Napelemes rendszerek érdekes kérdései

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Napelemes rendszerek érdekes kérdései"

Csenge Budai
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Napelemes rendszerek érdekes kérdései

2 Szinkron üzemű napelemrendszer Kiserőmű 50kW-ig Komponensek: 1) Napelem 2) DC oldali elosztó szekrény 3) Fotovillamos kábelek és csatlakozók 4 Szakaszoló 5) Inverter 6) Fogyasztásmérő 7) AC oldali villamos elosztás

3) Fotovillamos kábelek és csatlakozók 4 Szakaszoló

3 Mi az ami műszakilag újdonság egy napelemes rendszerben: V DC feszültség -Áramgenerátoros működés -Az energia forrás energia leadó képessége nagyon változó -A napelem lekapcsolhatatlansága -Védelmek, túláram, túlfeszültség, villám -Inverterek, felharmonikusok -Fokozott tűzveszély -Tervezéskor a napelem speciális jellemzőinek figyelembe vétele Hőmérséklet Árnyékmentesség Leadott feszültség Tisztántarthatóság Telepítési szög Mechanikai rögzítés Mono kristály Polykristály Amorf

-Inverterek, felharmonikusok -Fokozott tűzveszély -Tervezéskor a napelem speciális jellemzőinek figyelembe vétele

4 1000 V DC Napelemes rendszerek 650 V 1000 V feszültségszinten dolgoznak Miért: Inverter, rendszer hatásfok Nincs a szakembereknek DC tapasztalata, főleg nem 1000 V-on DC rendszerek Magyarországon Különbségek AC és DC rendszerek között Ívoltás: AC rendszerben áram nullaátmenet. Cosφ hatása az ívoltásra. AC3 üzemmódban már csak 60% AC4 ben 25% a kapcsolóképesség, DC rendszerben nincs nullaátmenet PV egy speciális DC rendszer : Vontatásban terhelés szabályozható PV rendszerben nem, a terhelés maximális. (Terhelés lekapcsolás PV rendszerben) Ívoltás lehetőségei AC és DC rendszerben Az ív nyújtása Az ív hűtése Az ív feldarabolása

AC3 üzemmódban már csak 60% AC4 ben 25% a kapcsolóképesség, DC rendszerben nincs nullaátmenet PV egy speciális DC rendszer : Vontatásban terhelés

5 Áramgenerátoros üzem Áram értéke a napsugárzással arányos. A napelem sorbakötött áramgenerátorok összessége Elvi kapcsolási rajz Valós karakterisztika R b U R b I MPP I I(U) C P(U) Rt U U R b U MPP R b Hol találkozhatunk áramgenerátorral? Mi történik, ha az egyik cella áramleadó képessége csökken?

Valós karakterisztika R b U R b I MPP I I(U) C P(U) Rt U U R b U MPP R b

6 Az energia forrás energia leadó képessége nagyon változó Napsugárzás mértéke Környezeti hőmérséklet Öregedés Helyi elemhiba Árnyékképződés Szennyezés a felületen Miért fontos a hibakeresés? (önmagát gerjesztő folyamat, a végén akár tűz is lehet) Hogyan lehet hibát keresni a nagyon sok elemet tartalmazó rendszerben (napelemenként akár 60 cella)

10 Napelem tábla vizsgálata hőkamerával, hibakeresés

11 Egyes cellák túlmelegedésének okai - Cella hiba (elem hiba) - Telepítési hiba Félárnyék Magárnyék December 21-én 12:00 órakor a leghosszabb a magárnyék kialakulásának határa.

