A fotovoltaikus energia ismertetése és alkalmazása kompetens partnerrel

Átírás

1 Michael Debreczeni Minden ember élete kísérlet, hogy eljusson önmagához. Minden ember élete egy ösvény sejtése. Senki sem volt még teljesen és maradéktalanul önmaga, mégis mindenki igyekszik önmaga lenni, ki tapogatózva, ki tudatosan, ki ahogyan éppen tud. (Hermann Hesse) A fotovoltaikus energia ismertetése és alkalmazása kompetens partnerrel ISBN Kiadja Greentechnic Hungary Kft. Második kiadás Készült: 2012 július Nyomda Digital Nyomda Kft. A szerző fenntart minden jogot, beleértve a sokszorosítást, a könyv bővített, illetve rövidített változata kiadásának jogát is. A szerző irásbeli hozzájárulása nélkül sem a teljes könyv, sem annak része semmiféle formában (fotokópia, mikrofilm, internetes vagy más hordozó) nem sokszorosítható. A könyvet és annak tartalmát oktatási intézményekben valamint tanfolyamokon oktatási jelleggel felhasználni szerzői engedélyezés nélkül nem megengedett.

2 Tartalomjegyzék Bevezető Az energiastratégia A napelem története A világ energiafelhasználása Fenntartható fejlődés Környezeti tér méltányos felosztása Energia típusok meghatározása A kétfajta energia A napsugárzás fizikája Nagy napenergia potenciál Áramtermelés napenergiával A napenergia alkalmazás előnyei Nagyot álmodtak a napenergia hívei (DESERTEC-projekt) Aktív napenergia-felhasználás Passzív napenergia-felhasználás Zöld lábnyom Akiknek, amiért ajánljuk a fotovillamos energia alkalmazását A napenergia mennyisége Magyarországon Energiamegtakarítás Néhány tipp amivel csökkenthetjük az energiára fordított pénzkiadásainkat Standby (készenléti üzemmód) Hatékonyabb belső világítás Hatékonyabb közvilágítás Olcsóbb villamos áram beszerzés Napállandó A napsugárzás földi energiamérlege A Nap állása és a Nap spektruma Air Mass, AM A Nap pályája, -kulminációja, -spektruma A globális sugárzás éves járása a dőlt felületre A modul beállításától (dőlés és tájolás) függő energiahozam Energiahozam tájolási/dőlési szög A napsugárzás erőssége a Föld felszínén A szolártechnikában alkalmazott szögmeghatározások A napsugárzás erőssége és a földrajzi szélességi fok függvénye Napsugárzás erőssége Magyarországon Magyarországi napenergia hasznosítás A felhasznált megújuló energiahordozók megoszlása A szilícium kristályos napelemes cella felépítése A két típus N-típus P-típus Más félvezető anyagok szolárcellák részére A szilícium kristályos napelemes modulok felépítése A napelemes modulok teljesítménye Standard-tesztfeltételek (STC) Mit jelent tulajdonképpen a Kilowatt Peak (KWp) Teljesítményszórás a hőmérséklet függvényében A napelemes modulok termikus tulajdonsága Teljesítményképesség és modulhatásfok A hatásfok számítása A napelemes rendszerek felületigénye A szolárcella egyszerű kapcsolási rajza A szolárcella feszültsége és áramerőssége Egy 96 cellás szilícium monokristályos modul felépítése Egy fotovoltaikus cella jelleggörbéje Hőmérsékletemelkedés és az éves energiahozamcsökkenés Modulok kapcsolási lehetősége, generátorok, generátorkapcsolás... 70

