Návrh fotovoltaické elektrárny. Project of photovoltaic power plant

ýESKÉ VYSOKÉ UýENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta elektrotechnická Katedra elektroenergetiky

Návrh fotovoltaické elektrárny

Project of photovoltaic power plant

BakaláĜská práce

Studijní program: Elektrotechnika, Energetika, Management Studijní obor: Aplikovaná elektrotechnika Vedoucí práce: Vít Klein, Ph.D.

Martin BĜíza

Praha 2015

České vysoké učení technické v Praze Fakulta elektrotechnická katedra elektroenergetiky

ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE Student: Martin Bříza Studijní program: Elektrotechnika, energetika a management Obor: Aplikovaná elektrotechnika Název tématu: Návrh fotovoltaické elektrárny

Pokyny pro vypracování:

1) Princip fotovoltaiky. 2) Popis lokality výstavby. 3) Praktický návrh elektrárny. 4) Ekonomické zhodnocení projektu.

Seznam odborné literatury:

[1] HASELHUHN, Ralf. Fotovoltaika: budovy jako zdroj proudu. 1. české vyd. Ostrava: HEL, 2011, 176 s. ISBN 978-80-86167-33-6. [2] MASTNÝ, Petr, Jiří DRÁPELA, Stanislav MIŠÁK, Jan MACHÁČEK, Michal PTÁČEK, Lukáš RADIL, Tomáš BARTOŠÍK a Tomáš PAVELKA. Obnovitelné zdroje elektrické energie. Vyd. 1. Praha: České vysoké učení technické v Praze, 2011, 254 s. ISBN 978-80-01-04937-2. [3] VOBECKÝ, Jan a Vít ZÁHLAVA. Elektronika: součástky a obvody, principy a příklady., 3. rozš. vyd. Praha: Grada Publishing, 2005, 220 s. ISBN 80-247-1241-5.

Vedoucí: Ing. Vít Klein, Ph.D. Platnost zadání: do konce letního semestru 2015/2016

Ing. Jan Švec Ph.D. vedoucí katedry

L.S.

V Praze dne 1. 4. 2015

prof. Ing. Pavel Ripka, CSc. děkan

Prohlášení „Prohlašuji, že jsem pĜedloženou práci vypracoval samostatnČ a že jsem uvedl veškeré použité informaþní zdroje v souladu s Metodickým pokynem o dodržování etických principĤ pĜi pĜípravČ vysokoškolských závČreþných prací.“

V Praze dne 18. 5. 2015

………………..

Abstrakt Cílem této práce je návrh fotovoltaické elektrárny na stĜeše obchodního stĜediska. V teoretické þásti je rozebrán samotný princip fotovoltaiky, druhy fotovoltaických panelĤ, typy fotovoltaických systémĤ a jejich základní komponenty. Výsledkem praktické þásti je návrh fotovoltaického systému vþetnČ její elektroinstalace a následné ekonomické zhodnocení projektu. Klíþová slova Fotovoltaika, fotovoltaický systém, fotovoltaická elektrárna

Abstrakt The target of this work is to design a photovoltaic plant on the roof of the mall. The theoretical part analyzes the principle of photovoltaics, types of photovoltaic panels, types of photovoltaic systems and their basic components. The result of the practical part is the design of a photovoltaic system including its electrical and economic evaluation of the project. Key words Photovoltaic, photovoltaic system, photovoltaic power plant

PodČkování DČkuji Vítu Kleinovi, Ph.D. za odborné vedení bakaláĜské práce a za poskytnutí mnoho cenných rad k vypracování mé práce.

Obsah Seznam symbolĤ a zkratek ..................................................................................... 8
Seznam obrázkĤ a grafĤ ......................................................................................... 9
Seznam tabulek ....................................................................................................... 9
Úvod ....................................................................................................................... 10
1.
Teoretická þást ................................................................................................... 11
1.1.
Fotovoltaika .................................................................................................. 11
1.1.1.
SvČtlo ........................................................................................................ 11
1.1.2.
Slunce ....................................................................................................... 12
1.1.3.
Princip fotoelektrického jevu ..................................................................... 12
1.1.4.
Druhy polovodiþĤ ...................................................................................... 13
1.1.5.
Fotovoltaický þlánek.................................................................................. 14
1.1.6.
Elektrické vlastnosti fotovoltaických þlánkĤ .............................................. 14
1.2.
Typy fotovoltaických þlánkĤ ......................................................................... 15
1.2.1.
KĜemíkové monokrystalické þlánky .......................................................... 15
1.2.2.
KĜemíkové polykrystalické þlánky ............................................................. 17
1.2.3.
KĜemíkové amorfní þlánky ........................................................................ 18
1.3.
Typy instalací fotovoltaických systémĤ ........................................................ 19
1.3.1.
Systémy bez pĜipojení k elektrické rozvodné síti (offgrid) ................ 19
1.3.2.
Prvky ostrovních systémĤ (off-grid) .......................................................... 21
1.3.3.
Systémy pĜipojené k elektrické rozvodné síti (on-grid)............................. 22
1.3.4.
Prvky systémĤ pĜipojených k elektrické rozvodné síti (on-grid) ............... 25
1.4.
Vliv umístČní a orientace fotovoltaických panelĤ ......................................... 26
1.5.
Možnosti navýšení množství vyrobené elektrické energie .......................... 27
1.5.1.
Fotovoltaické systémy s pohyblivým stojanem ........................................ 27
2.
Praktická þást ..................................................................................................... 28
2.1.
Popis lokality umístČní fotovoltaické elektrárny ........................................... 28
2.2.
Praktický návrh elektrárny ............................................................................ 32
2.2.1. Výpoþet minimálního výkonu elektrárny ..................................................... 32
2.2.2. Panely .......................................................................................................... 32
2.2.3. StĜídaþ .......................................................................................................... 33
2.2.4. Vodiþe a ochrany ......................................................................................... 33
2.2.5. Velikost vyrábČné energie ........................................................................... 35
2.3.
Ekonomické hodnocení projektu ................................................................. 38
ZávČr ...................................................................................................................... 42
Použitá literatura .................................................................................................... 44
PĜíloha 1 – Katalogový list Trina solar TSM 255 PC05A Honey .......................... 46
PĜíloha 2 – Katalogový list ARR1532 .................................................................... 48
PĜíloha 3 – Výkresová dokumentace .................................................................... 50


7

Seznam symbolĤ a zkratek FVE

-

fotovoltaická elektrárna

FS

-

fotovoltaický systém

ýR

-

ýeská republika

CO2

-

oxid uhliþitý

FVý -

fotovoltaický þlánek

FV

fotovoltaický

-

8

Seznam obrázkĤ a grafĤ Obr. 1: Spektrum svČtla Obr. 2: VA charakteristiky FVý pro rĤzné intenzity sluneþního záĜení Obr. 3: PĜíklad monokrystalického fotovoltaického þlánku Obr. 4: PĜíklad polykrystalického fotovoltaického þlánku Obr. 5: PĜíklad amorfního fotovoltaického þlánku Obr. 6: FVE pro vlastní spotĜebu a prodej pĜebytkĤ do sítČ Obr. 7: FVE pro výhradní prodej elektrické energie do sítČ Obr. 8: Výnos energie v závislosti na sklonu a orientaci panelu Obr. 9: Fotografie objektu Obr. 10: Fotografie stĜechy objektu, uvažované pro umístČní FV panelĤ Graf 1: PrĤmČrná denní spotĜeba elektrické energie objektu Graf 2: Roþní diagram spotĜeby elektrické energie objektu Graf 3: PrĤbČh produkce elektrické energie FVE a spotĜeby objektu Graf 4: Velikost produkce elektrické energie FVE a spotĜeby objektu v jednotlivých mČsících Graf 5: PrĤbČh elektrické energie vyrobené FVE spotĜebované pĜímo v objektu Graf 6: PrĤbČh elektrické energie vyrobené FVE prodané do sítČ

