Robert Mořkovský Solární Panely.CZ, s.r.o

Hybridní fotovoltaické elektrárny HFVE, ostrovní systémy, energetická bezpečnost a soběstačnost, ochrana proti blackoutu, řízení vytápění a přípravy TUV podle předpovědi počasí, snižování spotřeby, nezávislost na růstu cen energií, chytré domy, chytré lokální distribuční soustavy lokální a decentralizované chytré sítě, minigrids, rozšíření stávajících FVE na HFVE, elektromobilita, monitoring, návrh řešení na míru, regulace obnovitelných zdrojů, úspory energií …

Robert Mořkovský Solární Panely.CZ, s.r.o. http://www.solarni-panely.cz

Základní typy fotovoltaických systémů  1. ON-GRID FVE (Síťové fotovoltaické elektrárny) -

všechny paralelně připojené systémy k DS nutnost povolení distributora ON-GRID FVE, Backup FVE, AC-Coupling HFVE nesplňují podmínku galvanického oddělení

2. OFF-GRID, (Ostrovní systémy) - chaty, ostrovy, mobilní zařízení, lodě, auta - objekty bez přípojky elektřiny 3. HYBRID (Grid Interactive) (Hybridní systémy) - Hybridní fotovoltaické elektrárny (HFVE) - Chytré sítě (Smart Grid) - Chytré lokální distribuční soustavy (Smart LDS)

http://www.solarni-panely.cz

Hybridní systém versus ostrovní systém.  • 

Základní funkcí hybridních měničů je možnost maximálního využi@ energie z obnovitelných zdrojů   a  nastavení  směru  toku  vyrobené  elektřiny  do  nebo  z  distribuční  soustavy,  ukládání  v   akumulátorech  nebo  její  přímé  spotřebě  založené  na  inteligentním  řízení  dle  aktuální  celkové  energeBcké bilance objektu.  

• 

Hybridním provozem měniče se obecně rozumí především schopnost hybridního měniče   pracovat SOUČASNĚ  v on‐grid ( grid‐Qe ) a zároveň v oﬀ‐grid režimu.  

• 

Hybridní  měnič  je  tedy  narozdíl  od  ostrovního  měniče,  který  jen  PŘEPÍNÁ  mezi  provozem  z   akumulátorů  nebo  síG,  schopen  plynule  a  současně  v  reálném  čase  regulovat  množství  energie  odebírané ze sítě nebo z akumlátorů, což je jeho nejpodstatnější a nejvíce využívanou funkcí.  


Hybridní FVE s DC vazbou – HFVE (DC‐Coupling)

•  •  •  • 

Vhodný systém pro vlastní spotřebu pokud není povolena dodávka do sítě Efek6vní a plynulá minimalizace spotřeby ze sítě ve prospěch vlastní vyrobené energie Spolehlivé zajištění dodávky elektřiny v případě výpadku sítě – integrovaná funkce UPS Rychlý přechod do ostrovního režimu při výpadku sítě (8‐15 milisekund)!!!  http://www.solarni-panely.cz

Hybridní FVE s AC‐vazbou (AC‐Coupling) 

•  •  •  •  • 

Zálohování všech spotřebičů v domácnosB OpQmalizace vlastní spotřeby s plným zálohováním FVE a spotřebičů  (AC‐Coupling) Důraz na použiO ekvivalentního síťového a hybridního střídače Ideální pro vlastní spotřebu opBmalizovánou s použiEm externího (SCADA systému) PLC Správně navržený systém pokryje v případě výpadku sítě kompletní energe6cké požadavky objektu  http://www.solarni-panely.cz

Hybridní (ostrovní) 3‐fázová síť pro náročné aplikace

•  •  • 

3 x 400 Vac 3‐fázová soustava pro náročné provozy Ostrovní a hybridní systémy do výkonu 1 bloku až 72kVA Možnost neomezeného paralelního skládání více 72kVA bloků


Nový energetický zákon (NEZ)


Paralelní připojení vs. galvanické oddělení

Paralelně připojený (propojený) /

Oddělený (galvanicky)

Hybridní DC‐coupling fotovoltaické systémy v ČR    Výhody    ‐ nezávislost na růstu cen energií a výpadcích DS   ‐ maximální zužitkování vlastní vyrobené energie (100%)   ‐ možnost kombinace FV systému s el. přípojkou    ‐ Hybridní DC‐Coupling FVE (HFVE) je prokazatelně  galvanicky oddělena od DS   ‐ negaBvně neovlivňuje parametry kvality DS mimo stanovené meze   ‐ možnost provozovat DC Coupling HFVE bez získání povolení o připojení k DS a bez licence na výrobu elektřiny   ‐ návratnost invesBce většinou do cca  8‐15B let bez Zeleného Bonusu, bez dalšího papírování  Nevýhody   ‐  vyšší pořizovací náklady než u FVE (Neporovnává se skutečně využitá elektřina pro vlastní spotřebu, běžná FVE bez  dalšího řízení přetoků dodává většinou do sítě více než 50% celkové výroby) 


