ΚΑΤΟΙΚΙΑ ΤΕΧΝΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ. Από : Ηµ/νία :

Transcript

1 Από : Ηµ/νία : Προς : Αντικείµενο : Παράδειγµα (Demo) υπολογισµού αυτόνοµου και συνδεδεµένου Φ/Β συστήµατος εξοχικής κατοικίας Έργο : Εγκατάσταση Φ/Β συστήµατος στη Σάµο (Ελλάδα, Γεωγραφικό Πλάτος φ=38 ο ) Περιγραφή Μοντέλου Σύστηµα µονάδων : SI (W, V, A, m, Kg, Pa, ºC, s) Τύπος ανάλυσης : Μηνιαία προσοµοίωση διαστασιολόγησης Φ/Β εγκατάστασης. Λογισµικό ανάλυσης : PV ESTIMATION ( Λόγος ανάλυσης: Τεχνο-οικονοµική πρόταση εγκατάστασης φωτοβολταϊκού συστήµατος στα πλαίσια ενεργειακής αναβάθµισης της κατοικίας. Της οποίας αποτέλεσµα είναι η τεχνο-οικονοµική αξιολόγηση και ο προσδιορισµός της αναγκαίας εγκατεστηµένης φωτοβολταϊκής ισχύος αιχµής που να ικανοποιεί τις ανάγκες λειτουργίας οµάδας ηλεκτρικών συσκευών στην περίπτωση αυτόνοµου φωτοβολταϊκού συστήµατος και στη συνέχεια τεχνο-οικονοµική αξιολόγηση της προκύπτουσας φωτοβολταϊκής ισχύος αιχµής για την περίπτωση σύνδεσης του φωτοβολταϊκού συστήµατος µε το δίκτυο. Κατά συνέπεια εξετάζονται τεχνο-οικονοµικά δύο περιπτώσεις. Το αυτόνοµο φωτοβολταϊκό σύστηµα που ικανοποιεί µέρος των αναγκών της κατοικίας και το συνδεδεµένο φωτοβολταϊκό σύστηµα µε το δίκτυο που δεν ικανοποιεί καθόλου τις ηλεκτρικές ανάγκες της κατοικίας. Κατά συνέπεια για την κατοικία, δύναται η δυνατότητα µε το λογισµικό PV ESTIMATION της τεχνο-οικονοµικής αξιολόγησης δύο περιπτώσεων, της επιλογής αυτόνοµου φωτοβολταϊκού συστήµατος και του συνδεδεµένου φωτοβολταϊκού συστήµατος µε το δίκτυο. εδοµένα : Στην περίπτωση µελέτης αυτόνοµου φωτοβολταϊκού συστήµατος εξοχικής κατοικίας στη Σάµο θα πρέπει να καλύπτει τις παρακάτω ηλεκτρικές καταναλώσεις: α) Φωτισµός 0,7 kw για 6h λειτουργίας, β) Τηλεόραση 0,2 kw για 6h, γ) Ψυγείο 0,2 kw για 24h, δ) Πλυντήριο ρούχων 3 kw για 0,3h και δ) ιάφορες ηλεκτρικές συσκευές (ηλεκτρική σκούπα, στεγνωτήρας µαλλιών κ.λπ.) 1 kw για 0,5h. Επίσης το φωτοβολταϊκό σύστηµα θα πρέπει να έχει αυτονοµία 4 ηµερών και να καλύπτει την ηλεκτρική κατανάλωση τάσεως 220 V όλο το χρόνο. Τέλος η εξοχική κατοικία δεν σκιάζεται κατά τη διάρκεια της ηµέρας από παράπλευρα αντικείµενα. Τα αποτελέσµατα είναι ενδεικτικά και όχι δεσµευτικά και βασίζονται στην ύλη του βιβλίου Σελ. 1