Seznam tabulek Tab. 1 : PrĤmČrné mČsíþní doby sluneþního svitu Tab. 2 : PĜedpovídaná výroba elektrické energie v jednotlivých mČsících Tab. 3 : Investiþní náklady Tab. 4 : Velikost elektrické energie spotĜebované pĜímo v objektu Tab. 5 : Velikost pĜebytkĤ elektrické energie prodané do sítČ Tab. 6 : Ekonomické zhodnocení efektivnosti investic projektu

9

Úvod Již od devatenáctého století si nedokážeme náš život pĜedstavit bez elektrické energie. PĜi souþasném rĤstu naší populace jsme se dostali do stavu, kdy musíme uvažovat o budování alternativních zdrojĤ elektrické energie, protože zaþínáme pociĢovat neduhy využívání neobnovitelných zdrojĤ elektrické energie, a to hlavnČ využívání fosilních paliv, jako jsou uhlí, ropa a zemní plyn. Hlavním problémem tČchto zdrojĤ elektrické energie je jednak v tvorbČ nedýchatelných plynĤ (CO2 apod.), popílku atd., a také hrozí jejich úplná vyþerpanost. A proto je na místČ budovat zdroje elektrické energie z ekologicky þistých zdrojĤ, mezi které mimo jiné patĜí fotovoltaická energie. NicménČ tyto zdroje elektrické energie nejsou zatím schopny v dnešní dobČ pĜi aktuální spotĜebČ nahradit zdroje, které využívají fosilních paliv. Fotovoltaické elektrárny jsou jedny z nejekologiþtČjších zdrojĤ elektrické energie. KromČ vlastní výroby fotovoltaických panelĤ a následnČ jejich likvidace a recyklace po dovršení jejich životnosti nijak nenarušují životní prostĜedí. Jsou bezhluþné, ve vČtšinČ pĜípadĤ nenarušují nebo jen málo narušují ráz krajiny a další nemalou výhodou je jejich takĜka bezúdržbový provoz. Nevýhodou fotovoltaiky samozĜejmČ je fakt, že mĤžeme využívat elektrickou energii pouze ve dne a víceménČ v letních mČsících, tedy v dobČ s vysokým sluneþním svitem.

10

1. Teoretická þást 1.1. Fotovoltaika Fotovoltaika (fotovoltaické systémy) patĜí mezi skupinu obnovitelných zdrojĤ elektrické energie. Fotovoltaika je pĜímá metoda pĜemČny sluneþního záĜení

na

elektrickou

energii

s využitím

fotoelektrického

jevu

na

polovodiþových fotodiodách. Jednotlivé fotodiody tvoĜí fotovoltaické þlánky, které jsou spojovány do vČtších celkĤ, a to fotovoltaických panelĤ. Fotovoltaický panel je schopen vyrábČt elektrickou energii i bez pĜímého osvícení na základČ tzv. difúzního záĜení (tj. pĜi zatažené nebo oblaþné obloze), které nad územím ýeské republiky pĜevládá.

1.1.1.

SvČtlo

SvČtlo vytváĜejí pĜíþné elektromagnetické vlny, jeho viditelné spektrum je rozloženo v rozmezí vlnových délek pĜibližnČ od 390 až 790 nm a v rozmezí frekvencí 3,9 x 1014 Hz až 7,9 x 1014 Hz, a projevují se souþasnČ jako tok fotonĤ. Vlnové délky svČtla leží mezi vlnovými délkami ultrafialového a infraþerveného záĜení. SvČtlu pĜisuzujeme 3 základní vlastnosti, a to jsou svítivost (amplituda), barva (frekvence) a polarizace (úhel vlnČní). SvČtlo má vlastnosti, díky dualitČ þástice a vlnČní, jako vlnČní i jako þástice. Odlišné frekvence svČtla vidíme jako barvy, od þerveného svČtla s nejnižší frekvencí a nejdelší vlnovou délkou po fialové s nejvyšší frekvencí a nejkratší vlnovou délkou. Sluneþní svČtlo vnímáme jako bílé, protože je složeno ze spojitého spektra všech barev.

Obr. 1: Spektrum svČtla [12]

11

1.1.2.

Slunce

Naší nejbližší hvČzdou je Slunce, které je stĜedem naší sluneþní soustavy. Výkon ozáĜení Sluncem se vztahují na oslunČnou plochu a jsou normovány na jeden þtvereþný metr. PĜi bezmraþném sluneþném poþasí je velikost intenzity záĜení na povrchu ZemČ 1000 W.m-2. Na Zemi se sluneþní záĜení skládá ze dvou složek a to z pĜímého záĜení a ze záĜení tzv. difuzního. Za jasných dnĤ pĜevládá pĜímá složka záĜení, které pĜichází ze smČru Slunce bez vychylování. PĜi zatažené obloze je sluneþní svČtlo vČtšinou filtrováno a vychylováno napĜ. v mracích, v mlze, v prachové nebo ozonové vrstvČ, pak dopadá na povrch ZemČ záĜení výluþnČ jako difuzní. Intenzita a složení záĜení jsou tedy ovlivĖovány poþasím, roþní dobou, denní dobou, ale i zemČpisnou šíĜkou apod. [1].

1.1.3.

Princip fotoelektrického jevu

Fotoelektrický jev je fyzikální jev, pĜi kterém jsou elektrony uvolĖovány z materiálu díky absorpci elektromagnetického záĜení materiálem. Vyražené elektrony se nazývají fotoelektrony a jejich uvolĖování fotoelektrická emise. Rozlišujeme dva typy fotoelektrického jevu, vnČjší a vnitĜní. 1) VnČjší fotoelektrický jev VnČjší fotoelektrický jev probíhá na povrchu dané látky, díky pĤsobení vnČjšího elektromagnetického záĜení se elektrony uvolĖují do okolní látky. 2) VnitĜní fotoelektrický jev (fotovoltaický jev) Fotoelektrický jev, který probíhá uvnitĜ látky, uvolnČné elektrony látku neopouští, ale zĤstávají v ní jako volné elektrony, se nazývá vnČjší nebo taky fotovoltaický jev, kterého právČ využívají fotovoltaické panely. Fotony sluneþního záĜení dopadající na kĜemíkové solární þlánky vyrážejí svojí energií z krystalické mĜížky elektrony, které se stávají volnými, a jsou 12

souþástí elektrického proudu. Je-li vlnová délka Ȝ svČtla dostateþnČ malá, pak frekvence a energie, kterou záĜení po dopadu pĜedá elektronu, mĤže dosáhnout dostateþné hodnoty pro uvolnČní tohoto elektronu z vazby v obalu atomu.

