ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ 1. ΔΙΑΣΥΝΔΕΔΕΜΕΝΑ ΜΕ ΤΟ ΔΥΚΤΙΟ 2. ΑΥΤΟΝΟΜΑ

Transcript

1 ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ 1. ΔΙΑΣΥΝΔΕΔΕΜΕΝΑ ΜΕ ΤΟ ΔΥΚΤΙΟ 2. ΑΥΤΟΝΟΜΑ Εισηγητής Σταύρος Λαζάρου, Πανεπιστήμιο Πατρών

2 ΣΚΟΠΟΣ είναι η ενημέρωση σε θέματα που αφορούν στο σχεδιασμό και εγκατάσταση ενός Φ/Β πάρκου 1.Εισαγωγή στα Φ/Β 2.Φ/Β πανελ και άλλα στοιχεία του πάρκου 3.Χωροταξική ανάλυση 4.Σχεδιασμός και διαστασιολόγηση 5.Διασύνδεση με το δύκτιο 6.Εξομοίωση-Χειρισμός προγραμμάτων εξομοίωσης 7.Νησιδοποίηση (Islanding) 8.Αυτόνομα συστήματα 9.Οικονομικά και περιβαλλοντικά στοιχεία-retscreen 10.Κατανεμημένη παραγωγή και ηλεκτρικό δύκτιο ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΤΗΣ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ

3 Χωρίς δυνατότητα αποθήκευσης Αυτόνομα συστήματα Με δυνατότητα αποθήκευσης Αυτόνομες Ηλεκτρικές Συσκευές Φ/Β συστήματα Υβριδικά συστήματα Με ανεμογεννήτρια Διασυνδεδεμένα συστήματα Απευθείας συνδεδεμένα στο δίκτυο Συνδεδεμένα στο οικιακό δίκτυο ΒΑΣΙΚΑ ΓΙΑ ΤΑ Φ/Β Εφαρμογές μικρού εύρους Με συμπαραγωγή Αυτόνομα AC συστήματα Με μηχανή εσωτερικής καύσης Αυτόνομα DC συστήματα

4 Ηλιακή ακτινοβολία: Ακτινοβολία στην επιφάνεια της ατμόσφαιρας: 1325 W / m 1412 W / m 2 2 ΒΑΣΙΚΑ ΓΙΑ ΤΑ Φ/Β

5 Ορισμός των γωνιών ΒΑΣΙΚΑ ΓΙΑ ΤΑ Φ/Β

6 Κίνηση του ήλιου στο θόλο(περιοχή Πατρών 9/2/09): Εξαρτάται από την ημέρα του έτους και τη περιοχή ΒΑΣΙΚΑ ΓΙΑ ΤΑ Φ/Β Το πράσινο όριο αντιστοιχεί στην 21 Ιουνίου Το μπλε όριο αντιστοιχεί στην 21 Δεκεμβρίου Copyright GAISMA.com

7 Μέτρηση ηλιακής ακτινοβολίας (πυρανόμετρα): ΒΑΣΙΚΑ ΓΙΑ ΤΑ Φ/Β Κατασκευαστές Kipp & Zonen, Thies Clima, Uniklima Sensors, UMS, ESTI, IKS, Meneke & Tegtmeyer, NES, Solare, Solarwatt, Tritec

8 ΒΑΣΙΚΑ ΓΙΑ ΤΑ Φ/Β

9 Ηλεκτρικό ισόδύναμο φωτοβολταϊκής κυψέλης: ΒΑΣΙΚΑ ΓΙΑ ΤΑ Φ/Β

10 Τύποι Φ/Β πάνελ: ΤΥΠΟΣ ΜΕΓΙΣΤΗ ΑΠΟΔΟΣΗ (%) Μονοκρυσταλικά 16,9 Πολυκρυσταλικά 14,2 Thin film 7,9 Άμορφο πυρίτιο 7,5 Ribbon silicon 13,1 Μικρο-άμορφο πυρίτιο 9,1 CIS 11 Cadmium telluride 9 III-V semiconductor 27 Dye-sensitized 5 Hybrid HIT solar cell 16.8 ΒΑΣΙΚΑ ΓΙΑ ΤΑ Φ/Β

11 ΒΑΣΙΚΑ ΓΙΑ ΤΑ Φ/Β

12 Σχηματικό διάγραμμα Φ/Β διασυνδεδεμένου στο δίκτυο ΒΑΣΙΚΑ ΓΙΑ ΤΑ Φ/Β

13 Διασυνδεδεμένα συστήματα: Είναι τα συστήματα που διαθέτουν φυσική σύνδεση με το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας. Κατόπιν τούτου δε χρειάζεται η χρήση αποθηκευτικών μέσων ενέργειας αλλά λαμβάνεται ειδική μέριμνα για την εύρυθμη λειτουργία τους παράλληλα με το υπάρχον σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας. Η μελέτη και κατασκευή τους είναι σχετικά απλή και θα περιγραφεί επαρκώς στις επόμενες δύο ώρες. Τα διασυνδεδεμένα συστήματα αλλάζουν τον τρόπο λειτουργίας του ηλεκτρικού δικτύου σε πολλά επίπεδα που θα αναλύσουμε παρακάτω στο κεφ.10. ΒΑΣΙΚΑ ΓΙΑ ΤΑ Φ/Β