2 Αυτόνοµο Φ/Β Σύστηµα Ανάγκες χρήστη ΕΙ ΟΣ ΣΥΣΚΕΥΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΙΣΧΥΣ ΧΡΟΝΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΗΜΕΡΗΣΙΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ Ρκ [Kw] Τ [h] ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Εκ [kwh/ηµ.] Φωτισµός 0,7 6 4,2 Τηλεόραση 0,2 6 1,2 Ψυγείο 0,2 24 4,8 Πλυντήριο ρούχων 3 0,3 0,9 ιάφορες συσκευές 1 0,5 0,5 ΣΥΝΟΛΟ 5,1 11,6 Άρα η ηµερήσια ηλεκτρική ενέργεια κατανάλωσης είναι 11,6 kwh/ηµ. µε άµεση τροφοδοσία (µέσω Φ/Β συστοιχίας) 3,48 kwh/ηµ. και έµµεση τροφοδοσία (µέσω συσσωρευτή) 8,12 kwh/ηµ. Κατά συνέπεια λήφθηκε ποσοστό φορτίων έµµεσης τροφοδοσίας b=0,7. Επίσης λήφθηκε µέγιστη απαιτούµενη ηλεκτρική ισχύ για την ταυτόχρονη λειτουργία συσκευών ίση µε 1,5 kw. Τα αποτελέσµατα είναι ενδεικτικά και όχι δεσµευτικά και βασίζονται στην ύλη του βιβλίου Σελ. 2

3 Τεχνικά χαρακτηριστικά και παραγόµενη ηλεκτρική ενέργεια πλαισίου Τοποθέτηση Φ/Β πλαισίου µε νότιο προσανατολισµό και µε γωνία κλίσης ως προς τον ορίζοντα β=45 ο. ΜΗΝΙΑΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΠΡΟΣΠΙΠΤΟΥΣΑΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΓΙΑ β=45 ο ΕΗΑ [kwh/m^2*µήνα] ΙΑΝ. ΦΕΒ. ΜΑΡ. ΑΠΡ. ΜΑΪΟΣ ΙΟΥΝ. ΙΟΥΛ. ΑΥΓ. ΣΕΠ. ΟΚΤ. ΝΟΕΜ. ΕΚ. ΜΗΝΕΣ 30 ΜΕΣΗ ΜΗΝΙΑΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΑΕΡΑ ta [oc] ΦΕΒ. ΜΑΡ. ΑΠΡ. ΜΑΪΟΣ ΙΟΥΝ. ΙΟΥΛ. ΑΥΓ. ΣΕΠ. ΟΚΤ. ΝΟΕΜ. ΕΚ. ΜΗΝΕΣ Λαµβάνοντας υπόψη τους συντελεστές µείωσης της απόδοσης σ γ / σ ρ / σ θ / σ δ : συντελεστής γήρανσης / ρύπανσης / θερµοκρασίας / διόδου (βλ. σελ.4) εξάγεται η παραγωγή σε kwh/µήνα από ένα πλαίσιο και ο πραγµατικός βαθµός απόδοσης του (η π ). Τα αποτελέσµατα είναι ενδεικτικά και όχι δεσµευτικά και βασίζονται στην ύλη του βιβλίου Σελ. 3

4 Τεχνικά χαρακτηριστικά συστοιχίας Για να ικανοποιηθούν οι ανάγκες της κατοικίας απαιτείτε Φ/Β εγκατάσταση ισχύος αιχµής 9,8kWp. Θα πρέπει να τοποθετηθούν 5 πλαίσια συνδεδεµένα σε σειρά και θα πρέπει η συστοιχία να απαρτίζεται από 15 παράλληλους κλάδους, ώστε να επιτευχθεί Φ/Β εγκατάσταση της προαναφερόµενης ισχύος αιχµής. Τέλος η ελάχιστη απόσταση µεταξύ των παράλληλων κλάδων ώστε να µην σκιάζει το ένα πλαίσιο το άλλο θα πρέπει να είναι µεγαλύτερη του 3,4 m. Για το υπολογισµό της ισχύος αιχµής φωτοβολταϊκής συστοιχίας για την κάλυψη των ενεργειακών απαιτήσεων 4 ηµερών αυτονοµίας λήφθηκαν υπόψη τα παρακάτω δεδοµένα και οι παρακάτω συντελεστές: P STC = 1 kw/m 2 ισχύς προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβ. στις πρότυπες συνθήκες ελέγχου STC m = 1,2 συντελεστής περιθωρίου ενεργειακών καταναλώσεων σ θ 0,93 συντελεστής θερµοκρασίας για τον µήνα εκέµβριο (σ θ = 1 [(tα + 30) 25] x 0,004) σ ΑΣ 0,72 συντελεστής απωλειών συστοιχίας για πλαίσια ελαφρώς σκονισµένα για τον µήνα εκέµβριο (σ ΑΣ = 0,77 * σθ, έχει ληφθεί υπόψη και η γήρανση των φ/β πλαισίων) (σ γ / σ ρ / σ θ / σ δ και οι συντελεστές σ α / σ κ : συντελεστής ανοµοιογένειας / καλωδιώσεων) σµ = 0,76 συντελεστής απωλειών µεταφοράς ενέργειας της εγκατάστασης, η οποία περιλαµβάνει ηλεκτρικό συσσωρευτή, ελεγκτή φόρτισης και µετατροπέα τάσεως DC-AC Ν = 31 ηµέρες χρονική περίοδος αναφοράς ( εκέµβριος) n = 4 ηµέρες αριθµός ηµερών αυτονοµίας (µη ηλιοφανείς ηµέρες) Τα αποτελέσµατα είναι ενδεικτικά και όχι δεσµευτικά και βασίζονται στην ύλη του βιβλίου Σελ. 4

5 Τεχνικά χαρακτηριστικά ηλεκτρικού συσσωρευτή Για τον υπολογισµό της ονοµαστικής χωρητικότητας του ηλεκτρικού συσσωρευτή λήφθηκαν υπόψη επιπρόσθετα των παραπάνω συντελεστών και οι κάτωθι συντελεστές: σ γβ = 0,8 συντελεστής γήρανσης συσσωρευτή σ εκ = 0,91 συντελεστής απωλειών µεταφοράς ενέργειας στο κύκλωµα εκφόρτισης β εκ = 0,6 βάθος εκφόρτισης για 4 6 ηµέρες αυτονοµίας Τα αποτελέσµατα είναι ενδεικτικά και όχι δεσµευτικά και βασίζονται στην ύλη του βιβλίου Σελ. 5

6 Ηλεκτρονικές διατάξεις Επιλέγεται µετατροπέας τάσεως DC-AC 48 V / 1,5 kw / 4,5 kw / 230 V. Τα αποτελέσµατα είναι ενδεικτικά και όχι δεσµευτικά και βασίζονται στην ύλη του βιβλίου Σελ. 6

7 Ηλεκτρικοί αγωγοί και γειώσεις Έλεγχος συνθήκης V mσ V Β + V V mσ = 88 V V B = 48 V V = 11,4 V Οπότε 88 V 48 V + 11,4 V O.K. Τα αποτελέσµατα είναι ενδεικτικά και όχι δεσµευτικά και βασίζονται στην ύλη του βιβλίου Σελ. 7

8 Γειώσεις αντικεραυνικά Τα αποτελέσµατα είναι ενδεικτικά και όχι δεσµευτικά και βασίζονται στην ύλη του βιβλίου Σελ. 8

9 Τεχνικά / ενεργειακά αποτελέσµατα αυτόνοµου Φ/Β συστήµατος Εγκατάσταση ισχύος αιχµής 9,8 kwp µε νότιο προσανατολισµό του Φ/Β πλαισίου και µε γωνία κλίσης αυτού ως προς τον ορίζοντα 45 ο. Απαιτείτε η τοποθέτηση 75 πλαισίων µε ισχύ αιχµής πλαισίου 130 Wp και βαθµό απόδοσης αυτού σε STC 14% τα οποία θα καταλαµβάνουν οριζόντια έκταση 180,5 m 2. Η παραπάνω εγκατάσταση θα έχει µέση µηνιαία παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας 728,9 kwh και συνολική ετήσια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας 8.746,9 kwh µία τυπική µεσαία χρονιά από το σύνολο ζωής του έργου. Για την περίπτωση εγκατάστασης όπως απεικονίζεται στο παραπλεύρως σχήµα απαιτείται ελάχιστη απόσταση ε 6,8 m. Τα αποτελέσµατα είναι ενδεικτικά και όχι δεσµευτικά και βασίζονται στην ύλη του βιβλίου Σελ. 9

10 Οικονοµικά αποτελέσµατα αυτόνοµου Φ/Β συστήµατος Το κόστος της επένδυσης ανέρχεται στις ,0 και µε βάση τις τιµές της ΚΠΑ και του χρόνου αποπληρωµής (ΚΠΑ<0 και ΕΠΑ>20 έτη), η επένδυση εµφανίζεται ασύµφορη. Για να έχουµε, όµως συγκριτική εικόνα θα πρέπει να ληφθεί υπόψη και το κόστος επέκτασης του δικτύου της ΕΗ στη θέση της κατοικίας, το οποίο για τη γραµµή δικτύου χαµηλής τάσης ανέρχεται /km. Κατά συνέπεια για 5,0 km απόσταση το Άµεσο Ετήσιο Οικονοµικό όφελος (ΑΕΟ) θα είναι (6,0km x /km)/20έτη + 508,08 /έτος /έτος. Συνεπώς µε βάση τα παραπάνω ακολουθεί η επόµενη οικονοµική αξιολόγηση. Τα αποτελέσµατα είναι ενδεικτικά και όχι δεσµευτικά και βασίζονται στην ύλη του βιβλίου Σελ. 10

11 Το κόστος της επένδυσης ανέρχεται στις ,0 και η έντοκη περίοδος αποπληρωµής (απόσβεση) θα είναι στα 14 χρόνια και µετά το πέρας της ζωής της επένδυσης (20 χρόνια) εκτιµάται κέρδος σε παρούσα αξία ,0. Τέλος το κόστος παραγόµενης ηλεκτρικής ενέργειας εκτιµάται Ce = 1,435. Τα αποτελέσµατα είναι ενδεικτικά και όχι δεσµευτικά και βασίζονται στην ύλη του βιβλίου Σελ. 11

12 Συνδεδεµένο Φ/Β Σύστηµα Καθορισµός ισχύος αιχµής Τα τεχνικά χαρακτηριστικά και η παραγόµενη ηλεκτρική ενέργεια του πλαισίου είναι καθόλα όµοια µε την περίπτωση της αυτόνοµης εγκατάστασης και παρουσιάζονται στη σελίδα 3 της παρούσας τεχνικής έκθεσης. Επίσης τα τεχνικά χαρακτηριστικά της συστοιχίας είναι καθόλα όµοια µε την περίπτωση της αυτόνοµης εγκατάστασης και παρουσιάζονται στη σελίδα 4 της παρούσας τεχνικής έκθεσης µε τη µόνη διαφορά η µη χρήση ηλεκτρικών συσσωρευτών. Τα αποτελέσµατα είναι ενδεικτικά και όχι δεσµευτικά και βασίζονται στην ύλη του βιβλίου Σελ. 12

13 Τεχνικά / ενεργειακά αποτελέσµατα συνδεδεµένου Φ/Β συστήµατος (εγκατάσταση σε στέγη) Εγκατάσταση ισχύος αιχµής 9,8 kwp µε νότιο προσανατολισµό του Φ/Β πλαισίου και µε γωνία κλίσης αυτού ως προς τον ορίζοντα 45 ο. Απαιτείτε η τοποθέτηση 75 πλαισίων µε ισχύ αιχµής πλαισίου 130 Wp και βαθµό απόδοσης αυτού σε STC 14% τα οποία θα καταλαµβάνουν οριζόντια έκταση 180,5 m 2 (διότι β=45 ο ). Επιπρόσθετα εάν εγκαθίσταται τα φωτοβολταϊκά πλαίσια στη στέγη της κατοικίας θα χρειαζόταν τουλάχιστον 70,0 m 2 καθαρή επιφάνεια στέγης. Η παραπάνω εγκατάσταση θα έχει µέση µηνιαία παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας 972,55 kwh και συνολική ετήσια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ,7 kwh το πρώτο έτος λειτουργίας. Τα αποτελέσµατα είναι ενδεικτικά και όχι δεσµευτικά και βασίζονται στην ύλη του βιβλίου Σελ. 13