3 String diódák, string biztosítékok, generátor kapcsolószekrények MPP (Maximum Power Point) Szükséges PV-felület A fotovoltaikus rendszer elemei Modul Töltésszabályzó Inverter Az inverter optimális felállítási helye Inverter összehangolása 180Wp-es napelemes modullal Akkumulátor Gondozásmentes napelemes akkumulátorok Modultartó konstrukció Lapos tetős konstrukció Dőlt tetős konstrukció Szabadon álló állványos konstrukciók rögzítése Cölöpös kivitelezés - szolárpark Földkábelezési technológia Védőkerítés Építési logisztika Trakeres kivitelezés szolárpark A terep természeti adottsága A szolárgenerátor földelése SMA földelési szett egy trafós inverter számára Rendszervédelem, biztosítások Rendszer-teljesítmánygarancia A napelemek telepítése épületre A hálózatra kapcsolt (grid-connected) PV-rendszer elve Fix felállítású rendszer: egyszerű és gyors szerelésű Cölöpözési technika A terep statikája Napkövetős rendszer: energianyereség trakeres rendszerrel Kockázatok mérlegelése a napkövető rendszereknél Napjárás különböző évszakokban polárdiagramban ábrázolva Nappálya a különböző évszakokban Szigetüzemű (stand-alone) PV-rendszer elve Figyelembe veendő szempontok a helyszín adottságaira alapozva Hogyan méretezzünk egy szigetüzemű napelemes rendszert? A szigetüzemű PV-rendszer alkalmazási lehetőségei Akku kapacitása és annak jellemzői Az akkumulátorok vizsgálatának környezeti feltételei Példaösszeállítás egy kis hétvégi ház napelemes villamosenergia ellátására Napelemes rendszerek katonai célú alkalmazása A napelemes rendszer tervezésének kinduló adatai Az első fő kérdések Kiinduló alapadatok A kiinduló egyenletek Természetes sarokdatok a rendszerszámításhoz A napelemes rendszer tervezése és méretezése lépésről lépésre Folyamatábra Tetőformák és adatok A modulok szerelési lehetőségei Tetőre-, tetőbe szerelés Épületsíkba integrált fotovoltaik Szabad területen történő telepítés Napkövetős, trakeres kivitelezés Fix rendszer cölöpeinek korrózióvédelme Napelemes rendszer földelése a meglévő villámhárító rendszerrel Épületre telepített napelemes rendszerek villámvédelme Túláram elleni védelem Az öt arany szabály

4 A fotovoltaik rendszer kábelveszteségének számítása (DC-oldal, string) A fotovoltaik rendszer kábelveszteségének számítása (AC-oldal) Kábelveszteség számítása (SMA) Rendszerméretezés az áramszolgáltató előírása szerint Egyenlőtlen fázisterhelés Rendszerkiegészítő elemek A komplett rendszer távfelügyelettes tervezése Rendszerfelügyelet Internet és számítógép Karbantartás, inspekció, (táv)felügyelet Rekultivációs-, kártalanítási munkák Árnyékolási elemzés Elemzési lehetőség Leárnyékolási tényezők A magassági szög helyzetének meghatározása és fontossága A Nap pályájának jelentősége Árnyékolás elemzése és számítása Árnyékolás számítása: Schletter - árnyékolás elemzés PV*SOL Expert 5.0: Árnyékolás elemzés kezdőknek és profiknak D Solarwelt: virtuális napelemes rendszer privát és profik részére Energiaprofil Mit hoz egy saját napelemes rendszer? De akkor mit is ad a napelemes rendszer nekünk? Az uniós és a magyar fogyasztók Energetikával kapcsolatos preferenciák A napenergia mint innováció Az ipari fogyasztók Lakossági fogyasztók A közszféra A hálózatra csatlakozás feltételei, törvényes lehetőségei Építésügyi hatósági eljárási díjak Közreműködő szakhatóságok Elszámolás az áramszolgáltatóval A hazai kötelező átvételi rendszer (KÁT->METÁR) MET Megújuló Energia Törvény KÁT->METÁR Kell építési engedély a napelemes rendszerre? Milyen engedélyekhez kötöttek a napelemek telepítése? A megújuló energiaforrások előnyei Greentechnic Hungary Kft. szállítási program Termékpaletta Terméktulajdonságok Flexibilis modulok Üzemi és fenntartási költségek A kalkulált energiahozamtól való eltérés Fotovoltaikus rendszereknél fennálló illetve azokból kiinduló veszélyek és lehetséges károk Érintésvédelmi mérések, felülvizsgálatok Hálózatra visszatápláló fotovoltaikus rendszer Szigetüzemű fotovoltaikus rendszer PV rendszereknél fennálló veszélyek és azok kiváltó okai A rendszer megjelölése Modulok összekapcsolási kombinációja Teljesítményveszteség mismatching és mérési tolerancia miatt Modul túlmelegedés A leárnyékolás kritikus kihatása Inverterek Sorosan kapcsolt inverterek Párhuzamosan kapcsolt inverterek Párosított modulkapcsolású inverterek Érintésvédelmi feszültség meghatározása