Hybridní provoz typu AC nebo DC Coupling? U hybridních systémů typu AC Coupling není možné zajistit nulové přetoky do DS a jedná se tedy o paralelní připojení výrobny s DS. Galvanicky oddělené

Paralelně připojené (propojené)

U hybridních systémů typu DC Coupling je z principu fungování fyzikálně možné zajistit plné galvanické oddělení od DS a současně tak zcela zamezit jakýmkoliv přetokům do DS včetně nutného vyloučení negativních vlivů na parametry kvality DS.

Základní rozdělení on-grid a hybridních střídačů dle typu připojení k síti a vlivu na distrubuční soustavu 1. Střídač FVE bez transformátoru (TL –Transformerless) - je přes domovní rozvody paralelně připojen k DS 2. Střídač FVE s transformátorem - je galvanicky oddělen od DS, bohužel není možné zcela vyloučit přetoky do DS. - možnost ovlivňování DS nepovolenou dodávkou – nutné povolení distributora 3. Střídač HFVE bez transformátoru (HF – High Frequency) - není od DS galvanicky oddělen (chybí trafo) - z principu může negativně ovlivňovat DS vyššími harmonickými frekvencemi (HF) 4. Střídač HFVE s transformátorem (LF – Low frequency) - je prokazatelně galvanicky oddělen od DS, - z principu lze zcela zamezit přetokům do DS - negativně neovlivňuje DS (naopak ji vyrovnává) - minimální rušení DS vyššími harmonickými frekvencemi http://www.solarni-panely.cz

Řešení nežádoucích vlivů na DS pomocí LF hybridního měniče napětí Studer Innotec.  Moderní hybridní LF měniče umí na 100% udržet směr toku proudu jedním směrem. -  žádné přetoky do DS -  stále stejný směr proudu -  nehrozí rušení parametrů kvality DS mimo stanovené meze

http://www.solarni-panely.cz Graf závislosti výstupního proudu Iac-out, na vstupním proudu Iac-in v běžném RD.

Vstupní AC‐in napě@ / výstupní AC‐out napě@ 

- Napětí AC-IN ze sítě je v režimu SmartBost vždy vyšší než AC-Out a tím pádem nedochází k přetoku do DS.


DC Coupling hybridní fotovoltaické elektrárny (HFVE)  Hybridní měniče – plní funkci záložních zdrojů UPS s - důraz na využití obnovitelných zdrojů pro domácí spotřebu Důvodem k jejich používání je také známý fakt, že elektřina je z fotovoltaických panelů získávána pouze přes den s výkonovou špičkou v maximu kolem poledne. Výroba takové elektrické energie ale značně kolísá a není téměř nikdy v souladu s aktuální spotřebou v objektu. Pro překonání tohoto rozdílu mezi přes den vyrobenou elektřinou a elektřinou, která je potřeba večer, v noci a ráno kdy naopak není vyráběna elektřina žádná, je třeba energii krátkodobě skladovat pro pozdější využití a zároveň ideálně řídit spotřebu elektřiny v domácnosti pomocí lineárního řízení zdrojů vytápění/chlazení se současnou akmulací tepelné energie ve straifikačních zásobnících topné vody s možností kombinace s komfortnější průtokovou přípravou TUV, případně připojení externích výměníků tepla pro bazény, pasivní chlazení, atd.


Graf závislosti výroby elektřiny, spotřeby elektřiny a nákupu elektřiny ve větším RD.

Aplikace metody lineárního řízení zátěží dle aktuálního výkonu z FV panelů 


Graf závislosti výroby elektřiny, spotřeby elektřiny a nákupu elektřiny ve větším RD.