14 Οικονοµικά αποτελέσµατα συνδεδεµένου Φ/Β συστήµατος (εγκατάσταση σε στέγη) Κάλυψη µε ιδία κεφάλαια το κόστος εγκατάστασης. 13,75% Ιδία κεφάλαια (86,25% Χρηµατοδότηση µέσω Τραπεζικού ανεισµού). Τα αποτελέσµατα είναι ενδεικτικά και όχι δεσµευτικά και βασίζονται στην ύλη του βιβλίου Σελ. 14

15 Κατά συνέπεια εξάγετε ότι για εγκατάσταση σε στέγη, φωτοβολταϊκών πλαισίων ισχύος αιχµής 9,8kWp στη Σάµο τα οποία εκτιµώνται ότι θα λειτουργούν σε κατάσταση ελαφρώς σκονισµένα (ελλιπής καθαρισµός), το κόστος της επένδυσης θα ανέρχεται στις ,0 και η έντοκη περίοδος αποπληρωµής (απόσβεση των 5.500,0 το οποίο αποτελεί κεφάλαιο ίδιας συµµετοχής) θα είναι 4 χρόνια και µετά το πέρας της ζωής της επένδυσης (25 χρόνια) εκτιµάται κέρδος επένδυσης σε παρούσα αξία , έχοντας αποσβεσθεί ο 15ετές δανεισµός και έχοντας λάβει υπόψη τον συντελεστή προεξόφλησης της στήλης 13, ο οποίος εκφράζει τη διαχρονική µείωση της αξίας του χρήµατος. Για τον υπολογισµό του συντελεστή προεξόφλησης εκτιµήθηκε επιτόκιο 2,5%. Το κέρδος της επένδυσης χωρίς να ληφθεί υπόψη η διαχρονική µείωση της αξίας του χρήµατος παρουσιάζεται στην στήλη 12 όπου εκφράζεται η ετήσια χρηµατορροή (15 πρώτα χρόνια κέρδος κατά µέσο όρο 1.130,00 /έτος και επόµενα 10 χρόνια κέρδος κατά µέσο όρο 4.870,0 /έτος). Στη στήλη 14 εµφανίζονται τα κέρδη έκαστου έτους τα οποία εκφράζονται µε την προεξοφληµένη χρηµατορροή (χρηµατορροή όπου έχει ληφθεί υπόψη η διαχρονική µείωση της αξίας του χρήµατος). Επίσης στη στήλη 14 διαπιστώνονται και τα κέρδη των ετών κατά τη διάρκεια της απόσβεσης του δανεισµού (15 πρώτα χρόνια). Επιπρόσθετα, για την εξαγωγή των παραπάνω αποτελεσµάτων λήφθηκαν υπόψη για το πρώτο έτος της επένδυσης ότι το κόστος ασφάλισης είναι ίσο µε 1% του αρχικού κόστους και το κόστος συντήρησης και λειτουργίας είναι ίσο µε ~0,5% του αρχικού κόστους. Τέλος διότι ο PI 1,6 > 1,0 θεωρείται η επένδυση οικονοµικά αποδεκτή. Τα αποτελέσµατα είναι ενδεικτικά και όχι δεσµευτικά και βασίζονται στην ύλη του βιβλίου Σελ. 15

16 100% Ιδία κεφάλαια (0% Χρηµατοδότηση µέσω Τραπεζικού ανεισµού). Τα αποτελέσµατα είναι ενδεικτικά και όχι δεσµευτικά και βασίζονται στην ύλη του βιβλίου Σελ. 16