14 Φ/Β ΠΑΝΕΛ

15 String Φ/Β Φ/Β ΠΑΝΕΛ Ta strings των Φ/Β cells για τη βέλτιστη εκμετάλευση χώρου. Σημαντικό τμήμα του πάνελ αποτελεί η μηχανική του θωράκιση που περιλαμβάνει: 1. Γυαλί 2. EVA 3. TEDLAR 4. Αλουμινένιο πλαίσιο

16 Φ/Β ΠΑΝΕΛ

17 Inverters Οι περισσότεροι αντιστροφείς που προορίζονται για σύνδεση με το δίκτυο, σχεδιάζονται για να λειτουργήσουν χωρίς μπαταρίες, αλλά είναι επίσης διαθέσιμες τοπολογίες που περιλαμβάνουν μπαταρίες. Οι αντιστροφείς που διαχειρίζονται μπαταρίες περιλαμβάνουν και ένα φορτιστή μπαταριών, ο οποίος είναι σε θέση να φορτίζει μια συστοιχία μπαταριών από το δίκτυο ή μέσω μιας εφεδρικής γεννήτριας, όταν η ηλιακή ακτινοβολία είναι περιορισμένη. Αντιστροφείς που συνδέονται στο δίκτυο μπορούν να εγκατασταθούν υπαίθρια (ιδανικά, στη σκιά). Εκείνοι που προορίζονται για αυτόνομη λειτουργία δεν είναι στεγανοί και πρέπει να τοποθετηθούν στο εσωτερικό, κοντά στη συστοιχία μπαταριών. Φ/Β ΠΑΝΕΛ

18 Inverters Όταν το δίκτυο παρουσιάζει προβλήματα, οι αντιστροφείς θα πρέπει να τα ανιχνεύουν και να μη συμβάλλουν σ αυτά. Θα πρέπει, επίσης, να αποφεύγεται το islanding (νησιδοποίηση). Όταν η τάση ή η συχνότητα του δικτύου που βλέπει ο αντιστροφέας ξεπεράσουν κάποια προκαθορισμένα όρια, θα πρέπει επίσης να γίνεται απόζευξη της Φ/Β πηγής από το δίκτυο. Η επαναφορά της σύνδεσης, εφόσον το δίκτυο δεν είναι πια προβληματικό, θα πρέπει να γίνεται μετά από καθορισμένο χρόνο αναμονής. Οι αντιστροφείς της αγοράς πληρούν τις παραπάνω προδιαγραφές. Φ/Β ΠΑΝΕΛ

19 Επιλογή βάσεων στήριξης: Οι κατασκευές στις οποίες τοποθετούνται τα φωτοβολταϊκά στοιχεία, εκτός από το δικό τους βάρος, πρέπει να είναι ικανές να αντέξουν στο βάρος των φωτοβολταϊκών στοιχείων, καθώς και των φορτίων που οφείλονται στη δυναμική δράση του ανέμου και στη συσσώρευση του χιονιού. Πρόκειται για μεταλλικά προφίλ από αλουμίνιο και γαλβανισμένο ή ανοξείδωτο χάλυβα. Τα χαλύβδινα προφίλ χρησιμοποιούνται κυρίως λόγω του χαμηλού τους κόστους και της μηχανικής αντοχής, ενώ τα προφίλ αλουμινίου προτιμούνται τόσο σε ειδικές εφαρμογές (ηλιακές προσόψεις, εγκαταστάσεις ενσωματωμένες στις οροφές) όσο και για το μικρό βάρος και την ταχύτητα τοποθέτησης που περιορίζει το κόστος των εργατικών, καθώς και για λόγους αισθητικής. ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ

20 Επιλογή βάσεων στήριξης: Σε ειδικές περιπτώσεις, όπως για παράδειγμα οι εφαρμογές σε επίπεδες οροφές και ταράτσες, μπορεί χρησιμοποιηθεί σκελετός που αποτελείται εν μέρει από χαλύβδινα εξαρτήματα, όπως τα κεκλιμένα τρίγωνα, και εν μέρει από τμήματα αλουμινίου που καθιστούν ταχύτερη την τοποθέτηση των πάνελ. Το ξύλο χρησιμοποιείται μόνο σε περίπτωση ιδιαίτερων υποχρεώσεων προστασίας του τοπίου και του περιβάλλοντος ή για αρχιτεκτονικούς ή αισθητικούς λόγους. Ορισμένες κατασκευές από ξύλο με αντικολλητά φύλλα έχουν χρησιμοποιηθεί με ικανοποιητικά αποτελέσματα σε δημόσια πάρκα και αυλές δημιουργώντας επίσης μορφές σε σχήμα δέντρου, στέγης κλπ. Η τοποθέτηση πρέπει να γίνεται υπολογίζοντας τους αναγκαίους χώρους για τις μετέπειτα επεμβάσεις συντήρησης και για να αποφεύγεται η αμοιβαία σκίαση των στοιχείων. ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ

21 Καλώδια, connectors Ο απαραίτητος εξοπλισμός για την εγκατάσταση των Φ/Β δεν διαφέρει από αυτόν που χρησιμοποιείται στις υπόλοιπες εγκαταστάσεις. Ίσως η μόνη διαφοροποίηση υπάρχει στη DC πλευρά. Εκεί χρειάζονται ειδικοί σύνδεσμοι και καλώδια ειδικά για Φ/Β. Φ/Β ΠΑΝΕΛ Ενδεικτικοί κατασκευστές: Multi contact, Tyco, Solarpraxis

22 ΡΟΗ ΓΙΑ ΤΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ ΔΙΑΣΥΝΔΕΔΕΜΕΝΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΠΙΛΟΓΗ ΧΩΡΟΥ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗ ΠΑΝΕΛ ΕΠΙΛΟΓΗ INVERTERS ΤΕΧΝΟΟΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΧΩΡΟΘΕΤΗΣΗ Η/Μ ΜΕΛΕΤΗ ΧΩΡΟΤΑΞΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΕΠΙΛΟΓΗ ΒΑΣΕΩΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΣΑΠ

23 ΕΠΙΛΟΓΗ ΒΕΛΤΙΣΤΗΣ ΘΕΣΗΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ Χρειάζεται να έχει νότιο προσανατολισμό Επαρκές εμβαδό για την εγκατάσταση Με οδική πρόσβαση Κοντά σε ηλεκτρικό δύκτιο Ελάχιστη σκίαση από παρακείμενες κατασκευές ή εμπόδια ΧΩΡΟΤΑΞΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ

24 Το ύψος h της συστοιχίας καθορίζει άμεσα την απαιτούμενη απόσταση d μεταξύ διαδοχικών συστοιχιών στον άξονα Β-Ν, προκειμένου να αποφευχθεί κατά το δυνατόν η σκίαση των Φ/Β πλαισίων. Για την εκτίμηση της απόστασης αυτής συνήθως χρησιμοποιείται η εμπειρική σχέση: d = 2,3h ΧΩΡΟΤΑΞΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Επισημαίνεται ότι η σκίαση των Φ/Β πλαισίων γενικά δεν είναι δυνατό να αποφευχθεί πλήρως, ιδιαίτερα στις ακραίες τιμές της αζιμούθιας και ζενιθιακής γωνίας του ήλιου (π.χ. σε πρωινές και απογευματινές ώρες του χειμώνα). Η επιλογή μιας απόστασης σκίασης αποτελεί έναν συμβιβασμό μεταξύ των απαιτήσεων για ελαχιστοποίηση των σκιάσεων, από τη μια πλευρά, και της κατάληψης χώρου από την άλλη.

25 ΧΩΡΟΤΑΞΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ

26 Επιλογή Φ/Β πάνελ: Η επιλογή των πάνελ γίνεται με οικονομικά και εμπορικά κυρίως κριτίρια. Σε μερικές περιπτώσεις, για παράδειγμα περιορισμός χώρου, εφαρμόζονται επιπλέον περιορισμοί που οδηγούνστη χρήση ακριβότερων λύσεων με μεγαλύτερο βαθμό απόδοσης στην απορόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας. ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ Κατασκευαστής Sanyo

27 Επιλογή inverter: Η επιλογή των inverter γίνεται με οικονομικά και εμπορικά κυρίως κριτίρια. Σε κάθε περίπτωση χρειάζεται να ληφθεί ιδιαίτερη μέριμνα ώστε τα πάνελ που έχουν επιλεγεί να μπορούν να συνεργαστούν με τον inverter. ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ Κατασκευαστής SMA

28 Επιλογή καλωδίων Σημειώνεται ότι η διαστασιολόγηση πραγματοποιείται μόνο με το ρεύμα κανονικής λειτουργίας, δεδομένου ότι το αναμενόμενο επίπεδο ρεύματος βραχυκύκλωσης είναι πολύ χαμηλό, καθώς ότι ο αντιστροφέας συμβάλλει στα σφάλματα με μικρό σχετικά ρεύμα. Η επιλογή των διατομών των καλωδίων πραγματοποιείται σύμφωνα με τους ισχύοντες κανονισμούς(για παράδειγμα για τη μέγιστη επιτρεπόμενη φόρτιση Ι0 θαμμένων καλωδίων 0,6/1 kv είναι ο VDE0298). Βιβλίο "Ηλεκτρικά Κεφάλαια Ηλεκτρικών Εγκαταστάσεων και Δικτύων", Δ.Κ.Τσανάκας. ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ Κατασκευαστές(ενδεικτικά): Fulgor, Cablel, Prysmian, Nexans

29 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ

30 Υπόμνημα: (1) : Ζυγοί Μ.Τ. (4) (2) (2) (7) (3) (3) (8) (6) (5) (5) (4) (6) (4) (9) (10) (11) (5) (1) (12) (13) (7): Αποζεύκτης προστασίας Μ/Σ ΜΟΝΑΔΑ ΜΕΣΗΣ ΤΑΣΗΣ ΜΟΝΑΔΑ ΧΑΜΗΛΗΣ ΤΑΣΗΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ (2) : Αποζεύκτης γραμμής τροφοδοτήσεως (3) : Διακόπτης φορτίου γραμμής τροφοδοτήσεως (4) : Διάταξη γειώσεως (5) : Λήψη για έλεγχο τάσεως (6) : Ακροκιβώτιο καλωδίου Μ.Τ. (8): Διακόπτης φορτίου προστασίας Μ/Σ (9): Ασφάλειες Μ.Τ. (10): Μ/Σ ισχύος (11): 4 μονοπολικοί αποζεύκτες (12): Ζυγοί Χ.Τ. (13): Ασφάλειες Χ.Τ.

31 Υπόμνημα: Εναέριο Δίκτυο Μ.Τ. Δ.Ε.Η. (13) (1) (12) (1) :Τριπολικός αποζεύκτης (2) M (11) (3) (4) Υπόγειο Δίκτυο Μ.Τ. πάρκου (5) (9) (8) (10) (7) (6) (8):Τριπολικός Αποζεύκτης και Διακόπτης Φορτίου ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ (2) :Μετρητικές διατάξεις γραμμής τροφοδοτήσεως, εν σειρά (3) :Αυτόματος Τριπολικός Διακόπτης Ισχύος (4) :Ζυγοί Μ.Τ. (5) :Τριπολικός Αποζεύκτης (6) :Υπόγειο Καλώδιο Μ.Τ. (7) :Ενδεικτικό Υπερεντάσεως (9):Τριπολικός Αποζεύκτης και Διακόπτης Φορτίου προστασίας Μ/Σ, εν σειρά (10):Ασφάλειες Μ.Τ. (11):Μ/Σ (12): Μετατροπέας ισχύος (13):Φ/Β συστοιχία

32 Μετασχηματιστής Τα ονομαστικά μεγέθη ισχύος και τάσεως του Μ/Σ πρέπει να είναι συμβατά με τα αντίστοιχα του Φ/Β σταθμού. Εάν εγκατασταθεί Μ/Σ ελαίου θα είναι συμβατός με την Τεχνική Προδιαγραφή της ΔΕΗ ΗΚ.01.48/ (GR-46). Εάν εγκατασταθεί Μ/Σ αέρος, πρέπει να είναι συμβατός με το πρότυπο IEC- 725 Encapsulated winding, dry type transformers. Καλωδίωση Το εσωτερικό δίκτυο Μ.Τ. του φωτοβολταϊκού σταθμού μπορεί να υλοποιηθεί με την εγκατάσταση τριφασικού συστήματος υπόγειων καλωδίων διατομής 120mm2 Cu για τους αγωγούς φάσεων, με αγωγό γης ή συγκεντρικά περιπλεγμένα συρματίδια Cu, μονώσεως XLPE με εξωτερικό μανδύα PVC, κατασκευασμένο σύμφωνα με την Τεχνική Περιγραφή ΔΜΚΛΔ-182/ Η εγκατάσταση του καλωδίου θα γίνει σύμφωνα με τις διατάξεις U της ΔΕΗ. Διατάξεις προστασίας και ζεύξης Το εσωτερικό δίκτυο Μ.Τ. θα φέρει μέσα προστασίας και ζεύξεως εγκατεστημένα στο σημείο σύνδεσης με το δίκτυο της ΔΕΗ (ΣΣΔ) και στον Υ/Σ (τα οποία ορίστηκαν παραπάνω). Όπως φαίνεται και στο Σχήμα στο ΣΣΔ είναι εγκατεστημένος αυτόματος τριπολικός διακόπτης ισχύος ( Αυτόματος Διακόπτης Διασύνδεσης - ΑΔΔ). Στον ΑΔΔ εφαρμόζεται το σύστημα προστασίας, το οποίο περιλαμβάνει: Προστασία ορίων τάσης (ελάχιστης και μέγιστης), Προστασία ορίων συχνότητας (ελάχιστης και μέγιστης), Ομοπολικής συνιστώσας της τάσης Προστασία υπερέντασης. Η επιτήρηση θα εφαρμόζεται και στις τρεις φάσεις του δικτύου. Οι ηλεκτρονόμοι ελέγχου του ΑΔΔ για διακοπή βραχυκυκλώματος θα είναι αντιστρόφου χρόνου, ενώ οι ρυθμίσεις τους θα υπολογιστούν κατάλληλα ώστε να υπάρχει διαβάθμιση με τα μέσα προστασίας του δικτύου της ΔΕΗ. ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ

33 Αντικεραυνική προστασία: IEC Protection against lightning general principles ( ) το οποίο είναι ισοδύναμο με το EN και με το DIN EN (VDE ) IEC Protection against lightning risk management ( ) το οποίο είναι ισοδύναμο με το EN και με το DIN EN (VDE ) IEC Protection against lightning Physical damage to structures and life hazard ( ) το οποίο είναι ισοδύναμο με το EN και με το DIN EN (VDE ) DIN EN Beiblatt 1 (VDE , Beiblatt 1) Protection against lightning general principles - Supplement 1 Additional information ( ) DIN EN Beiblatt 2 (VDE , Beiblatt 2) Protection against lightning general principles - Supplement 2 Additional information ( ) DIN EN Beiblatt 3 (VDE , Beiblatt 3) Protection against lightning Physical damage to structures and life hazard - Supplement 3 Additional information ( ) ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ

34 Γείωση Περιμετρικά κάθε σειράς πανέλλων μπορεί να τοποθετηθεί κλειστός βρόχος κατασκευασμένος από ταινία γειώσεως. Η ταινία πρέπει να τοποθετηθεί μέσα στο έδαφος σε περιμετρικό χαντάκι βάθους τουλάχιστον 0,70 0,80 m, από την επιφάνεια του εδάφους. Η ταινία θα τοποθετηθεί σε απόσταση 1,0 2,0 m από το εξωτερικό όριο του περιγράμματος των πανέλλων. Η τελική απόσταση θα καθοριστεί από το ποίο σύστημα αντικεραυνικής προστασίας θα επιλεγεί. Η ταινία πρέπει να τοποθετηθεί κατακόρυφα με την μικρή πλευρά της προς το έδαφος. Η κατακόρυφη εγκατάσταση είναι εφικτή με την βοήθεια των ειδικών εξαρτημάτων ορθοστατών, κατασκευασμένων από χάλυβα θερμά επιψευδαργυρωμένο (St/tZn) Ανά τακτές αποστάσεις της τάξης των 10 m, μπορούν να κατασκευαστούν εγκάρσιες συνδέσεις, οι οποίες θα συνδέουν την μια πλευρά του βρόχου με την άλλη. Όλες οι γειώσεις αυτές οι οποίες «τρέχουν» στο περίγραμμα κάθε σειράς πανέλλων, συνδέονται μεταξύ τους με εγκάρσια τμήματα για τη δημιουργία ενός ενιαίου συστήματος εδαφικής γείωσης, το οποίο καλύπτει όλη την επιφάνεια του Φ/Β πάρκου. ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ

35 Στο παρόν κεφάλαιο θα παρουσιαστούν όλα τα προγράμματα που είναι διαθέσιμα για την εξομοίωση των Φ/Β πάρκων τα οποία είναι: 1000 Roofs, SOLDIM, GOMBIS, PVS, SolEm, horizon, HORIcatcher, PVSYST, Pvcad, 3DSolarWelt, Solar Pro, Nsol, PV F-chart, PVProfit, RETScreen, SollINVEST, DASTPV/PS, Greenius, Homer, Pvcad, PV Design Pro, PV*Sol, PV*Express, RAPSIM, SOLDIM, INSDELL, Smile, TRNSYS, METEONORM, SUNDI, Insolar, PV-Professional, AET Planer, Conergy Planner, Configurator, GenAu, KacoKalk, Konfigerator, MaxDesign, NT Sundim, PSI, PS Form, PV SysCalc, SINVERT Solar Select, SITOP Solar Select, SolarGeo3D, SP sizer, Sunny Design, Solar Calc, Sunnysolar. ΕΞΟΜΟΙΩΣΗ-ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ Τα περισσότερο αξιόλογα από τα παραπάνω θα παρουσιαστουν συνοπτικά στις επόμενες διαφάνειες. Επίσης ένα υποδειγματικό project με το RETSCREEN θα παρουσιαστεί στο ενατο κεφάλαιο Η παρουσίαση των προγραμμάτων μετά τη παρουσίαση των διαδικασιών υπολογισμού πραγματοποιείται διότι κατά τη γνώμη μας η προκαταρτκική αξιολόγηση είναι απαραίτητη για τον έλεγχο των αποτελεσμάτων των προγραμμάτων.

36 PV F-CHART Εχει αναπτυχθεί από το University of Wisconsin. Περιλαμβάνει μετεωρολογικά στοιχεία για 300 περιοχές Υπολογίζει κυρίως οικονομικούς δείκτες ΕΞΟΜΟΙΩΣΗ-ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ

37 DASTPVPS Αναπτύχθηκε από το University of the Federal Armed Forces στο Μόναχο Πρόκειται για λειτουργικό που χρησιμοποιείται στη διαστασιολόγηση, εξομοίωση και troubleshooting αντ λητικών συστημάτων με Φ/Β Αποτελείται από πέντε τμήματα: εκπαίδευση, διαστασιολόγηση, εξομοίωση AC, εξομοίωση DC, διάγνωση ΕΞΟΜΟΙΩΣΗ-ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ

38 GREENIUS Αναπτύχθηκε από το German Aerospace Center στα πλαίσια του προγράμματος ALTENER Είναι ένα από τα πληρέστερα προγράμματα εξομοίωσης Διαπραγματεύεται κυρίως μεγάλα Φ/Β πάρκα Η παραγωγή προβλέπεται για ένα χρόνο και υπολογίζει ακόμα και τη παραγωγή σε κάθε ώρα της ημέρας Χρησιμοποιείται για τεχνικά και οικονομικά αποτελέσματα Απευθύνεται σε μελετητικά γραφεία που δραστηριοποιούνται στη διεθνή αγορά ΕΞΟΜΟΙΩΣΗ-ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ

39 PV-DESIGNPRO Χρησιμοποιείται σε εξομοιώσεις αυτόνομων συστημάτων, διασυνδεδεμένων και αντλητικών Οι βάσεις δεδομένων του είναι οι αναλυτικότερες της αγοράς Η τιμή του είναι ιδιαίτερα μεγάλη με αποτέλεσμα να μην είναι ανταγωνιστικό ΕΞΟΜΟΙΩΣΗ-ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ

40 PVS Είναι από τα πρώτα που έχουν τοποθετηθεί στην αγορά οπότε η εμπειρία των προγραμματιστών του δίνει ευχρηστία καλά αποτελέσματα Έχει αναπτυχθεί από το Fraunhofer institute for Solar energy Systems Μπορεί να εξομοιώσει ως έναν Inverter Τα αποτελέσματα μπορούν να αποθηκευτούν σε ASCII αρχείο για περαιτέρω επεξεργασία (για παράδειγμα σε MATLAB) ΕΞΟΜΟΙΩΣΗ-ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ

41 PV*SOL Χρησιμοποιείται στην εξομοίωση αυτόνομων και διασυνδεδεμένων συστημάτων Αναπτύχθηκε από την Valentin Energie Software GmbH στο Βερολίνο Είναι από τα απλέον χρήσιμα εργαλεία στο σχεδιασμό συστημάτων Φ/Β Το σύστημα σχεδιάζεται αναλυτικά λαμβάνοντας υπόψη τις σκιάσεις αν και δεν είναι τόσο πρακτικό σε αυτό το θέμα όσο το PVSYST ΕΞΟΜΟΙΩΣΗ-ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ

42 PVSYST To PVSYS δέχεται συνεχώς ανανεώσεις από του κατασκευαστές του (University of Geneva) ώστε αυτή τη στιγμή να θεωρείται ένα από τα καλύτερα της παρουσίασής μας σήμερα Περιλαμβάνει εργαλείο για την τρισδιάστατη απεικόνηση της σκίασης Δίνει πολύ καλά αποτελέσματα με δυνατότητα ευρείας παρέμβασης Έχει ευρείες δυνατότητες παρουσίασης των αποτελεσμάτων ΕΞΟΜΟΙΩΣΗ-ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ

43 Έχει αναπτυχθεί από το University of Patras Χρησιμοποιείται στην ανάλυση δυκτίων με κατανεμημένη παραγωγή Χρησιμοποιείται για τη διαστασιολόγηση της επιλεκτικής προστασίας και τη προστασία από κρουστικές υπερτάσεις Έχει αναπτυχθεί με τη χρήση συστήματος γεωγραφικών πληροφοριών και προγραμμάτων εξομοίωσης ΕΞΟΜΟΙΩΣΗ-ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ

44 PVGIS Έχει αναπτυχθεί από την Ευρωπαϊκή Ένωση Έχει συμβουλευτικό χαρακτήρα αλλά είναι πολύ χρήσιμο στην προκαταρκτική αξιολόγηση ΕΞΟΜΟΙΩΣΗ-ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ

45 LOCAL TECHNIQUES i. Passive techniques ii. Active Techniques ISLANDING REMOTE TECHNIQUES i. Power Line Carrier Communication (PLCC) ii. Signal Produced by Disconnect iii. Supervisory Control and Data Acquisition Network (SCADA)

46 Passive techniques Traditional Over/Under Voltage and Over/Under Frequency Protection (OVP/UVP & OFP/UFP) ISLANDING Rate of Change of Power Output (ROCOP) as an index of islanding Rate of Change of Frequency (ROCOF) as an index of islanding Rate of Change of Frequency over Power Change (ROCOFOP) as an index of islanding Voltage Harmonic Detection (HD) Phase Jump Detection (PJD) TLS-ESPRIT Algorithm Jump Detection

47 Active techniques The Reactive Power Export Error Detection (RPEED) Impedance Measurement (IM) Detection of Impedance at Specific Frequency ISLANDING Phase Shift (or Frequency Shift) techniques for inverter-based DG systems (1)Active Frequency Drift (AFD) (2)Active Frequency Drift with Positive Feedback (AFDPF) or Sandia Frequency Shift (3)Sandia Voltage Shift (4)Slip-Mode Frequency Shift (SMS) (5)Automatic Phase Shift (APS) (6)Adaptive Logic Phase Shift Combined active anti islanding method using AFD and SMS methods Combined activeanti islanding method using effective power variation Islanding Detection Using Proportional Power Spectral Density Negative - Square Current Injection for Fast Islanding Detection Sandia anti- islanding Algorithm Active islanding detection algorithm with power-factor control

48 ΑΥΤΟΝΟΜΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

49 Αυτόνομα συστήματα: Συστήματα που δεν είναι διασυνδεμένα στο ηλεκτρικό δίκτυο. Συνήθως διαθέτουν εξοπλισμό για την αποθήκευση της παραγόμενης από τον ήλιο ενέργειας. Προκύπτει ότι η διασιολόγησή τους είναι λίγο ποιο περίπλοκη από αυτή των διασυνδεδεμένων ΒΑΣΙΚΑ ΓΙΑ ΤΑ Φ/Β Ενδεικτικές εφαρμογές 1. Σε κατοικίες 2. Εφεδρική λειτουργία εξοπλισμού 3. Συστήματα τηλεπικοινωνιών και μακρινού ελέγχου 4. Συστήματα κατεργασίας νερού 5. Συστήματα καθοδικής προστασίας 6. Ηλεκτρικοί φράκτες 7. Αυτόνομα συστήματα φωτισμού 8. Φ/Β σε ηλεκτρικές μικροσυσκευές

50 Α)Φωτοβολταϊκό σύστημα από z πάνελ ( Νο μέγιστη ισχύς κάθε φωτοβολταϊκού πάνελ) κατάλληλα συνδεμένα (z1 παράλληλα, z2 σε σειρά) έτσι ώστε να τροφοδοτήσει τον φορτιστή με την απαιτούμενη τάση. Β)Σύστημα αποθήκευσης από συσσωρευτές για αυτονομία ho ωρών ή ισοδύναμα με συνολική ικανότητα QMAX, με τάση λειτουργίας Ub και μέγιστη ικανότητα αποφόρτισης QMIN (ή ισοδύναμα μέγιστη βαθμό αποφόρτισης DODL ). Γ) Φορτιστή συνεχές/εναλλασσόμενου ρεύματος (DC/AC) με ισχύς Nc βαθμό φόρτισης Rch και τάση φόρτισης Ucc. Δ) Μετατροπέα συχνότητας συνεχές/εναλλασσόμενου ρεύματος (DC/AC) με μέγιστη ισχύς Np ικανός να αντεπεξέλθει στην μέγιστη ζήτηση. ΒΑΣΙΚΑ ΓΙΑ ΤΑ Φ/Β

51 Κατά την διάρκεια της διαδικασίας σχεδιασμού του αυτόνομου συστήματος μπορούν να παρουσιαστούν οι ακόλουθες περιπτώσεις: Α)Η ενεργειακή ζήτηση ND είναι λιγότερη από την ενεργειακή έξοδο NPV των φωτοβολταϊκών πάνελ (NPV>ND). Σε αυτήν την περίπτωση η περίσσεια ενέργεια (ΔN = NPV- ND) αποθηκεύετε μέσω του φορτιστή στους συσσωρευτές. Εάν οι συσσωρευτές είναι γεμάτοι (Q = QMAX), η υπόλοιπη ενέργεια προορίζεται για χαμηλή προτεραιότητα φορτίων. Β)Η ενεργειακή ζήτηση είναι μεγαλύτερη από την φωτοβολταϊκή παραγωγή ενέργειας (NPV<ND), η οποία δεν είναι μηδενική NPV 0. Σε παραπλήσιες περιπτώσεις, το ενεργειακό έλλειμμα (ΔN = ND - NPV) καλύπτεται από τους συσσωρευτές μέσω του φορτιστή και του DC/AC μετατροπέα συχνότητας. Γ) Η ηλιακή ακτινοβολία είναι μηδενική συνεπώς και η ενεργειακή παραγωγή είναι επίσης μηδενική με αποτέλεσμα το σύστημα να είναι μη διαθέσιμο, NPV=0. Στην περίπτωση αυτή η ενεργειακή ζήτηση καλύπτεται από τους συσσωρευτές υπό την συνθήκη ότι (Q > QMIN). ΑΥΤΟΝΟΜΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Στις παραπάνω περιπτώσεις Β και Γ όταν ο μέγιστος βαθμός εκφόρτωσης των συσσωρευτών ξεπεραστεί τότε έχουμε απόρριψη φορτίων, το μέγεθος των συσσωρευτών αυξάνεται και οι υπολογισμοί επαναξιολογούνται για την περίπτωση που η επιθυμητή αξιοπιστία καλύπτεται για ολόκληρο το χρονικό διάστημα που μελετάται. Όλοι οι απαραίτητοι υπολογισμοί συνήθως πραγματοποιούνται με τη χρήση των προγραμμάτων που περιγράφονται.

52 ΤΥΠΟΙ ΜΠΑΤΑΡΙΩΝ Χωρίζονται σε τρία βασικά συστήματα: επαναφορτιζόμενο σύστημα νικελίου - καδμίου (Ni-Cd): Οι πρώτες επαναφορτιζόμενες μπαταρίες που κατασκευάστηκαν. Χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικά εργαλεία, φορητά τηλέφωνα, φορητούς υπολογιστές, παιχνίδια, κ.λ.π., με διάρκεια ζωής 4-5 χρόνια. Το κάδμιο είναι βλαβερό. Έτσι γίνονται προσπάθειες να απομακρυνθεί αυτό το είδος μπαταρίας από την αγορά, και όπου είναι δυνατόν να αντικατασταθεί. επαναφορτιζόμενο σύστημα μολύβδου (Pb) σύστημα νικελίου - μετάλλου υδριδίου (NiMH). Φιλικότερες προς το περιβάλλον από τις Ni-Cd τις οποίες τείνουν να αντικαταστήσουν και με μεγαλύτερη διάρκεια ζωής Λιθίου: μεγάλης διάρκειας ζωής, περιέχουν μεταλλικό λίθιο και χρησιμοποιούνται ευρέως στον φωτογραφικό εξοπλισμό και στα κινητά τηλέφωνα. ΑΥΤΟΝΟΜΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Για λόγους ασφάλειας, οι μπαταρίες πρέπει να τοποθετούνται σε χώρους με καλό αερισμό και απομονωμένες από τους χώρους της κατοικίας και των ηλεκτρονικών, διότι περιέχουν επικίνδυνα χημικά και απελευθερώνουν υδρογόνο και οξυγόνο καθώς φορτίζονται. Επιπλέον, ο χώρος τοποθέτησής τους πρέπει να προστατεύεται από ακραίες τιμές θερμοκρασίας. Βεβαιωθείτε ότι έχετε τοποθετήσει τις μπαταρίες σε χώρο με εύκολη πρόσβαση για τη συντήρησή τους, επισκευή και εγκατάσταση. Οι μπαταρίες μπορούν να ανακυκλωθούν μετά το τέλος της ζωής τους.

53 ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ CASE STUDY - RETSCREEN

54 Το ενδεχόμενο παραγωγής αντίστοιχου ποσού ενέργειας με σταθμό παραγωγής συμβατικής μορφής, είναι φανερό ότι θα ήταν μία ρυπογόνος λύση δεδομένης της χρήσης συμβατικού καυσίμου. Σύμφωνα με το Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) του ΟΗΕ οι αντιστοιχίες σε CO 2 των υπολοίπων αερίων του θερμοκηπίου παρουσιάζονται στο παρακάτω πίνακα. GlobalWarming Potentialof GHG 1 tonne CH 4 = 21tonnes CO 2 (IPCC 1996) 1 tonne N 2 O = 310tonnes CO 2 (IPCC 1996) ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

55 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Μείωση οικονομικών ρίσκων και μικρότερος χρόνος υλοποίησης Μεγαλύτερη ευελιξία και προσαρμοστικότητα στις ανάγκες των καταναλωτών Καλύτερη ποιότητα ισχύος και μεγαλύτερη ασφάλεια, αξιοπιστία και σταθερότητα στο δίκτυο Καλύτερη εκμετάλλευση του δικτύου, με μείωση των απωλειών και των επενδύσεων στη μεταφορά Μικρότερη εξάρτηση από τη διακύμανση των τιμών των καυσίμων εφόσον η παραγωγή γίνεται από ΑΠΕ Μικρότερες εκπομπές αερίων των θερμοκηπίων και δημιουργία νέων υπηρεσιών αγορών ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Υψηλότερο αρχικό κόστος επένδυσης ανά εγκατεστημένο kw Αδυναμία κεντρικού ελέγχου Τεχνικά λειτουργικά προβλήματα i. Σε θέματα ποιότητας ισχύος ii. Σε θέματα ευστάθειας του συστήματος

