Έρευνα σε Θέματα Ηλιακής Ενέργειας (Φωτοβολταϊκών)

Transcript

1 Έρευνα σε Θέματα Ηλιακής Ενέργειας (Φωτοβολταϊκών) Δρ Γεώργιος Η. Γεωργίου 1

2 Περιεχόμενα Σημερινή κατάσταση στον τομέα της Φωτοβολταϊκής Τεχνολογίας Προκλήσεις και Προοπτικές Η Φωτοβολταϊκή Τεχνολογία στη Νότια Ευρώπη Έρευνα σε θέματα Φωτοβολταϊκών Συμπεράσματα 2

3 Το μεγαλύτερο Φωτοβολταϊκό Πάρκο στον Κόσμο Park Agua Caliente, Arizona, USA (290 MWp) Παρέχει ηλεκτρική ενέργεια σε σπίτια 3

4 Αξιοποίηση των πλεονεκτημάτων της ΦΒ Τεχνολογίας 4

5 Ένταξη τους στο Δομημένο Περιβάλλον 5

6 Οι Προκλήσεις των ΦΒ Κόστος Απόδοση/Συνολική Παραγωγή Αξιοπιστία Ενσωμάτωση σε δίκτυα/αγορές 6

7 Το κίνητρο: Ηλιακό Δυναμικό 7

8 Τιμές ηλεκτρικής ενέργειας για οικιακή κατανάλωση Countries Electricity prices for household consumers Year /kwh /kwh /kwh /kwh /kwh /kwh EU (28 countries) Greece Spain France Cyprus Portugal Slovenia

9 Ισοτιμία Δικτύου PV Electricity Price: 6-8 c/kwh Domestic Price: c/kwh 9

10 Σημερινή Κατάσταση ΦΒ στην Κύπρο MWp Συνολική Εγκατεστημένη ισχύς Επιδοτήσεις (FiT) ή Σύστημα Συμψηφισμού (Net-Metering)

11 Προοπτική των ΦΒ Συστημάτων στις Στέγες Houses with PV rooftop mountings PV Electricity production (GWh) Electricity production from existing RES (GWh) Total Electricity Production from RES (GWh) % of Electricity demand 3kWp system on households (producing around 4832 kwh) 50, , , , , ,

12 Βελτιωμένη Ενεργειακή Παραγωγή- Αξιοπιστία 12

13 AC-Energy Yield [kwh AC /kwp rated ] 10/06/2015 Ετήσια Παραγωγή Ηλεκτρικής Ενέργειας στην Κύπρο και Γερμανία Stuttgart Nicosia average ) monocrystalline BP mono-c-si Atersa mono-c-si Sanyo HIT-Si SunPower mono-c-si Schott MAIN-Si multicrystalline Schott EFG-Si Solon multi-c-si SolarWorld multi-c-si Mitsubishi a-si(1) Schott a-si(2) thin film First Solar CdTe Würth CIGS 13

14 Μακροπρόθεσμη Ενεργειακή Παραγωγή First year Fourth year Eighth year 14

15 Υποβάθμιση (Degradation) 100 DC performance ratio (%) y = x DC PR time series 10 Sanyo HIT mono-c-si Linear fit 0 Jun-06 Dec-06 Jun-07 Dec-07 Jun-08 Dec-08 Jun-09 Dec-09 Jun-10 G. Makrides, B. Zinsser, G. E. Georghiou, M. Schubert and J. Werner, Degradation of Different Photovoltaic Technologies Under Field Conditions, IEEE PVSC-35 Conference, Hawaii, June 2010, pp

16 Υποβάθμιση ΦΒ Συστημάτων μετά από 8 χρόνια λειτουργίας A. Phinikarides, N. Philippou, G. Makrides, and G. E. Georghiou, Performance loss rates of different photovoltaic technologies after eight years of operation under warm climate conditions, in 29th EU-PVSEC,

17 Καινοτόμα υλικά συσκευασίας για βελτιωμένη ενεργειακή παραγωγή Μέχρι 10 o C διαφορά θερμοκρασίας Μειωμένες απώλειες θερμότητας (>1%) Βελτιωμένη Αξιοπιστία 17

18 Ενσωμάτωση στο δίκτυο/αγορά Έξυπνα Δίκτυα 18

19 Ενσωμάτωση των ΦΒ στο δίκτυο και αγορά ηλεκτρικής ενέργειας Η ισοτιμία δικτύου (Grid parity) είναι ήδη γεγονός στην Κύπρο και Νότια Ευρώπη και έτσι οι πολιτικές του συμψηφισμού (Net Metering) και της αυτοπαραγωγής (Self-Consumption) είναι κατάλληλες για την περαιτέρω διείσδυση της τεχνολογίας στο ενεργειακό μείγμα Υλοποίηση πιλοτικών εφαρμογών (έξυπνοι μετρητές, σύστημα συμψηφισμού, μετεωρολογικοί σταθμοί) και συλλογή δεδομένων για την ανάλυση και βελτιστοποίηση των διαφόρων πολιτικών Εφαρμογή διαχείρισης ζήτησης (demand side management) Δυναμικές Διατιμήσεις, αλλαγή συμπεριφοράς, αποθήκευση Πρόβλεψη παραγωγής ενέργειας από τα ΦΒ σε συνεργασία με το ΔΣΔ 19

20 Σύστημα Συμψηφισμού (Net Metering) Απλή τιμολογιακή διευθέτηση Αμφίδρομος μετρητής (Καθαρή Ενέργεια (NET)=Εισαγόμενη-Εξαγόμενη Ενέργεια). Όταν NET είναι θετική ο καταναλωτής/παραγωγός πληρώνει την ενέργεια Όταν NETείναι αρνητική ο καταναλωτής/παραγωγός κερδίζει μονάδες (REC) τις οποίες μεταφέρει για την επόμενη περίοδο τιμολόγησης - Excess energy goes back to the grid + Energy used from the grid 20

21 Πιλοτικές Εφαρμογές Οι πιλοτικές εφαρμογές καλύπτουν την περιοχή της Μεσογείου Σημαντικά αποτελέσματα μπορούν να εξαχθούν για όλη την περιοχή Μπορούν να μελετηθούν διαφορετικά σενάρια για το σύστημα συμψηφισμού για τις περιοχές με βάση τα δεδομένα που συλλέγονται

22 Δεδομένα από τους έξυπνους μετρητές Τυπικό 24ωρο προφίλ καταναλωτή την άνοιξη στην Κύπρο 22

23 Διαχείριση ζήτησης και ανάπτυξη μοντέλου δυναμικών διατιμήσεων Αναντιστοιχία μεταξύ κατανάλωσης και παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από ΦΒ Οι δυναμικές διατιμήσεις και η διαχείριση της ζήτησης είναι πολύ σημαντικά στοιχεία για την περαιτέρω διείσδυση της ΦΒ τεχνολογίας Εγκατάσταση 300 πιλοτικών συστημάτων με έξυπνους μετρητές ΦΒ και δυναμικές διατιμήσεις Μελέτη της αλλαγής συμπεριφοράς μέσω των δυναμικών διατιμήσεων Load profile ToU blocks :00:00 03:00:00 04:00:00 00:00:00 01:00:00 05:00:00 06:00:00 07:00:00 08:00:00 09:00:00 10:00:00 11:00:00 12:00:00 13:00:00 14:00:00 15:00:00 16:00:00 17:00:00 18:00:00 19:00:00 20:00:00 21:00:00 22:00:00 23:00:00 23

24 Το προφίλ του Prosumer αύριο : Το προφίλ του Prosumer σήμερα: Energy to grid/ess/phev Energy to grid/ess/phev Στόχοι: Αύξηση του ποσοστού χρησιμοποίησης της ενέργειας από το ΦΒ για τις ανάγκες του καταναλωτή Μετακίνηση κατανάλωσης σε περιόδους εκτός αιχμής ή σε περιόδους όπου υπάρχει παραγωγή από ΦΒ Χρησιμοποίηση αποθήκευσης για ελαχιστοποίηση της παραγόμενης ενέργειας από ΦΒ που πάει πίσω στο δίκτυο

25 Πρόβλεψη Παραγωγής Ενέργειας από ΦΒ Η αύξηση της διείσδυσης των ΦΒ κάνει την πρόβλεψη της παραγωγής ενέργειας επιτακτική ανάγκη Πρόβλεψη 24 ωρών και 1 ώρας 25

26 Μετεωρολογικοί Σταθμοί 17 Μετεωρολογικοί Σταθμοί που καλύπτουν την Κύπρο 26

27 Διαχείριση μικρής/μεσαίας κλίμακας διεσπαρμένης παραγωγής σε αγροτικές περιοχές (GREEN+) Ανάδοχος Αρχή Ηλεκτρισμού Κύπρου στα πλαίσια του προγράμματος NER300 2nd Call (46 Εκατομμύρια Ευρώ) Συνεργαζόμενοι Φορείς Ερευνητική Μονάδα Ενεργειακής Αειφορίας ΦΩΣ και Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Διάρκεια: , Περιοχή Υλοποίησης : Τρόοδος 27

28 Μικροδίκτυο Green+ (Κυριότερα Χαρακτηριστικά) Τοπική παραγωγή από ΑΠΕ Αποθήκευση (20 MWh) Έξυπνοι μετρητές και συλλογή δεδομένων Έξυπνη διαχείριση φορτίου και δυναμικές διατιμήσεις Αρχιτεκτονική Έξυπνων δικτύων και τηλεπικοινωνιακή σύνδεση Generation Technology Number of units Unit size range R (kwp/kwe) Total capacity (kwp) Connection voltage (LV, MV) Photovoltaic <R<5kWp kWp LV Photovoltaic 122 0<R<90kWp 1.060kWp LV Photovoltaic 26 90<R<10MWp kWp MV Wind & 12.5MWp kWp MV TOTAL MWp 28

29 Συμπεράσματα Το μέλλον των ΦΒ είναι ΦΩΤΕΙΝΟ Πρέπει να είναι μέρος του ενεργειακού μας μείγματος

30 30

31 Ευχαριστώ για την προσοχή σας!! 31