1.1.4.

Druhy polovodiþĤ

Jak již bylo Ĝeþeno, fotovoltaické moduly se vyrábČjí z polovodiþového kĜemíku. VČtší uplatnČní než þisté polovodiþe mají však v technické praxi tzv. nevlastní polovodiþe, pĜi jejichž výrobČ se do základního polovodiþe pĜidá nepatrné množství vhodných pĜímČsí. Volbou vhodné pĜímČsi se dosahuje typ výsledné vodivosti. Ta mĤže být zprostĜedkována buć volnými elektrony, takový polovodiþ nazýváme typu N, nebo tzv. dČrami, tento polovodiþ nazýváme typu P. Vodivost typu N V tomto pĜípadČ se do þistého krystalu kĜemíku pĜidají prvky s pČtimocnými atomy, napĜ. fosforu nebo arzenu. Jejich þtyĜi valenþní elektrony se úþastní vazeb, ale páté se již v chemických vazbách nemohou uplatnit. Jsou velmi slabČ vázané a již pĜi nízkých teplotách se z vazeb uvolní. Tyto volné elektrony

zpĤsobují

po

pĜipojení

zdroje

elektronovou

vodivost polovodiþe typu N, jelikož tento prvek daroval volný elektron, proto se nazývá donor (dárce). Vodivost typu P Do krystalové mĜížky kĜemíku atomy se pĜidají trojmocné prvky se tĜemi valenþními elektrony, napĜ. indium nebo bor. Tomuto prvku Ĝíkáme akceptor, protože pro obsazení všech chemických vazeb chybí elektron, proto v tomto místČ vzniká tzv. díra s kladným nábojem. Tuto díru mĤže zaplnit elektron z

13

nČkteré jiné vazby a díra se v krystalu pĜesune na jeho místo. Po pĜipojení zdroje vznikne dČrová vodivost polovodiþe typu P [2].

1.1.5.

Fotovoltaický þlánek

Fotovoltaický þlánek je ve svém principu polovodiþová dioda s P-N pĜechodem. Samotný þlánek je tvoĜen dvČma rozdílnČ dotovanými kĜemíkovými vrstvami. Strana, na kterou dopadá svČtlo, je tvoĜena polovodiþem typu N a druhá strana je tvoĜena polovodiþem typu P. OsvČtlením þlánku vznikne v polovodiþi vnitĜní fotoelektrický jev, tedy záĜivá energie fotonĤ zaþne uvolĖovat elektrony z jejich pevných vazeb v atomové mĜížce. Na pĜechodu P-N se zaþne tvoĜit elektrické napČtí, které dosahuje u kĜemíkových þlánkĤ velikosti pĜibližnČ 0,5 V, a po pĜipojení libovolného spotĜebiþe zaþne téci obvodem elektrický proud. Energie dopadajícího svČtla se v þlánku mČní na elektrickou energii. Pro zvýšení elektrického proudu nebo napČtí se þlánky zapojují sériovČ nebo paralelnČ a sestavují se z nich fotovoltaické panely.

1.1.6.

Elektrické vlastnosti fotovoltaických þlánkĤ

Pro jakékoliv praktické využití libovolných zdrojĤ elektrické energie jsou dĤležité 3 elektrické veliþiny, a to elektrické napČtí, elektrický proud a elektrický odpor. U fotovoltaických þlánkĤ je napČtí dáno použitým typem polovodiþe a je hlavnČ ovlivĖováno teplotou modulu. PĜi nízkých teplotách napČtí zaþne narĤstat, napĜ. v zimČ se hodnota napČtí mĤže zvČtšit o 20 % nad jmenovitou hodnotu. Proud je pĜímo závislý na intenzitČ ozáĜení modulu. Sníží-li se intenzita ozáĜení na polovinu i proud klesne na polovinu. Zpravidla se þlánek charakterizuje V-A charakteristikou, tj. závislostí elektrického proudu na elektrickém napČtí (obr. 2). V praxi nás, ale pĜedevším zajímá elektrický výkon þlánku, tj. souþin elektrického napČtí a proudu. PĜi daných podmínkách (osvČtlení, teplota) existuje právČ jedna hodnota elektrického proudu a napČtí, pĜi níž je elektrický výkon maximální. Fotovoltaický þlánek 14

by mČl v tomto optimálním bodu pracovat z dĤvodu maximální úþinnosti. U fotovoltaických þlánkĤ se udává ještČ jeden dĤležitý parametr, a to je þinitel plnČní FF (Fill Factor), což je podíl maximálního výkonu k teoretickému, neboli souþinu proudu nakrátko a napČtí naprázdno. [1]

Obr. 2: VA charakteristiky FVý pro rĤzné intenzity sluneþního záĜení s vyznaþeným bodem maximálního výkonu [13]

1.2. Typy fotovoltaických þlánkĤ 1.2.1.

KĜemíkové monokrystalické þlánky

Monokrystalické (tj. skládající se z jediného krystalu) kĜemíkové þlánky jsou jedním ze základních a nejstarších typĤ fotovoltaických. Protože se materiál skládá z jediného krystalu, je barva povrchu þlánku tmavomodrá až þerná. ýlánky mohou být kruhové, šestihranné, polo þtvercové nebo þtvercové. BČžná délka hrany þtvercĤ je 10, 12,5 a 15 cm. Tvar þlánkĤ je dán 15

procesem výroby. PĜi výrobČ tČchto þlánkĤ se využívá Czochralského metody, tzn. pomalým tažením zárodku krystalu z taveniny velmi þistého kĜemíku. Tyto ingoty se rozĜeží speciální drátovou pilou na plátky silné pĜibližnČ 0,3 mm. Tyto plátky jsou dotovány pĜímČsí typu P a na ni se napaĜí tenká vrstva fosforu (typu N, vytvoĜení P-N pĜechodu). Tyto þlánky pracují s prĤmČrnou úþinností pĜemČny svČtla na elektrickou energii kolem 15 % až 17 %. Nejlepší výsledky mají pĜi osvitu pĜímým sluneþním svČtlem dopadajícím kolmo na plochu þlánku, proto se spíše používají v oblastech s vysokým podílem pĜímého sluneþního svČtla a v polohovacích systémech, které automaticky natáþejí panely kolmo ke slunci.

Obr. 3: PĜíklad monokrystalického fotovoltaického þlánku [14]

16

1.2.2.