5 Villamos áram élettani hatásai Érintésvédelem módjai Lehetséges megoldási módok Teljesítménycsökkenés az inverter felmelegedése miatt Villámvédelem, potenciálkiegyenlítés (EPH) Szerelés közben Tetőstatika Csavarkötések lazasága illetve túlfeszítése Kábelek hibás vezetése, keresztmetszete és azok kötése Tűz Árvíz Szélvihar Jégeső Hóesés Lopás elleni védelem Általános védelmi rendszer Hatékony lopás elleni védelem, szerelve és integrálva Földelés illetve potenciálkiegyenlítés (EPH) DC-teljesítmény leválasztók DC-oldali biztosítás AC-oldali biztosítás Technikai lehetőségek és megoldások a feszültség lekapcsolására tűzoltás esetén A napelemek újrahasznosítása Oktatási és demonstrációs rendszerek Utószó Konklúzió Szerzői nyilatkozat További felhasznált irodalom Releváns szabványok, irányvonalak Függelék ) Naptárcsa ) Helyszíni felmérés és megbeszélési dokumentáció ) Ajánlati példa ) Gazdaságossági mintaszámítási példa egy 5 kwp rendszerre ) Az inverter és a szolárgenerátor kapcsolata ) A modul és az inverter manuális kiszámítása ) Standard rendszerpélda ) 1 MWp teljesítménylista példa ) Használati utasítás ) Átvételi jegyzőkönyv ) Üzemeltetői kioktatás ) Német standard, minőségbiztosítás RAL-GZ ) Modulrögzítések ) Modulok rögzítése ferde tetőn ) A Föld mozgása ) Az éghajlatot kialakító tényezők ) Légkörünk állapota ) A Nap spektrumának abszorpciós területe ) Albedó ) Direkt normál sugárzás, DNI ) Benapozás számítása ) Napállás és a sugárzás elosztása ) A benapozás számítása egy adott időpontban ) A szoláris éghajlat ) Struktogram a Nap állássának kiszámításához ) A terepkategóriák nemzetközi meghatározása ) Szélsebességek Magyarországon ) Hóterhelések Magyarországon ) Szélterhelések Magyarországon ) A modulok által leadható villamos teljesítmény tényezői ) A modulhőmérséklet és modulteljesítmény alakulása egy bizonyos napon

6 32) Monokristályos vs. polikristályos napelem ) Melyik fajta napelemet válasszam? ) Trend ) Hova (és hova nem) érdemes napelemet telepíteni? ) Mi a forró pont (Hot spot)? ) Utasítások szigetrendszerek méretezésénél (MPP) ) Solarize PV-System V 1.11 tervező szoftver ) Az energiatárolás lehetőségei ) Átviteli hálózatszolgáltatók, a fotovoltaikus villamosenergia betáplálása Németországban ) Napelemek rögzítéstechnikája ferde és sík (lapos) tetőre ) Milyen szerszámok szükségesek a szereléshez? ) A Nap sugárzásának adatbankja ) Modul- és szerelés kapcsolási példa ) Napelem összeszerelés történe Magyarországon ) Fogalomtár Magyar Napelem Napkollektor Szövetség Greentechnic Hungary Kft Feljegyzések: