Szukaj na tym blogu

czwartek, 19 grudnia 2013

Degradacja indukowanym napięciem modułu PV - problem PID-u

Coraz częściej na kartach katalogowych można znaleźć informację że dany moduł jest testowany pod kątem PID-u lub jest PID-free. Czym jest ten tajemniczy PID i czy stanowi realny problem w instalacjach PV. 
 
Degradacja indukowanym napięciem (PID – Potential Induced Degradation) to w uproszczeniu utrata mocy przez moduł PV powodowana niewielkim upływającym prądem przy wysokim napięciu. Jest to problem, który dotyka zarówno moduły z krzemu krystalicznego jak i cienkowarstwowe. Problem PID-u to ciągle nowy i nie do końca poznany fenomen. Pierwsze szersze publikacje na temat tego problemu pojawiły się na przełomie 2010/2011 roku. Skala problemy była zaskoczeniem dla wielu producentów modułów PV gdyż w skrajnych przypadkach moduły potrafiły wykazywać stratę mocy rzędu 30-70%. Degradacja może mieć charakter polaryzacji, która jest zjawiskiem odwracalnym jak i korozji elektrochemicznej, która prowadzi do nieodwracalnych strat mocy. Zasadniczo problem PID-u związany jest z dużą równicą potencjału (napięcia) między skrajnymi biegunami łańcuchów modułów a uziemioną ramką. Z uwagi na budowę ogniw w module problem dotyczy najczęściej w modułu, który jest najbliżej bieguna ujemnego i zachodzi w warunkach wysokiej wilgotności i temperatury powietrza. Szczególnie dużo negatywnych skutków PID-u zaobserwowano na instalacjach pracujących w wilgotnym i ciepłym klimacie jednak także w Europie PID jest realnym problemem. 

Idea powstania zjawiska PID
Idea powstania zjawiska PID
W łańcuchach modułów podłączonych do falownika między biegunami + a - występuje wysokie napięcie rzędu 300–600 V. Ramy modułów mają potencjał równy 0 V, ponieważ są uziemione ze względów bezpieczeństwa z tego względu wysokie napięcie występuje także między skrajnymi modułami w łańcuchu (ogniwami w tych modułach) a uziemioną ramką modułu. Wysoka różnica napięcia przyczynia się do powstania pola elektrostatycznego, za pośrednictwem, którego elektrony migrują do szyby, a następnie do ramy, gdzie poprzez uziemienie płyną do ziemi. Krótkotrwałym skutkiem PID-u jest polaryzacja ogniw która jest odwracalna z klei utrzymujący się problem PID-u skutkuje nieodwracalnym uszkodzeniem złącza P-N poszczególnych ogniw. Z tego powodu warto sprawdzać czy dany producent modułów testuje swoje produkty pod kątem PID-u w innym razie zawsze istnieje ryzyko że zainstalowane moduły będą miały skłonność do polaryzacji i mogą się nadmiernie szybko degradować. W przypadku gdy zastosowane moduły mają jednak skłonność do polaryzacji to jedynym rozwiązaniem jest uziemienie bieguna ujemnego co jest możliwe do wykonania w przypadku zastosowania falownika transformatorowego.

środa, 11 grudnia 2013

Net metering - gwarantowałby rozwój fotowoltaiki bez żadnego wsparcia.

Kto rządzi Polską przemysł węglowy czy obywatele - taki transparent na budynku ministerstwa gospodarki rozłożyli działacze Greenpeace. Patrząc na działania rządu w sprawie energetyki jest to pytanie retoryczne. Uchwalane przepisy mają jedynie pozornie pokazywać prospołeczny charakter w rzeczywistości cementują obecny monopol energetyczny. Miejscami uchwalane przepisy są tak absurdalne, że nawet instytucje państwowe je krytykują. Weźmy przykład mikroinstalacji. W znowelizowanym prawie energetycznym wprowadzono ułatwienia umożliwiające przyłączenie do sieci źródeł o mocy do 40 kW jednak zaproponowano cenę odkupu równą 80% średniej ceny energii z poprzedniego roku czyli obecnie 0,8 * 0,195 zł/kWh = 0,156 zł/kWh. Mamy kuriozalną sytuację, w której za czarną energię z węgla płaci się więcej niż za zieloną z OZE i to wytwarzaną lokalnie gdzie niema kosztów dystrybucji tej energii. Oczywiście w takich warunkach większość obywateli stwierdzi, że OZE w tym fotowoltaika w mikro skali jest nieopłacalna nie zagłębiając się, kto przyczynił się do takiego stanu rzeczy?