Napětí AC-In a AC-Out při souvislém 19h blackoutu (1.12.2014)

Průběh kapacity 1000Ah/48V Kapacita přiakumulátoru souvislém 19h blackoutu (1.12.2014) (1.12.2014)


Prioritní využi@ energie z obnovitelných zdrojů / s využi@m sítě 

1.  Priorita používání energie přímo z obnovitelných zdrojů, když OZE  nestačí zbytek se odebere ze sítě  2. V případě nedostatku záření možnost  nabíjení baterií ze sítě v NT 


Prioritní využi@ energie z obnovitelných zdrojů / při výpadku sítě z baterie  1.  Použití energie přímo z obnovitelných zdrojů. 2.  Když OZE nestačí zbytek se odebere ze sítě 3. V případě nedostatku záření možnost nabíjení baterií ze sítě v NT 4. V případě výpadku DS se využije uložená energie z baterie


MožnosQ rozšíření stávajících FVE na HFVE 


Řízení nákupu elektřiny dle HDO v NT v době nedostatečného množství záření 


Ukládání energie pro pozdější využi@ při vysoké výrobě a malé spotřebě 


Ideální průběh poměru výroby/spotřeby v RD s pomocí lineárního řízení   výkonu TČ s invertorem (0‐10V) s akumulací tepla do vody dle aktuálních  přebytků elektřiny z HFVE.   


Rozložení spotřeby tepla a elektřiny v rezidenčních budovách  

Zdroj: http://fuelcellpower.org.uk/

Ukládání tepelné energie do vody řízením TČ dle slunečního svitu 


Příklad přifázování k síQ (Grid‐Qe) v režimu SmartBoost  

Příklad přechodu do ostrovního režimu (Oﬀ‐Grid)  

Řízení nákupu elektřiny dle HDO a dle předpovědi počasí na další den  



Řízení nákupu elektřiny dle predikce spotřeby a aktuálních cen na burze  

h h h h


RD s vysokou mírou nezávislosQ na vnějších energiích  - HFVE 9,55kWp - výroba cca 11,0 MWh/rok -  roční nákup ze sítě - spotřeba 3,1 MWh/rok -  spotřeba elektřiny celkem - celkem 14,1 MWh/rok - vypočtená tepelná ztráta RD 13,6kW při – 8°C - žádná plynová přípojka -  topení pouze elektřinou TČ vzduch-voda do akumulačního zásobníku -  doplňkově topení a ohřev TUV dřevem v krbu v zimě (cca 1x týdně)

Celková míra nezávislosti RD cca 78%


Příklad běžného provozu RD v hybridním režimu (SmartBoost) 

-  vysoká odolnost proti přetížení a následným výpadkům oproti ostrovním střídačům -  rozdíl chybějící energie se okamžitě odebere ze sítě

Příklad současného využi@ energie ze sítě a z měničů bez důsledku  výpadku měniče při pře@žení (souběhu vysoké spotřeby) 

- Vysoká odolnost proti přetížení - Možnost nastavení max. vstupního proudu pro zabránění výpadku jističe při přetížení

Příklad vyrovnané denní výroby a spotřeby díky lineárnímu řízení výkonu TČ.  

- Denní výroba

- Denní spotřeba

Příklad vysoké míry nezávislosQ na externích energiích v podzimních dnech    

- Nízký nákup ze sítě

14‐Q denní průběh kapacity akumulátoru 1000Ah/48V  -  -  - 

výhoda vyšších kapacit akumulátorů (častá změna počasí) možnost využití vyrobené energie v delším časovém období vyšší nezávislost na výpadcích sítě a změnách počasí vysoký počet cyklů při minimálním vybíjení


Minimalizace vybíjecích cyklů akumulátoru pomocí lineárního řízení zátěží 


Reálné využi@ přípojky elektřiny 1x25A v RD s HFVE 9,55 kWp a TČ 10kW   (03/2015) 


Průměrné vybíjení akumulátoru v RD s HFVE 9,55 kWp a lineárním řízením TČ  10kW (03/2015) 

Průměrné vybíjení 166 Ah x 48V = 7,96kWh Při vybíjení do 50% kapacity 7,96kWh x 2 = 15,9kWh akumulátor 15,9kWh / 48V = 332Ah/48V http://www.solarni-panely.cz

Průměrná spotřeba (kVA) v RD s HFVE 9,55 kWp a TČ 10kW vzduch‐voda (03/2015) 

Celková míra energetické nezávislosti 03/2015 cca 50% http://www.solarni-panely.cz

HFVE (Hybridní FVE) 10kWp / 8kW 1f  (DC‐Coupling)  + tepelné čerpadlo vzduch/voda 10 kW (ČR)  

HFVE řídí lineárně tepelné čerpadlo dle počasí. Optimální ukládání přebytků z fotovoltaiky do stratifikačního zásobníku s integrovaným kondenzátorem chladiva. http://www.solarni-panely.cz

HFVE (Hybridní FVE) 29,9kWp / 24kW 3f DC Coupling  (ČR)  


Robert Mořkovský Solární Panely.CZ, s.r.o

Recommend Documents