plat dak PV OP METALEN STRUCTUUR

Boss Paints, Waregem, 52 kWp

bron: Sunelpo Lid van de koepel


42

Jo Neyens, BelPV

21

Ranst, 14/09/2009


PV op plat dak DAKROL MET PV Alwitra Evalon Solar Uni-Solar zonnecellen

Sarnafil dakrol Uni-Solar zonnecellen

Lid van de koepel

Amorf Si op dakrol Ninove, doe-het-zelfzaak


bron: Ikaros Solar

43

PV op plat dak DUNNEFILM PV IN BUIZEN

zonnecel: CIGS dunne film afmetingen: 1.82 m x 1.08 m vermogen: 150 Wp tot 191 Wp = 76 – 97 Wp/m2 hoogte: 0.3 m eigen gewicht 16 kg/m2 (paneel en draagstructuur) bron: Solyndra, I.R.S. Solar

Lid van de koepel


44

Jo Neyens, BelPV

22

Ranst, 14/09/2009


Normen voor PV

BIPV

Bouwnormen: NBN, EN normen

normen IEC en CENELEC aansluitingsvoorwaarden:

EU regelgeving….

AREI, VREG, Synergrid

Lid van de koepel


45

Normen voor PV ELEKTRISCHE NORMEN (1) Productnormen omvormers, bekabeling, PV-modules: EN-IEC-normen strenge test van PV-modules in gecertificeerd labo

Normen netkoppeling: technisch reglement VREG: terugdraaiende meter bij installaties < of = 10 kW meting v. stroom en GSC voor grotere PV-systemen technische aansluitvoorwaarden C10/11 v. Synergrid

Personenveiligheid: AREI: beschrijving automatisch scheidingssysteem toelating omvormers met buitenlands testcertificaat

volledige lijst in QUEST-procedure doc. B Lid van de koepel


46

Jo Neyens, BelPV

23

Ranst, 14/09/2009


Normen voor PV ELEKTRISCHE NORMEN (2) Belangrijkste elektrische prestaties elektrische isolatie van PV-panelen en kabels onmiddellijke onderbreking van AC-zijde van de omvormer bij onregelmatigheid in net

Bliksembeveiliging en aarding discussie tussen BelPV en keurders referentie: QUEST

Lid van de koepel


47

Normen voor PV BOUWKUNDIGE NORMEN geen aparte specifieke normen voor PV in ontwikkeling bij WTCB: Technische specificaties

in principe: “alle toepasselijke normen” stabiliteit: belastingen op constructies structurele werken: ontwerp en berekening van constructies in staal, beton, hout

in praktijk hellend dak: berekening dakhaken cf. leverancier plat dak: stabiliteitsberekening door studiebureau Lid van de koepel


48

Jo Neyens, BelPV

24

Ranst, 14/09/2009


Normen voor PV KWALITEITSCENTRUM QUEST nieuw kwaliteitscentrum Quest voor kleinschalige duurzame energietechnieken onafhankelijk centrum, vzw, opgericht okt. 2006 stichtende leden: kenniscentra, industrie, ODE uitwerken kwaliteitscharter voor: • • • •

PV actieve thermische zonne-energie warmtepompen meer technieken in de toekomst: ventilatie, micro-WKK…

(aflopende) steun Vlaams gewest, bijdrage industrie maart 2009: opstart kwaliteitssysteem PV Lid van de koepel

49


PV-markt PV-MARKT VLAANDEREN (1) 122487

kWp cumulatief kWp jaarlijks

120000 100000 80000

+61 MW tot 1 juli = 10 MW / maand

61252

60000

= +120 MW in 2009

40000 21119

= 180 MW cumul.

20000

30

/0 6/

20

09

08 20

07 20

05

04

06 20

20

20

20

02 20

3536

1923

887

564

03

330

215

01

99 19

98 19

110

00

42

0

20

0

20

verm ogen [kW p]

140000

Marktontwikkeling fotovoltaïsche zonne-energie 1998 – juni 2009 bron: Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap (VEA), VREG, Belsolar Lid van de koepel


50

Jo Neyens, BelPV

25

Ranst, 14/09/2009


PV-markt PV-MARKT VLAANDEREN (2) Marktsegmenten Particulieren ± 23 000 kleine P-systemen, 2 – 3 kWp (aug. 2009) = 1 op 100 gezinnen !

Bedrijven grote PV-systemen op plat dak (tot > 800 kWp) architecturale systemen: semitransparante panelen

Landbouwbedrijven grote PV-systemen op hellend dak dankzij VLIF-steun 30% Lid van de koepel

51


Toekomst van PV VLAANDEREN: TREND 2009 – 2013 PV market growth Flemish Region 2006 - 2013 sources: ANRE, Belsolar, VEA, VREG 500.00

grid connected PV [MWp]

450.00 400.00

441.25

Cumulated capacity Annual market growth 361.25

350.00 291.25

300.00 231.25

250.00 181.25

200.00 150.00

120.00

100.00 50.00

61.25 3.54 1.62

21.12

50

40.13

60

70

2011

2012

80

17.58

0.00 2006

2007

2008

2009

2010

2013

uitzonderlijk jaar Lid van de koepel


52

Jo Neyens, BelPV

26

Ranst, 14/09/2009


BESLUIT 1. grote groei van PV verwacht 2. PV wordt goed gecontroleerd en biedt kwaliteit 3. bewaking van kwaliteit is essentieel voor markt 4. toenemend belang van integratie in gebouwen

Lid van de koepel


53

PV: conclusies Meer informatie meer info WEBSITES ONDERWERP

WEBSITE

Koepel ODE-Vlaanderen

www.ode.be

Sectorfederatie BelPV

www.belpv.be

Subsidies, brochures VEA

www.energiesparen.be

Groenestroomcertificaten

www.vreg.be

Lid van de koepel


54

Jo Neyens, BelPV

27

FOTOVOLTAÏSCHE ZONNE-ENERGIE: TECHNIEK, NORMEN EN MARKT

Recommend Documents