Małe instalacje fotowoltaiczne modłyby być konkurencyjne cenowo jedynie dzięki wprowadzeniu zasady licznika netto (tzw. net-metering). W takim rozliczeniu od ilości energii zakupionej przez właściciela domu wyposażonego w mikro elektrownię odejmowano by ilość energii wytworzonej i oddanej do sieci. Tak proste rozwiązanie,

· nic by nie kosztowało Polskie Państwo
· nic by nie kosztowało polskiego podatnika,
· nie przyczyniałoby sie do wzrostu cen energii
· pozwoliłoby jednocześnie na szybki i stabilny rozwój mikro oze w tym fotowoltaiki.

Przykład 
Na domku jednorodzinnym montuję instalację 3 kWp która produkuje 3000 kWh energii rocznie i konsumuję w tym samym roku 3500 kWh przy zasadzie licznika energii netto do zakładu energetycznego płacę jedynie za 3500 - 3000 czyli za 500 kWh.

W analogiczny sposób jeżeli powiększę instalację do 4 kWp i będę produkował 4000 kWh dalej konsumując 3500 kWh to w takim przypadku zakład energetyczny zapłaci mi za nadwyżkę 4000 - 3500 czyli za 500 kWh.

Z kolei jeżeli moja instalacja jest dobrana precyzyjnie do rocznego zużycia energii moje rachunki za prąd będą w okolicach 0 a większość kosztów będą stanowić opłaty abonamentowe. 


Dlaczego takiego rozwiązanie niema w Polsce ? Kumu takie rozwiązanie nie byłoby na rękę?

W przypadku odbiorców indywidualnych fotowoltaika osiągnęła parytet sieciowy. Oznacza to, że prąd z PV jest konkurencyjny cenowo z tym w sieci.

Analiza dla budynku zużywającej rocznie do 3 000 kWh energii elektrycznej na zasadzie licznika netto
Założenia
Czas pracy 15 lat (w rzeczywistości będzie dłuższy)
Koszt instalacji 17 500
Moc instalacji 3 kW
Produkcja energii w czasie 15 lat 42 000 kWh
Koszt wyprodukowania 1 kWh - 0,41

Ta prosta analiza pokazuje, że instalacja PV w okresie 15 lat pracy jest w stanie produkować energię o 60% taniej niż prąd w sieci. W raz z opłatami przesyłowymi stałymi zmiennymi i vatem cena prądu to już ok 0,66 zł /kWh. Przyjmując aktualną cenę energii i możliwość rozliczania energii netto instalacja PV zwróciłaby się w 17 500zł/(0,66*3*970) = 9,1 lat. Zakładając, że cena energii będzie rosła okres zwrotu będzie krótszy i będzie wynosił 7,5 roku.