KĜemíkové polykrystalické þlánky

Polykrystalické þlánky jsou v dnešní dobČ nejbČžnČjší typ fotovoltaických þlánkĤ. VyrábČjí se þtvercové s délkou strany 10, 12,5, 15, 15,6, 21 cm. Pro výroby tČchto þlánkĤ se používá metoda blokového lití. Tato metoda je mnohem levnČjší a jednoduší. „KĜemík se ve vakuu zahĜeje na 1500 °C a v grafitovém kelímku se regulovanČ ochlazuje až do blízkosti bodu tání. Tak vzniknou polykrystalické kĜemíkové bloky 40 x 40 cm o výšce 30 cm. Bloky se nejprve rozĜežou na tyþe a ty pak na destiþky. Následný výrobní proces je stejný jako u monokrystalických þlánkĤ“ 1. Jejich úþinnost se pohybuje mezi 13 % a 16 %. Pokles výkonu pĜi rozptýleném svČtle nebo svČtle dopadajícím pod úhlem je menší než u monokrystalických þlánkĤ, proto jsou vhodnČjší pro použití v našich podmínkách, kde je vČtší podíl nepĜímého svČtla a také pro pevné stĜešní instalace, kde se smČr dopadajícího svČtla bČhem dne mČní. [1]

Obr. 4:

PĜíklad polykrystalického fotovoltaického þlánku [15]

1

HASELHUHN, Ralf. Fotovoltaika: budovy jako zdroj proudu. 1. þeské vyd. Ostrava: HEL, 2011, s. 19, ISBN 978-80-86167-33-6 17

1.2.3.

KĜemíkové amorfní þlánky

Jedná se o tenkovrstvou technologii, proto tyto þlánky mají výhodu v tom, že spotĜebují podstatnČ ménČ materiálu. Proces výroby je založen na rozkladu vhodných slouþenin kĜemíku ve vodíkové atmosféĜe. „Amorfní kĜemík netvoĜí pravidelnou krystalickou strukturu, nýbrž neuspoĜádanou síĢ. Vyrábí se chemickým odluþováním pĜi teplotách jen 200 °C z plynného silanu“ 2. Tímto zpĤsobem se dají pĜipravit velmi tenké vrstvy kĜemíku na sklenČné, nerezové nebo plastové podložce. Touto technologií lze pĜipravovat velmi tenké a ohebné fotovoltaické þlánky, které se dají používat jako krycí fólie na stĜechy nebo našít na obleþení apod. Mezi hlavní nevýhody amorfních þlánkĤ patĜí, že mají nepravidelnČjší strukturu s vČtším množstvím poruch a mají i menší úþinnost, která se pohybuje v rozmezí 7 % až 9 %. Proto potĜebují 2,5 krát vČtší plochu pro srovnatelný výkon. Výhodou však je nižší poĜizovací cena a vyšší celoroþní výnos i pĜi nižší intenzitČ osvitu panelu [1]. Amorfní panely se poznají podle zcela þerné barvy (obr. 5).

Obr. 5 PĜíklad amorfního fotovoltaického þlánku [16]

2

HASELHUHN, Ralf. Fotovoltaika: budovy jako zdroj proudu. 1. þeské vyd. Ostrava: HEL, 2011, s. 24 až. 25, ISBN 978-80-86167-33-6 18

1.3. Typy instalací fotovoltaických systémĤ PĜipojení fotovoltaických systémĤ se rozdČluje do dvou skupin. Jsou to systémy pĜipojené k elektrické rozvodné síti (on-grid) a systémy bez pĜipojení k elektrické rozvodné síti (off-grid).

1.3.1. Systémy bez pĜipojení k elektrické rozvodné síti (offgrid) Ne vždy máme možnost odebírat elektrickou energii pĜímo z distribuþní sítČ. Jedná se o místa, kde je pĜíliš složité, finanþnČ i technicky nároþné, nebo také

v nČkterých

pĜípadech

nemožné

vybudovat

elektrickou

pĜípojku.

NejvýznamnČjší využití nalezne v rozvojových zemích. V ýR jsou to napĜíklad odlehlé chaty, zahradní domky, odlehlé prĤmyslové objekty, vysokohorské objekty, obytné pĜívČsy, a podobnČ. Hlavní nevýhodou ostrovních systémĤ je nestálá produkce elektrické energie, která nemusí vždy odpovídat aktuální potĜebČ. Pokud je potĜeba stálé dodávky elektrické energie, musí se systém doplnit

akumulaþním

þlenem

(baterií)

nebo

do

systému

zahrnout

elektrocentrálu. PĜi budování ostrovního systému na výrobu elektrické energie je vhodné volit odpovídající spotĜebiþe, které pracují na stejnosmČrný proud nebo je i možné stejnosmČrný proud zmČnit na proud stĜídavý pomocí napČĢového mČniþe. [1]

Základní dČlení ostrovních systémĤ (off-grid) 1) Systémy s pĜímým napájením Jedná se pouze o propojení solárního modulu se spotĜebiþem pĜes regulátor napČtí. U tČchto systémĤ je pĜipojené elektrické zaĜízení (spotĜebiþ) provozuschopné jen po dobu dostateþné sluneþní intenzity sluneþního záĜení.

19

2) Systémy s akumulací energie Tato varianta se používá v aplikacích, kde je potĜeba stálé dodávky elektrické energie i v dobČ s ménČ pĜíznivým osvitem. Požadavek na spotĜebu elektrické energie se zpravidla þasovČ nekryje s možným pĜísunem energie z fotovoltaických panelĤ, aĢ již v cyklu den/noc nebo v závislosti na roþním období a na poþasí, proto jsou souþástí tČchto systémĤ speciální akumulátorové baterie. Optimální nabíjení a vybíjení akumulátoru je zajištČno regulátorem nabíjení. Velikost a typ baterie je závislý na typu aplikace a velikosti odbČru. K systému je možné pĜipojit spotĜebiþe napájené stejnosmČrným proudem, nebo také síĢové spotĜebiþe 230 V / 50 Hz napájených pĜes napČĢový stĜídaþ. 3) Hybridní ostrovní systémy Dalším typem ostrovních systémĤ jsou hybridní systémy. Ty se používají tam, kde je nutný celoroþní provoz nebo je nutné nČkdy používat elektrické zaĜízení o vyšším pĜíkonu, než je instalovaný výkon elektrárny. V zimních mČsících je možné získat z fotovoltaického systému podstatnČ ménČ energie než v mČsících letních, proto pokud chceme elektrickou energii využívat celoroþnČ, musíme dimenzovat systémy pro zimní provoz, a to má za následek instalování vyššího výkonu a tím i zvýšení poĜizovacích nákladĤ. Proto je výhodnČjší systém doplnit doplĖkovým zdrojem elektrické energie, který mĤže být napĜ. dieselový záložní zdroj nebo jiný alternativní zdroj elektrické energie.

20

1.3.2.

Prvky ostrovních systémĤ (off-grid)

Mezi nejdĤležitČjší prvky ostrovních systémĤ patĜí kromČ solárních panelĤ akumulátorové baterie, solární regulátor, napČĢový mČniþ, sledovaþ Slunce, mČĜicí

pĜístroje

nebo

doplĖkový

zdroj

elektrické

energie

a

další

elektrotechnické prvky (jistiþe, pojistky, spínaþe, vodiþe, atd.). PĜi návrhu musíme uvažovat i spotĜebiþe, protože jejich vhodnou volbou urþujeme velikost instalovaného výkonu a mĤžeme významnČ snížit nutné poĜizovací a provozní náklady. 1) Akumulátorová baterie Je urþena ke skladování elektrické energie dodané v tomto pĜípadČ fotovoltaickými panely. V pĜípadČ vČtšiny ostrovních systémĤ jsou jejich nezbytnou souþástí. Existují tzv. „solární akumulátorové baterie“, které se podobají nejblíže bateriím staniþnímu a trakþnímu typu. RozhodnČ nelze použít baterie startovací, proto tento typ není pro FS vhodný. Ideální parametry akumulátorové baterie: •

minimální samovybíjení,

•

pracuje s dobrou úþinností už pĜi malých nabíjecích proudech,

•

je vhodná pro cyklický provoz,

•

možnost hlubšího vybíjení,

•

vyžaduje minimální údržbu,

•

dlouhá životnost.

2) Regulátory pro off-grid systémy ZpĤsob nabíjení a vybíjení má velký vliv na životnost baterie, proto je optimální chod systému zajištČn solárním regulátorem. Úlohami solárního regulátoru jsou zamezení nešetrného provozování akumulátorové baterie,

21

zamezení ztrát energie, maximální využití solární energie a pĜedejití poškozením nebo zniþení nČkteré z þásti fotovoltaického systému. Až do urþité úrovnČ napČtí, která je dána napČtím baterie, pĜi nČmž ještČ nadmČrnČ neplynuje, nabíjení probíhá plným proudem. Nabíjení pokraþuje až po poklesu napČtí na baterii na stanovené napČtí. NČkteré regulátory umožĖují provozovat fotovoltaické panely neustále v bodČ maximálního výkonu a tak pracovat s vysokou úþinností. VČtšina regulátoru poskytuje ochranu proti zpČtnému vybíjení baterie pĜes fotovoltaické panely v noci. DĤležitou vlastností solárních regulátorĤ je možnost odpojení zátČže od akumulátorové baterie, ke kterému dochází pĜi nízkém napČtí na baterii, což ji chrání pĜed hlubokým vybitím nebo odpojení zátČže mĤže také nastat pĜi proudovém pĜetížení nebo v pĜípadČ zkratu v obvodu zátČže. 3) MČniþ napČtí V mnohých pĜípadech je nutné používat v rámci ostrovního FS bČžné síĢové spotĜebiþe pro napČtí 230 V / 50 Hz. Pro tento pĜípad je potĜeba do systému umístit napČĢový mČniþ (stĜídaþ), který pĜevede stejnosmČrné napČtí (zpravidla 12 nebo 24 V) na napČtí sítČ 230 V / 50 Hz [1][10].

1.3.3.

Systémy pĜipojené k elektrické rozvodné síti (on-grid)

Fotovoltaické systémy pĜipojené k rozvodné síti se nebudují z dĤvodu nedostatku elektrické energie, jako je tomu u ostrovních systémĤ. Cílem instalace je rozšíĜení zdrojĤ elektrické energie v elektrické rozvodné síti. Systémy pĜipojené na síĢ jsou napĜíklad budovány na rodinných domech nebo v prĤmyslových objektech, kde vyrobená energie mĤže být pĜímo spotĜebována v daném objektu, nebo prodána do distribuþní sítČ anebo þást vyrobené energie spotĜebována a pĜebytky jsou prodány do sítČ. Pokud je elektrická energie vyrobená fotovoltaickým systémem spotĜebována pĜímo tam, kde byla vyrobena, ušetĜí investor cenu elektrické energie, kterou by musel jinak nakoupit za tuto cenu. [1] 22

Základní dČlení systémĤ pĜipojený k elektrické rozvodné síti (on-grid) Tento typ systémĤ umožĖuje využít dvojí typ zpĤsobu využití vyrobené energie. Prvním typem jsou systémy pro vlastní potĜebu a prodej pĜebytkĤ a další variantou jsou systémy pro prodej elektrické energie do sítČ. 1) Systémy pro vlastní potĜebu a prodej pĜebytkĤ Tyto systém obsahují fotovoltaické panely pĜipojené na napČĢový mČniþ pro pĜemČnu stejnosmČrného proudu na proud stĜídavý. Celý tento okruh je pĜipojen na samostatný jistiþ a pĜepČĢovou ochranu do rozvadČþe v daném objektu. FS je pĜipojen na hlavní elektromČr, je tedy možné dodávat energii spotĜebiþĤm v domácnosti nebo ji v pĜípadČ pĜebytkĤ pĜes hlavní elektromČr pĜedávat do sítČ. Schéma systému je znázornČna na obr. 6. Fotovoltaické systémy pro prioritní odbČr spotĜebiþi s možností prodeje pĜebytkĤ jsou nejvýhodnČjší variantou, protože v pĜípadČ vlastní potĜeby nenakupujeme elektĜinu.

23

Obr. 6: FVE pro vlastní spotĜebu a prodej pĜebytkĤ do sítČ [17]

2) Systémy pro prodej elektrické energie do sítČ Tyto systémy obsahují pouze fotovoltaické panely pĜipojené na mČniþ napČtí a elektromČr pro odeþet energie vyrobené fotovoltaikou. Tento okruh je pĜipojen pĜes jistiþ a pĜepČĢovou ochranu pĜipojen ještČ pĜed hlavní elektromČr v daném objektu. Veškerá vyrobená energie je tedy dodávána do distribuþní sítČ za výkupní cenu [1]. Schéma systému je zobrazena na obr. 7.

24

Obr. 7: FVE pro výhradní prodej elektrické energie do sítČ [18]

1.3.4. Prvky systémĤ pĜipojených k elektrické rozvodné síti (on-grid) Mezi nejdĤležitČjší prvky patĜí kromČ solárních panelĤ napČĢový mČniþ (stĜídaþ) a další elektrotechnické prvky (jistiþe, pojistky, spínaþe, vodiþe, elektromČry, atd.). NapČĢový mČniþ (stĜídaþ) Jedním

z nejdĤležitČjších

prvkĤ

systému

pĜipojených

k elektrické

rozvodné síti je napČĢový mČniþ. MČniþ pĜevádí stejnosmČrný proud dodávaný fotovoltaickými panely na proud stĜídavý o parametrech sítČ, tedy o napČtí 230 V a frekvenci 50 Hz a hlavnČ musí být schopen spolupracovat s rozvodnou sítí. KromČ této základní funkce musí každý síĢový mČniþ splnit i 25

další dĤležité funkce ochranné a bezpeþnostní, bez nichž by nebylo povoleno pĜipojení systému k rozvodné síti. Mezi nejdĤležitČjší patĜí automatické odpojení mČniþe pĜi poklesu napČtí síti nebo pĜi výpadku, zkratová ochrana, ochrana pĜed atmosférickými výboji. [1][10]

1.4. Vliv umístČní a orientace fotovoltaických panelĤ Velikost vyrábČné energie silnČ závisí na sklonu panelĤ vĤþi vodorovné ploše a také závisí na odklonu panelĤ od jihu. Proto je nutné pĜi navrhování FVE dbát zĜetel na tyto faktory. Ideální sklon panelĤ se mČní s roþním obdobím, protože v každém roþním období dopadají na zemský povrch sluneþní paprsky pod jiným úhlem, proto se pro pevné instalace udává aritmetický prĤmČr úhlĤ ideálních pro každý mČsíc. Optimální sklon panelĤ se v ýR udává kolem 35 ° a nulový odklon od jihu, pĜi tomto umístČní mohou panely pracovat témČĜ se 100 % úþinností. Závislost sklonu a odklonu je zobrazena na obr. 8. Akceptovatelná odchylka od jihu se udává 45 ° na východ nebo na západ, tehdy dochází ke snížení vyrábČné energie o 5 %. Pro vyšší sklony panelĤ a vysoké odklony od jihu se, pokud to není pĜímo nutné, budování FVE nedoporuþuje. [7]