56 Στον τομέα της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας, υπάρχουν οι εξής προοπτικές για τη χρήση της ΚΠ: Βελτίωση αποδοτικότητας τελικής χρήσης (end-use efficiency) Διαχείριση φορτίου (load management) Αποθήκευση στην πλευρά της κατανάλωσης (onsite storage) Αλλαγή καυσίμου ή πρωτογενούς μορφής ενέργειας (fuel-switching) Διαχείριση συντελεστή φορτίου (power-factor management) Επαναπροσδιορισμός και αντικατάσταση υπηρεσιών (service substitution and redefinition) Οι προοπτικές του τομέα της μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας περιλαμβάνουν: Αύξηση χωρητικότητας (transmission and distribution capacity) Μείωση απωλειών (transmission and distribution losses) Βελτίωση ελέγχου (reactive power and phase control, voltage and frequency regulation) Βελτίωση διαχείρισης και συντήρησης των συστημάτων διανομής (management and maintenance) Αποθήκευση στην πλευρά του δικτύου (π.χ. στους υποσταθμούς) ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ Οι προοπτικές του τομέα της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας περιλαμβάνουν: Βελτίωση της αποδοτικότητας, διάρκειας ζωής και διαθεσιμότητας της υπάρχουσας παραγωγής Συναλλαγές ηλεκτρικής ενέργειας (power import-export) Συμμετοχή στην κατασκευή νέων μονάδων παραγωγής

57 Σε θέματα ποιότητας ισχύος από τη σύνδεση ΚΠ, συνοπτικά αναδύονται τα εξής προβλήματα: Αρμονικές που προέρχονται από τις συσκευές ηλεκτρονικών ισχύος, που χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση. Διακυμάνσεις της τάσης και της συχνότητας. Διακυμάνσεις τάσης που προέρχονται από τη ζεύξη και λειτουργία των κατανεμημένων γεννητριών. Τρόπος ρύθμισης τάσης στους Μ/Τ 150/20kV (On Load Tap Changer - OLTC). Στήριξη τάσης στη μεταβατική αλλά κυρίως στη στάσιμη λειτουργία όταν συνδέεται ή αποσυνδέεται ένας παραγωγός. Η επίδραση της ρύθμισης των ορίων τάσης στην προστασία των παραγωγών μπορεί να δημιουργήσει προβλήματα στη διαμόρφωση της τάσης Σε θέματα ευστάθειας του συστήματος από τη σύνδεση ΚΠ, συνοπτικά αναδύονται τα εξής προβλήματα: Στην περίπτωση σφαλμάτων που οδηγούν στο άνοιγμα του διακόπτη ισχύος στην αναχώρηση, δεν μπορεί να γίνει επαναφορά χωρίς ιδιαίτερα μέτρα. Επιλεκτική προστασία (συντονισμός μέσων προστασίας) απαιτεί πρόσθετα μέτρα, λόγω της συμβολής των πρόσθετων πηγών. Τα ρεύματα σε σφάλματα ενισχύονται λόγω των παραγωγών και έτσι αλλάζει η ισχύς βραχυκύκλωσης, πράγμα σημαντικό για την καταπόνηση του εξοπλισμού. Αποσύνδεση γραμμής ή μικροδικτύου από τον κορμό του δικτύου και συνέχιση της λειτουργίας του είναι πρακτικά ανέφικτη και μάλλον πρέπει να αποφευχθεί με λήψη καταλλήλων μέτρων. Λειτουργία αποκομμένου από το δίκτυο αυτοπαραγωγών παρουσιάζει προβλήματα ασφαλείας. Η προστασία των παραγωγών, όσον αφορά τη ρύθμιση των περιθωρίων τάσης και συχνότητας, πρέπει να είναι έτσι ώστε να μην προκαλούνται παρενοχλήσεις. Τα μέσα παραγωγής πρέπει να είναι ανεκτικά στις αποκλίσεις συχνότητας και τάσης του δικτύου. ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ

58 Τα παραπάνω προβλήματα καλούνται να επιλύσουν οι νομοθέτες με τη θέσπιση κανονισμών: Σε θέματα ποιότητας ισχύος υπάρχουν αρκετά Πρότυπα, όπως το ΕΝ [2000], το ΙΕΕΕ 519 [1992] και το IEC /7 [1996], τα οποία όμως επανεξετάζονται για τη συμβατότητα τους με όλες τις τοπολογίες κατανεμημένης παραγωγής. Σε θέματα διασύνδεσης το αρτιότερο Πρότυπο που υπάρχει είναι το ΙΕΕΕ Ρ1547 [2003], το οποίο αναφέρεται στη διασύνδεση μονάδων κατανεμημένης παραγωγής στο δίκτυο των ΗΠΑ. ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ IEC , 1996, Electromagnetic compatibility (EMC) " IEEE P1547, 2003, Series of Standards for Interconnecting Distributed Resources with Electric Power Systems ΙΕΕΕ 519, 1992, ΙΕΕΕ Standard Practices and Requirements for Harmonic Control and Electrical Power Systems

59 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ

60 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ

61 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ

62 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ

63 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ

64 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ

65 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ

66 ΤΕΛΟΣ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ Copyright EDF Επιπλέον ερωτήσεις στο