lata
Produkcja energii kWh
Wartość konsumowanej energii
Wartość zużytej energii na potrzeby własne
Uśrednione koszty serwisu
Dochód roczny nominalnie
Skumulowany dochód nominalne
1
2910
     0,66 zł
   1 921 zł
      150 zł
   1 771 zł
           1 771 zł
2
2887
     0,71 zł
   2 058 zł
      155 zł
   1 902 zł
           3 673 zł
3
2864
     0,77 zł
   2 204 zł
      161 zł
   2 044 zł
           5 717 zł
4
2841
     0,83 zł
   2 362 zł
      166 zł
   2 195 zł
           7 912 zł
5
2818
     0,90 zł
   2 530 zł
      172 zł
   2 358 zł
         10 271 zł
6
2795
     0,97 zł
   2 711 zł
      178 zł
   2 533 zł
         12 803 zł
7
2773
     1,05 zł
   2 904 zł
      184 zł
   2 720 zł
         15 523 zł
8
2751
     1,13 zł
   3 112 zł
      191 zł
   2 921 zł
         18 444 zł
9
2729
     1,22 zł
   3 334 zł
      198 zł
   3 136 zł
         21 580 zł
10
2707
     1,32 zł
   3 572 zł
      204 zł
   3 367 zł
         24 947 zł
11
2685
     1,42 zł
   3 826 zł
      212 zł
   3 615 zł
         28 562 zł
12
2664
     1,54 zł
   4 099 zł
      219 zł
   3 880 zł
         32 443 zł
13
2643
     1,66 zł
   4 392 zł
      227 zł
   4 165 zł
         36 608 zł
14
2621
     1,79 zł
   4 705 zł
      235 zł
   4 471 zł
         41 079 zł
15
2600
     1,94 zł
   5 041 zł
      243 zł
   4 798 zł
         45 877 zł

Ta prosta analiza pokazuje, że mikro oze w tym fotowoltaika mogłaby się rozwijać w Polsce bez taryf gwarantowanych, bez obciążania budżetu państwa, tylko i wyłącznie na zasadzie prostego rozliczania netto energii kupionej i sprzedanej. Dlaczego rząd nie chce uwolnić energii polaków?

piątek, 29 listopada 2013

Przetargi na fotowoltaikę - jak uniknąć komponentów słabej jakości


Instalacje fotowoltaiczne stają się coraz częściej obiektem przetargów. Jednak brak wymagań lub nieodpowiednie ich formułowanie w stosunku do kluczowych elementów instalacji fotowoltaicznej takich jak falowniki i moduły fotowoltaiczne sprawia, że przetargi wygrywane są przez najtańszych oferentów, którzy budują instalacje z rażąco niskiej, jakości urządzeń. Odejście od polityki najniższej ceny w przetargach jest raczej niewykonalne z tego względu w celu ograniczenia budowy instalacji z urządzeń słabej, jakości warto w przetargach ograniczyć możliwość stosowanie najsłabszych komponentów. Poniżej wymagania odnośnie modułów fotowoltaicznych i falowników, które eliminują z inwestycji najgorsze urządzenia.

Parametry modułów fotowoltaicznych
Parametr
Zakres / charakter
Jednostka
Typ modułu
Poli lub monokrystaliczny
n/d
Sprawność modułu
Nie mniejsza niż
15%
Temperaturowy współczynnik mocy
Nie większy niż
0,42
Współczynnik wypełnienia*
Nie mniejszy niż
0,75
Spadek sprawności przy 200 W/m2
Nie większy niż
5%
Certyfikat IEC 61215
W klasie A
n/d
Certyfikat IEC 61730
Posiadanie certyfikatu
n/d
Gwarancja na wady ukryte produktu
Nie krótsza niż
10 lat
Karty katalogowe i instrukcja montażu
Język
Polski
Wszelkie parametry wyznaczone w warunkach STC

Parametry falownika
Parametr
Zakres / charakter
Jednostka
Maksymalne napięcie DC
Nie mniejsze niż
900 V
Liczna niezależnych MPPT
Nie mniejsze niż
2
Całkowite zniekształcenia harmonicznych prądu
Nie większe niż
3%
Sposób wentylacji
Naturalny
n/d
Komunikacja
RS 485
n/d
Sprawność europejska (EURO)
Nie mniej niż
97%
Sposób zasilania sieci
Trójfazowy
n/d
Gwarancja na wady ukryte produktu
Nie krótsza niż
10 lat
Karty katalogowe i instrukcja montażu
Język
Polski