17 Κατά συνέπεια εξάγετε ότι για εγκατάσταση σε στέγη, φωτοβολταϊκών πλαισίων ισχύος αιχµής 9,8kWp στη Σάµο τα οποία εκτιµώνται ότι θα λειτουργούν σε κατάσταση ελαφρώς σκονισµένα (ελλιπής καθαρισµός), το κόστος της επένδυσης θα ανέρχεται στις ,0 και η έντοκη περίοδος αποπληρωµής (απόσβεση των ,0 το οποίο αποτελεί κεφάλαιο ίδιας συµµετοχής) θα είναι 8 χρόνια και µετά το πέρας της ζωής της επένδυσης (25 χρόνια) εκτιµάται κέρδος επένδυσης σε παρούσα αξία , έχοντας λάβει υπόψη τον συντελεστή προεξόφλησης της στήλης 13, ο οποίος εκφράζει τη διαχρονική µείωση της αξίας του χρήµατος. Τέλος διότι ο IRR 13% > 8,0% το οποίο είναι το επιτόκιο δανεισµού, θεωρείται η επένδυση οικονοµικά βιώσιµη. Τα αποτελέσµατα είναι ενδεικτικά και όχι δεσµευτικά και βασίζονται στην ύλη του βιβλίου Σελ. 17

18 Παραρτήµατα Παράρτηµα Α IRR και PI Η παραπάνω µελέτη θα πρέπει να συµπληρωθεί µε την τεχνική περιγραφή της εγκατάστασης, µε τις προδιαγραφές του εξοπλισµού και µε τα σχετικά σχέδια µονογραµµικά και εγκατάστασης. Στοιχεία που παρέχονται µέσα από το περιβάλλον του λογισµικού PV ESTIMATION. Του οποίου λογισµικού εµπορικός αντιπρόσωπος είναι η Adamsnet Ltd. ( και βασίζεται στην ύλη του βιβλίου ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ του κ. Σ. Περδίου. Τα αποτελέσµατα είναι ενδεικτικά και όχι δεσµευτικά και βασίζονται στην ύλη του βιβλίου Σελ. 18

19 Τέλος θα πρέπει να γίνει και µία µελέτη αξιολόγησης σκιασµού του πάρκου από τα γύρω κτίρια / αντικείµενα. Τα αποτελέσµατα είναι ενδεικτικά και όχι δεσµευτικά και βασίζονται στην ύλη του βιβλίου Σελ. 19

20 Παράρτηµα Β MechSiDE ( Τα αποτελέσµατα είναι ενδεικτικά και όχι δεσµευτικά και βασίζονται στην ύλη του βιβλίου Σελ. 20

21 Παράρτηµα Γ Σταµάτης Περδίος Τα αποτελέσµατα είναι ενδεικτικά και όχι δεσµευτικά και βασίζονται στην ύλη του βιβλίου Σελ. 21

22 Παράρτηµα Adamsnet Ltd ( Τα αποτελέσµατα είναι ενδεικτικά και όχι δεσµευτικά και βασίζονται στην ύλη του βιβλίου Σελ. 22

23 Παράρτηµα Ε Βήµατα µελέτης αυτόνοµου συστήµατος Τα αποτελέσµατα είναι ενδεικτικά και όχι δεσµευτικά και βασίζονται στην ύλη του βιβλίου Σελ. 23

24 Παράρτηµα Ζ Βήµατα µελέτης διασυνδεδεµένου συστήµατος Βιβλιογραφία Περδίος. Σταµάτης, ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ, Εκδόσεις ΤeΚ ΟΤΙΚΗ, Αθήνα 2007 Τα αποτελέσµατα είναι ενδεικτικά και όχι δεσµευτικά και βασίζονται στην ύλη του βιβλίου Σελ. 24

25 Τα αποτελέσµατα είναι ενδεικτικά και όχι δεσµευτικά και βασίζονται στην ύλη του βιβλίου Σελ. 25

26 Τα αποτελέσµατα είναι ενδεικτικά και όχι δεσµευτικά και βασίζονται στην ύλη του βιβλίου Σελ. 26