26

Obr. 8: Výnos energie v závislosti na sklonu a orientaci panelu [19]

1.5. Možnosti navýšení množství vyrobené elektrické energie 1.5.1.

Fotovoltaické systémy s pohyblivým stojanem

Instalace FS na pohyblivém stojanu je jedna z možností, jak zvýšit vyrábČnou energii fotovoltaických systémĤ. Panely se tak mohou podle aktuálních podmínek „otáþet“ za Sluncem, tedy upravovat svoji polohu tak, aby sluneþní záĜení dopadalo kolmo na panel, aby byla zachována co nejlepší efektivita FS. DČlí se na jednoosé a dvouosé. Mezi zásadní výhodu patĜí rychlejší návratnost poĜizovacích nákladĤ. Soustava pro svĤj provoz nepotĜebuje žádný externí zdroj energie, protože pro otáþení využívá pĜímo elektrickou energii, která je vyrobena tímto systémem [1].

27

2. Praktická þást 2.1. Popis lokality umístČní fotovoltaické elektrárny Fotovoltaická elektrárna bude umístČna na stĜeše objektu malého výrobnČobchodního stĜediska, které se nachází ve mČstČ Hlinsko, které je souþástí Pardubického kraje. Hlinsko leží na ýeskomoravské vrchovinČ, je na rozhraní chránČné krajinné oblasti Žćárské Vrchy a Železné Hory a leží v nadmoĜské výšce okolo 600 metrĤ nad moĜem. Hlinsko bylo známé hlavnČ v dĜívČjších dobách elektrotechnickým, strojírenským, textilním, mlékárenským a pivovarnickým prĤmyslem, které reprezentovaly napĜíklad spoleþnosti ETA (dĜíve ELEKTRO-PRAGA Hlinsko), Technolen, Mlékárna Hlinsko (TATRA), Pivovar RychtáĜ a mnoho dalších. NČkteré spoleþnosti fungují dodnes. V dnešní dobČ zde žije asi 9,5 tisíc lidí. Obchodní centrum se nachází na adrese Poliþská 1654, Hlinsko, a na parcele þ. 1896/14 v katastrálním území Hlinsko v ýechách. Objekt byl dokonþen a uveden do provozu v roce 2008, po pĜibližnČ 3 letech výstavby. Jedná se o dvoupodlažní objekt se sedlovou stĜechou. Objekt má pĤdorysné rozmČry 24 x 13 metrĤ s výškou v hĜebeni 9 m. Konstrukce je zdČná z páleného materiálu spojená na vápenocementovou maltu. StĜešní konstrukce je z dĜevČných sbíjených vazníkĤ s krytinou z bonnských šindelĤ na bednČní. DĤm obsahuje v pĜízemí prodejní plochy, skladovací prostory, sociální zaĜízení, kanceláĜ a v patĜe skladovací a montážní plochy. Objekt je napájen z kabelového nn vedení v ulici Poliþská elektrickou pĜípojkou CYKY 4 x 16 do pojistkové a rozvodné skĜínČ v obvodové zdi objektu. PĜi uvažování vybudování fotovoltaické elektrárny na stĜeše objektu, je nejvýhodnČjší umístČní fotovoltaických panelĤ jen na jednu polovinu stĜechy, která je orientována pĜesnČ na jiho-západ tj. odklon od jihu þinní 45°. Plocha poloviny stĜechy þiní 191,5 m2 (tj. 25 m x 7,66 m) a je sklonČná pod úhlem 22 °. Tento odklon

28

od jihu a sklon stĜechy není zcela optimální, ale ani závratnČ špatný, že by to zabraĖovalo na tomto místČ zĜídit FVE, ale musíme uvažovat, že se sníží úþinnost vyrábČné energie asi o 5 %. Místní osvitové podmínky jsou znázornČny v tab. 1.

PrĤmČrné mČsíþní doby sluneþního svitu MČsíc leden únor bĜezen duben kvČten þerven þervenec srpen záĜí Ĝíjen listopad prosinec celkem

Poþet hodin se sluneþním svitem 36 60 122 158 220 210 181 209 154 108 52 39 1549

Tab. 1 : PrĤmČrné mČsíþní doby sluneþního svitu [10]

FVE bude navrhována, tak aby její vyrábČná energie byla z vČtší þásti spotĜebovávána pĜímo v daném objektu. Z tab. 1 vyplývá, že je vhodné pro urþení jmenovitého výkonu FVE uvažovat pouze mČsíce v rozmezí duben až záĜí, protože kdyby byl uvažován celý rok, tak jednak by musel být instalovaný výkon 5 až 6 vyšší a tudíž by se zvýšily i poĜizovací náklady. Na grafu þíslo 1 je znázornČn prĤmČrný denní diagram zatížení, ze kterého je patrné, že je budova využívána bČhem dne, v rozmezí 7 až 20 hodinČ. Hlavní þást spotĜebované energie tvoĜí osvČtlení prodejních prostor. Na grafu þíslo 2 je znázornČn prĤbČh roþní spotĜeby objektu.

29

      




         





























   Graf 1: PrĤmČrná denní spotĜeba objektu

      














 

















 Graf 2: Roþní diagram spotĜeby objektu

30





Obr. 9 : Fotografie objektu

Obr. 10 : Fotografie stĜechy objektu, uvažované pro umístČní FV panelĤ

31

2.2. Praktický návrh elektrárny 2.2.1. Výpoþet minimálního výkonu elektrárny Pro návrh FVE budeme uvažovat, aby vyrobená energie pokrývala spotĜebu objektu v rozmezí mČsícĤ duben až záĜí. PrĤmČrná spotĜeba objektu je v mČsíci dubnu 1,5 MWh a v mČsíci záĜí 1,3 MWh, tudíž budeme výkon elektrárny poþítat na mČsíc duben. V mČsíci dubnu je prĤmČrný poþet hodin se sluneþním svitem 158. Z toho vyplývá, že minimální instalovaný výkon elektrárny bude muset být:

PFV =





= 9,5 [kWp]

2.2.2. Panely Pro tuto FVE jsem zvolil panely TRINA Solar TSM 255 PC05A Honey, které mají následující parametry: •

P = 255 Wp,

•

UMPP = 30,9 V,

•

IMPP = 8,26 A,

•

UOC = 38 V,

•

ISC = 8,95 A,

•

µ = 15,6 %;

•

rozmČry: 1650 x 992 x 40 mm,

•

hmotnost: 19,5 kg. [11]

Celkový poþet panelĤ bude muset být na pokrytí minimálního potĜebného výkonu 38, pro optimální rozmístČní panelĤ na stĜeše použijeme 39 panelĤ. Plán rozmístČní panelĤ na stĜeše je ve výkresové dokumentaci na výkresu þ. 1, propojení

jednotlivých

panelĤ

je

znázornČno

32

na

výkresu

þ.

