NAPENERGIÁS RENDSZEREK TERVEZÉSE MEE - SZIE - Solart System szakmai rendezvény Gödöllő, 2012. május 15.
Galambos Erik Szent István Egyetem, Fizika és Folyamatirányítási Tanszék Páter K. u. 1., H-2103 Gödöllő Tel.:+36 28 522055, Email:
[email protected]
Tartalom
Bevezetés, a téma időszerűsége Fotovillamos energiatermelés A gyakorlatban alkalmazott PV rendszerek bemutatása Családi ház energiaellátása PV modulok segítségével
Fotovillamos rendszer méretezése a gyakorlatban Összefoglalás
2/17
Bevezetés
Magyarországon, a villamosenergia-költségek drasztikusan, évi mintegy 8,7%-al emelkednek
Megújuló energiák használata Fotovillamos energiatermelés Különböző fotovillamos rendszerek alkalmazása
3/17
Az energiaforrások, és a fotovillamos napenergia-hasznosítás kapcsolata •Nem megújuló energiaforrások • Fosszilis tüzelőanyagok • Hasadó anyagok
•Megújuló energiaforrások • • • • •
Biomassza Geotermikus energia Vízenergia Szélenergia Napenergia • Passzív napenergia hasznosítás • Aktív napenergia hasznosítás • Fototermikus napenergia-hasznosítás • Fotovillamos napenergia-hasznosítás
4/17
A gyakorlatban alkalmazott PV rendszerek bemutatása •Autonóm fotovillamos rendszerek Töltés szabályozó
PV generátor (napelemek)
Inverter
Házban kiépített hálózat
Tároló akkumulátor
Fotovillamos energiaellátású ház, USA Forrás: Fraunhofer ISE, Freiburg, Németország
5/17
A gyakorlatban alkalmazott PV rendszerek bemutatása •Hibrid fotovillamos rendszerek
PV generátor (napelemek)
Töltés szabályozó Akkumulátor
Inverter
Ház villamos hálózat
Belsőégésű motorral, Akkumulátor töltő vagy szélgéppel hajtott generátor
Menedékház napelemes energiaellátással és belsőégésű motorral hajtott generátorral, Freiburger Huette, Ausztriai Alpok Forrás: Fraunhofer ISE, Freiburg, Németország
6/17
A gyakorlatban alkalmazott PV rendszerek bemutatása •Hálózatra visszatápláló PV rendszerek Ház villamos hálózat
PV generátor (napelemek)
Inverter Energia betáplálás a villamos hálózatba
Energia fogyasztás
Villamos hálózat
7/17
A gyakorlatban alkalmazott PV rendszerek bemutatása •Hálózatra visszatápláló PV rendszerek
Családi ház Kirchzarten, Németország
Központi pályaudvar Freiburg, Németország Forrás: Fraunhofer ISE, Freiburg, Németország
8/17
Családi ház villamosenergia-ellátására kidolgozott PV rendszer Budapest XVI. Kerület, családi házas környék Az épület az 1930-as években épült, 2003-ban teljes felújítás Tető dőlésszöge: 30° Az épület tájolása: 35°Déli A tető hasznos mérete (PV modulok befogadására): 61 m2
Jól felszerelt háztartás, Energia takarékos fogyasztók. Villamos-energia hálózat adott 1845 kWh/év
Hálózatra kötött PV rendszer 9/17
Családi ház villamosenergia-ellátására kidolgozott PV rendszer Előzetes számítások 1kWp kapacitású PV rendszer energiahozama jelen körülmények között 1,06 kWh/év
Fotovillamos modulok: 14 x Kyocera KD135GH-2P Fotovillamos inverter: 1 x SMA Sunny Boy 2000 HF-30
Telepíteni kívánt fotovillamos mező kapacitása: 1,89 kWp
Éves energiahozam: 1900 kWh
10/17
Gyakorlatban használatos fotovillamos tervezőprogramok INSEL – Tervezés, megfigyelés, grafikus megjelenítés a fő profilja. HOMER – Mind a három rendszer tervezése, méretezése elvégezhető vele, az egyik leginkább használatos program a PV területén. PVsyst – Méretezés, szimuláció, és adatelemzésre alkalmas komplett fotovillamos rendszereknél. A program úgy lett kifejlesztve, hogy az építészmérnökök, és a gépészmérnökök könnyedén tudják rendszerbe illeszteni. PV*SOL – Dinamikus 3D-s szimulációs program, amely az egyes árnyékolások hatására bekövetkező energiahozam változást tökéletesen képes szimulálni. NSOL – Autonóm, hibrid, vagy hálózatra visszatápláló rendszerek tervezése, méretezése, és szimulációja a fő profilja. Sunny Design – Az SMA inverter gyártó cég által készített program, amelye kizárólag hálózatra visszatápláló fotovillamos rendszerek méretezésére készült, melynél SMA invertert építenek a rendszerbe. 11/17
Az NSol! 4.4 programcsomag bemutatása Az NSOL program főképernyője:
12/17
Az NSol! 4.4 programcsomag bemutatása A rendszert bemutató oldal:
13/17
A programcsomag jellemzői • Megjelenés éve 2004 • Autonóm, hibrid, vagy hálózatra visszatápláló rendszerek tervezésére, méretezésére, és szimulációjára képes • Terjedelmes adatbankkal rendelkezik az egyes területekhez tartozó besugárzás, és környezeti hőmérséklet értékekkel. Az adatbankot az NREL (National Renewable Energy Laboratory – USA Nemzeti Megújuló Energiák Laboratórium) szolgáltatja. • Könnyen átlátható, grafikus képet ad a rendszer működéséről • Oda kell figyelni, hogy a rendszer alkotóelemei illeszkedjenek egymáshoz • Az egyes új rendszeralkotó elemeket manuálisan kell az adatbankhoz kapcsolni
14/17
Az SMA Sunny Design 2.21 szoftvercsomag bemutatása A program főképernyője:
15/17
A programcsomag jellemzői •Megjelenés éve 2012 •A program ingyenesen letölthető, és alkalmazható. •Az inverter gyártója adott, egyéb gyártó termékeit nem lehet vele szimulálni. •Havi rendszerességgel, automatikusan frissíti a program önmagát új rendszeralkotókkal. •Felhasználó barát, könnyű használni. •Figyelmeztet, ha a rendszert alkotó elemek nem illenek össze •Tökéletes gyors számítások elvégzéséhez. •Kizárólag hálózatra visszatápláló rendszerek méretezésére alkalmas. •A program csak rendszer méretezésére alkalmas, szimulációra nem.
16/17
Összefoglalás Az elmúlt néhány évben a fotovillamos energiahasznosítás elterjedése Nyugat Európában, és Csehországban drasztikusan megemelkedett, köszönhetően a nagymértékű állami támogatásoknak. Magyarországnak szüksége lenne hasonló támogatási rendszert kialakítani, hogy a megújuló energiaforrások teret nyerhessenek. A fotovillamos rendszerek alkotóelemeit gyártó vállalatok arra kényszerülnek, hogy a piacon saját méretező programmal jelenjenek meg a nagyobb piaci részesedés reményében. A jövőben egy áttörés várható a fotovillamos energiatermelés területén, ugyanis a PV modul előállítási költségek csökkenése, és a modul hatásfokok növekedése elérnek majd egy olyan pontra, amikor a megtérülési idő vetekedni fog a fototermikus rendszerekével. 17/17
Köszönöm a megtisztelő figyelmet!