12 Árnyékképződés elmélete Fénysugár PV modul Felfogórúd Felfogórúd által okozott árnyékképződés a PV modul felületén

13 Napelem tűz Nem biztos hogy a napelem okoz tűzet, de az biztos hogy tudja táplálni

14 Tűzvédelem Napelem lekapcsoló távműködtetés JELZŐTÁBLA INVERTER

15 Intézkedések Figyelmeztető tábla; Áttekinthető épületelrendezési rajz az elosztóban; Kapcsolási rajz az elosztóban; Távműködtetésű tűzoltókapcsoló; Tűzoltók számára eligazítás Tűzjelző rendszer kapcsolja le az invertert

az elosztóban; Távműködtetésű tűzoltókapcsoló;

16 Áramütés elleni védelem Vonatkozó szabványok: MSZ HD : 2007 Áramütés elleni védelem MSZ HD : 2007 Földelők, védővezetők és egyenpotenciálra hozó vezetők MSZ HD :2006 Napelemes (PV) energiaellátó rendszerek Elég hiányos a szabványgyűjtemény

védővezetők és egyenpotenciálra hozó vezetők MSZ HD 60364-7-712:2006

17 Hibavédelem (érintésvédelem) megoldásai: -DC IT-rendszer (Amorf napelemnél nem biztos hogy használható) -Kettős vagy megerősített szigetelés -Védőakadályok és az elérhető tartományon kívül helyezés Vigyázat!!! A NAPELEMET a napsütés kapcsolja be és ki!!! A PV oldalon a villamos szerkezeteket feszültség alatt állónak kell tekinteni! DC IT-RENDSZER Az inverter mindkét oldalára leválasztó eszköz kell, ami az egyenáramú oldalon szakaszolókapcsoló. Földzárlat: az inverter leszabályoz, lekapcsol, jelzést ad A váltakozó áramú oldal hibavédelmére önműködő megszakításra alkalmas védelmi eszközt kell beépíteni, és ha ez ÁVK, akkor az B típusú legyen KETTŐS VAGY MEGERŐSÍTETT SZIGETELÉS VÉDELMI MÓD! A KETTŐS VAGY MEGERŐSÍTETT SZIGETELÉS VÉDELMI MÓD MINDEN ESETBEN ALKALMAZHATÓ, hacsak a 7.rész nem tartalmaz korlátozásokat A védelem céljára II. é. v. osztály vagy azzal egyenértékű szigetelés inkább az egyenáramú oldalon ajánlott.

DC IT-RENDSZER Az inverter mindkét oldalára leválasztó eszköz kell, ami az egyenáramú oldalon szakaszolókapcsoló.

18 Kicsi a zárlati áram (120%) Topográfia Védelmi eszközök Túláramvédelem Kismegszakító Olvadó biztosító (145%-nál kiold) PV PV A védelmi eszköz csak akkor használható, ha legalább 3 párhuzamos string van. Csak gpv jelzéssel ellátottt betét használható AC sín String inverter AC sín Központi (central) inverter

akkor használható, ha legalább 3 párhuzamos string van.

19 Inverterek Maximális teljesítm tményű munkapont követk vetése I MPP I I(U) P(U) C Napelem modul jelleggörb rbéi U MPP U Maximális teljesítm tményű munkapontot követk vető rendszer (MPPT - Maximum Power Point Tracking) szüks kségessége! ge!

MPP U Maximális teljesítm tményű munkapontot követk vető

20 Napelemes inverter rendszerek felépítése PV PV PV String inverter Központi (central) inverter AC sín AC sín PV AC sín Multi-string inverter Modul inverter AC sín Túláramvédelem kialakítása rendszer függvényében

AC sín PV AC sín Multi-string inverter Modul

21 Elvárások a napelemekhez kapcsolódó invertereknél -A napelemekre vonatkozólag pontos MPPT - Jobb, mint 95% hatásfok - A hálózatra h csatlakozás s szabványos követelmk vetelményeinek betartása - Magas szintű hálózati monitoring és s szinkronizálás - Aktív anti-islanding islanding algoritmusok - Elszigetelés, s, szivárg rgási áram monitoring, és s a DC- betápl plálás s ellenőrz rzés -A A teljesítm tmény jellemzőinek jój minősége (alacsony THD) -Hosszú élettartam -Nagy megbízhat zhatóság

22 PV inverter topológi giák DC-DC átalakítóval szigetelt nem szigetelt kisfrekvenciás transzformátorral nagyfrekvenciás transzformátorral DC-DC átalakító nélkül szigetelt nem szigetelt kisfrekvenciás transzformátorral Legjobb hatásfok kevés egységgel és speciális megoldásokkal érhető el!