3

a

v elektroinstalaþním schématu na výkrese þ. 2 v pĜílohách této práce. Instalovaný výkon tedy bude 9,945 kWp na ploše 63,8 m2.

2.2.3. StĜídaþ Pro tuto FVE jsem zvolil stĜídaþ ARR1532, který má následující parametry: •

P = 15 kW,

•

Uinput = 290 až 560 V,

•

Uoutput = 3x 400 V / 50 Hz.[12]

2.2.4. Vodiþe a ochrany Všechny použité vodiþe a ochrany jsou uvedeny na elektroinstalaþním schématu na výkresu þíslo 2. Urþení prĤĜezĤ vodiþĤ velikosti jistiþĤ provedena dle [11]. Výpoþet prĤĜezĤ vodiþĤ velikost jistiþĤ 1) Propojení panelĤ U = 401,7 V P = 3315 W Maximální elektrický proud I=





= 8,25 [A]

PrĤĜez vodiþe: 2,5 mm2 Velikost jistiþe: 10 A

33

2) Propojení panelĤ a stĜídaþe U = 401,7 V P = 10 kW Maximální elektrický proud I=





= 24,8 [A]

PrĤĜez vodiþe: 6 mm2

3) Propojení stĜídaþe s domovním rozvadČþem U = 400 V P = 10 kW Maximální elektrický proud I=





= 25 [A]

PrĤĜez vodiþe: 6 mm2 Velikost jistiþe: 25 A

34

2.2.5. Velikost vyrábČné energie V tabulce 2 je vypoþítaná pĜedvídatelná produkce elektrické energie v jednotlivých mČsících, urþená z prĤmČrného poþtu hodin se sluneþním svitem v dané lokalitČ, a na grafech 3 až 6 je znázornČna.

MČsíc leden únor bĜezen duben kvČten þerven þervenec srpen záĜí Ĝíjen listopad prosinec

Poþet hodin se sluneþním svitem




36 60 122 158 220 210 181 209 154 108 52





 
 


 

 


39




Celkem

1549




Tab. 2: PĜedpovídaná výroba elektrické energie v jednotlivých mČsících

35


"  #$%      




   





   

























 Graf 3: PrĤbČh produkce elektrické energie FVE a spotĜeby objektu

$   #$%    '  '(  



&

 
 



!"
!#$
% 



Graf 4: Velikost produkce elektrické energie FVE a spotĜeby objektu v jednotlivých mČsících

36

Graf 5: PrĤbČh elektrické energie vyrobené FVE spotĜebované pĜímo v objektu

Graf 6: PrĤbČh elektrické energie vyrobené FVE prodané do sítČ

37

2.3. Ekonomické hodnocení projektu 1) Investiþní náklady Rozpis komponent 1 2 3 4 5 6 7 8 9

komponenta cena bez DPH panely 39 ks 222 300 stĜídaþ 78 560 rozvadČþová skĜíĖ DC 200 rozvadČþová skĜíĖ AC 200 elektromČry 5 000 jistiþe 2 000 elektoinstalaþní materiál 10 000 stĜešní držáky panelĤ 20 000 Montážní+instalaþní práce 60 000 Celk. cena v Kþ bez DPH Celk. cena v Kþ s DPH

398 260 477 912

Tab. 3 : Investiþní náklady

investiþní výdaje projektu (NV) NV = 398 260 Kþ 2) Roþní pĜínosy projektu (cash flow, zmČna penČžních tokĤ po realizaci projektu) &'()
* +
,-!

.!

/!

-!



'!

0!

0!)

!

/"(

(!

,$-
 
$!)















), &














 



















Tab. 4 : Velikost energie spotĜebované pĜímo v objektu

38

&'()


* +


'!
0!
0!)
!
/"(


 
 
 

 












), &


















Tab. 5 : Velikost pĜebytkĤ energie prodané do sítČ

Nákupní cena za 1 kWh = 4,2 Kþ bez DPH Výkupní cena pĜebytkĤ za 1 kWh = 0,30 Kþ bez DPH

CF1 = 4,2 Kþ * 12262,5 kWh = 51 502 Kþ (úspora energie) bez DPH CF2 = 0,30 Kþ * 2453 kWh = 736 Kþ (prodej pĜebytkĤ) bez DPH CF = 52 238 Kþ Celková zmČna roþního penČžního toku, která se skládá z úspory elektrické energie vlivem její vlastní výroby a prodeje pĜebytkĤ v letních mČsících do distribuþní sítČ, þiní 52 238 Kþ. Dále je nutné poþítat s tím, že každých pČt let je nutné provedení revize FVE. 3) Ekonomické zhodnocení projektu Ekonomické zhodnocení projektu bylo vypracováno dle vyhlášky þ. 480/ 2012 Sbírky zákonĤ o energetickém auditu a energetickém posudku. Použité vzorce 1) Prostá doba návratnosti

 

 



39

2) Reálná doba návratnosti  

         


CFt….roĜní pĜínosy projektu (zmČna penČžních tokĤ po realizaci projektu) r…diskont (1+r)-t…odrúþitel

3) ýistá souþasná hodnota (NPV): #

!"         $%&' ()* 


Tž…doba životnosti projektu

4) VnitĜní výnosové procento #

     ++   , 


Prostá doba návratnosti je podíl investiþních nákladĤ a roþních pĜínosĤ projektu. Jedná se o pouhý odhad návratnosti, v tomto pĜípadČ 7,5 roku. PĜesnČjší je reálná doba návratnosti, která zohledĖuje diskontní míru 9 %, protože se jedná o podnikatelský subjekt. ýistá souþasná hodnota projektu (NPV) vyjadĜuje celkovou souþasnou (diskontovanou) hodnotu všech penČžních tokĤ související s investiþním projektem a zároveĖ zohledĖuje dobu životnosti projektu. Vyhláška þ. 480/ 2012 Sbírky zákonĤ zohledĖuje dobu hodnocení projektu 20 let, nicménČ doba životnosti fotovoltaického systému se uvažuje

40

kolem 25 let. VnitĜní výnosové procento je taková výše diskontní sazby, pĜi které se þistá souþasná hodnota rovná nule. Pro realizaci projektu by mČlo být vnitĜní výnosové procento vyšší alespoĖ o 2 % než požadovaná míra výnosnosti projektu. Spoþítané jednotlivé parametry jsou uvedeny v tab. 6, které byly urþeny pomocí softwaru MS Excel, tento soubor je dostupný na pĜiloženém CD (ekonomika.xlsx).

Prostá doba návratnosti

8 roku

Reálná doba návratnosti

13 let

NPV - þistá souþasná hodnota projektu

145 448 Kþ

IRR - vnitĜní výnosové procento investice

14 %

Tab. 6: Ekonomické zhodnocení efektivnosti investic projektu

41

ZávČr Tato bakaláĜská práce se skládá ze dvou velkých þástí, z teoretické a praktické. V teoretické þásti je shrnut vlastní princip fotovoltaiky, základní vlastnosti a druhy fotovoltaických panelĤ, typy fotovoltaických systémĤ vþetnČ vysvČtlení funkce jednotlivých komponent, vliv prostĜedí (tj. sklon a odklon od jihu) a možnosti navýšení zisku vyrábČné elektrické energie. V druhé þásti je realizován samotný návrh fotovoltaické elektrárny na stĜeše malého obchodního stĜediska. Celkový instalovaný výkon elektrárny þinní 10 kWp na ploše 63,8 m2, celkem je použito 39 panelĤ o výkonu 255 Wp, které jsou spojeny do tĜech ĜetČzcĤ. Elektrárna teoreticky vyrobí za rok 14 716 kWh. Elektrárna byla navrhována tak, že bude pokrývat spotĜebu objektu v rozmezí mČsícĤ duben až záĜí. V letních mČsících bude elektrárna teoreticky vyrábČt více energie, než je potĜeba objetu a proto tento pĜebytek bude prodán do distribuþní sítČ za smluvní cenu. PoĜizovací cena elektrárny þiní 398 260 Kþ bez DPH a prĤmČrná každoroþní úspora objektu a prodej pĜebytkĤ do distribuþní sítČ je 52 238 Kþ. Reálná doba návratnosti projektu je 13 let. Fotovoltaika v dnešní dobČ není už tak pro investory výhodná, jako tomu bývalo v minulých letech, kdy byl tento obnovitelný zdroj státnČ podporován tzv. výkupními cenami a zelenými bonusy. Tato podpora se týká pouze fotovoltaických elektráren uvedených do provozu maximálnČ do konce roku 2013. V souþasné dobČ jsou podporovány obnovitelné zdroje, které pĜi výrobČ elektrické energie využívají napĜíklad energii vodní, vČtrnou, geotermální, spalování biomasy a další. Fotovoltaika se víceménČ vyplatí nyní pouze pro výrobu pro vlastní spotĜebu objektu, nikoliv pouze pro pĜímý prodej do sítČ. Toto se týká i tohoto projektu. Hlavní výhodou tohoto objektu je, že se elektrická energie spotĜebovává v nejvČtší míĜe pĜes den, tedy v rozmezí hodin 8 až 19, tudíž je vysoká pravdČpodobnost, že se témČĜ veškerá vyrobená energie spotĜebuje 42

pĜímo v objektu. VnitĜní výnosové procento investice není sice nijak vysoké, ale i tak se tato investice vyplatí. Reálná doba návratnosti je k cenČ projektu vysoká, ale roþní úspora elektrické energie díky vlastní výrobČ objektu je zajímavá. Tato bakaláĜská práce ukazuje, že i v souþasnosti by mohla fotovoltaika mít své uplatnČní, i když už to není podporovaný zdroj elektrické energie. Ekonomická stránka sice není tak výhodná, jak tomu bývalo v minulých letech, nicménČ stále se vyplatí a hlavnČ jedná se o ekologický zdroj elektrické energie.

43

Použitá literatura [1] HASELHUHN, Ralf. Fotovoltaika: budovy jako zdroj proudu. 1. þeské vyd. Ostrava: HEL, 2011, 176 s. ISBN 978-80-86167-33-6. [2] VOBECKÝ Jan a ZÁHLAVA Vít. Elektronika: Souþástky a obvody, Principy a pĜíklady. 2005. vyd. Praha: Grada, 2005. [3] MASTNÝ, Petr, JiĜí DRÁPELA, Stanislav MIŠÁK, Jan MACHÁýEK, Michal PTÁýEK, Lukáš RADIL, Tomáš BARTOŠÍK a Tomáš PAVELKA. Obnovitelné zdroje elektrické energie. Vyd. 1. Praha: ýeské vysoké uþení technické v Praze, 2011, 254 s. ISBN 978-80-01-04937-2. Internetové zdroje [4] oze.tzb-info.cz. In: [online]. [cit. 2015-03-12]. Dostupné z: http://www.tzbinfo.cz/tabulky-a-vypocty/99-prumerne-mesicni-doby-slunecniho-svitu-vevybranych-lokalitach-cr [5] oze.tzb-info.cz [online]. [cit. 2015-03-30]. Dostupné z: http://oze.tzbinfo.cz/114865-optimalni-orientace-a-sklon-fotovoltaickych-panelu [6] Pvcdrom [online]. [cit. 2015-04-09]. Dostupné z: http://pveducation.org/pvcdrom [7] PROF. ING. VÍTċZSLAV BENDA, CSC., ING. KAMIL STANċK a ING. PETR WOLF. Fotovoltaické systémy: Uþební texty k semináĜi [online]. [cit. 2015-04-09]. Dostupné z: http://www.crr.vutbr.cz/system/files/brozura_04_1104.pdf [8] solarni-panely.cz. In: [online]. [cit. 2015-03-12]. Dostupné z http://solarnipanely.cz/e-shop/fotovoltaicke-panely/fotovoltaicky-solarni-panel-trina-solar-tsm255-pc05a-honey-255wp [9] alrex.cz. In: [online]. [cit. 2015-03-12]. Dostupné z http://www.alrex.cz/data/ARR1532-kat.pdf [10] mpo-efekt.cz. In: [online]. [cit. 2015-03-12]. Dostupné z http://www.mpoefekt.cz/dokument/98_8050.pdf [11] In: [online]. [cit. 2015-03-12]. Dostupné z http://fei1.vsb.cz/kat420/vyuka/BC_FBI/Prednasky/dimenz_bc.pdf Obrázky: [12] http://www.tzb-info.cz. In: [online]. [cit. 2014-12-01]. Dostupné z: http://www.tzb-info.cz/docu/clanky/0019/001948o12.gif

44

[13] oze.tzb-info.cz. In: [online]. [cit. 2014-12-01]. Dostupné z: http://oze.tzbinfo.cz/docu/clanky/0096/009667o1.png [14] profitsolar.cz. In: [online]. [cit. 2014-12-01]. Dostupné z: http://www.profitsolar.cz/images/fotovoltaicky-panel.jpg [15] wolfsolar.webnode.cz. In: [online]. [cit. 2015-04-01]. Dostupné z: http://files.wolfsolar.webnode.cz/20000003161b3662ad2/fotovoltaicky_solarni_panel_evergreen_es_195_rl_tu_195w.jpg [16] 123store.cz. In: [online]. [cit. 2015-04-01]. Dostupné z: http://www. /produkty-orig/616-1.jpg [17] Solarenvi.cz. In: [online]. [cit. 2014-12-01]. Dostupné z: http://www.solarenvi.cz/assets/img-content/img_fv_on-grid_primy-prodej.jpg [18] Solarenvi.cz. In: [online]. [cit. 2014-12-01]. Dostupné z: http://www.solarenvi.cz/assets/img-content/img_fv_on-grid_vlastnispotreba.jpg [19] oze.tzb-info.cz. In: [online]. [cit. 2015-03-30]. Dostupné z: http://oze.tzbinfo.cz/docu/zpravy/0148/014865o1.jpg

45

PĜíloha 1 – Katalogový list Trina solar TSM 255 PC05A Honey

46

47

PĜíloha 2 – Katalogový list ARR1532

48

49

PĜíloha 3 – Výkresová dokumentace

Výkres þ. 1 : RozmístČní panelĤ na stĜeše Výkres þ. 2 : Schéma elektroinstalace FVE Výkres þ. 3 : Schéma propojení panelĤ

50