23 A megfelelő inverter kiválasztása Minden alkalmazásra az oda legmegfelelőbb inverter(eke)t kell választani. A kiválasztás főbb szempontjai: A napelemek elhelyezésének / elhelyezhetőségének (pl. tagolt elhelyezés) figyelembevételével a szükséges munkapont követő bemenetek (MPPT) meghatározása Az adott napelem teljesítményhez kiválasztani a megfelelő inverter(eke)t a rendelkezésre álló teljesítmény skálából Lehetőség szerint az inverterek számának minimalizálása a meghibásodások, és karbantartási igény és a költségek minimalizálása érdekében

24 A fotoelektromos (napelemes) berendezések villám-és túlfeszültség védelme Külső villámvédelem

28 Védőtávolság nincs meg

29 Nincs villámvédelem, fokozott veszély

30 Már jobb megoldások

31 Belső villámvédelem A belső villámvédelem feladata a veszélyes szikraképződés elkerülése a védendő építészeti létesítményben. A veszélyes szikraképződés megakadályozható az alábbiak által: a fémes részek és elektromos berendezések szükséges biztonsági távolságának betartása a villámvédelemmel szemben; fémes részek és elektromos berendezések konzekvens villámvédelmi potenciálkiegyenlítése a villámvédelmi rendszerrel. A közvetlen atmoszferikus kisülések következtében keletkező túlfeszültségeket az 1. típusú túlfeszültségvédő-készülékekkel határolják

32 Túlfeszültségvédelem DC oldalon * AC oldalon is ki kell alakítani Y kapcsolású védelmi eszköz használható

33 Hibatűrő Y-kapcsolás DC + DC - SCI SCI hibatűrő Y - kapcsolás Elkerüli a modulok túlterhelését szigetelési hiba esetén 3 modul 2 különböző komponens Alkalmazható földfüggetlen és funkcionális földeléssel rendelkező rendszereknél

34 Előnyök: Bizonyított hibatűrő Y-kapcsolás megakadályozza a túlfeszültségvédelem károsodását a generátorköri szigetelés megsérülésekor Biztonságos, villamos ívmentes védőmodul-csere az integrált egyenáramú olvadóbiztosító révén A védőmodulban lévő kombinált leválasztó és rövidrezáró kapcsolás biztonságos villamos leválasztással megakadályozza a tűzkárokat a DC-villamos ív kioltásával Minden fotovillamos berendezésben előtétbizosító nélkül alkalmazható a beépített olvadóbiztosító révén Minden kis, közepes vagy nagyteljesítményű fotovillamos berendezésnél használható előtétbiztosító nélkül a beépített olvadóbiztosító révén

35 Napelem telepítésénél jó tudni - A környezeti hőmérséklet növekedésével a napelem hatásfoka romlik, élettartama rövidül. - Vízszintesen lefektetett napelem nem öntisztuló. Fokozott karbantartás igény. Kiemelten veszélyes üzem. - A nap beesési szöge évszakonként változik. Nem érdemes a legmagasabb beesési szögre állítani. - Invertert a napelemhez közel kell helyezni - Minden felülethez lehet megfelelő típust találni

37 Beruházási költség megoszlás 10% 7% 3% 2% Napelem Tartószerkezet Villanyszerelés Inverter Tervezés, eng. Ügyint. Túlfeszvédelem Telepítés 11% 53% 14%

38 Köszönöm megtisztelő figyelműket

Hasonló dokumentumok

ÓBUDAI EGYETEM NAPELEMES RENDSZEREK ÁRAMÜTÉS ELLENI VÉDELME

ÓBUDAI EGYETEM NAPELEMES RENDSZEREK ÁRAMÜTÉS ELLENI VÉDELME Dr. NOVOTHNY FERENC (PhD) Óbudai Egyetem, Kandó Kálmán Villamosmérnöki Kar Villamosenergetikai intézet Budapest, Bécsi u. 96/b. H-1034 novothny.ferenc@kvk.uni-obuda.hu