Szukaj na tym blogu

piątek, 25 kwietnia 2014

Zwarcie modułu fotowoltaicznego

Czy zwarcie na module fotowoltaicznym czy łańcuchu modułów fotowoltaicznych jest niebezpieczne? Takie pytanie stawia wielu początkujących instalatorów. Na tak zadane pytanie można odpowiedzieć krótko. Kontrolowane zwarcie nie jest groźne dla modułu fotowoltaicznego. Z kolei przypadkowe zwarcie może spowodować powstanie łuku elektrycznego, który grozi poparzeniem dla osoby dokonującej zwarcia i skutkować może uszkodzeniem konektorów na module.

Dlaczego prąd zwarcia nie jest groźny dla modułu?

Fragment karty katalogowej modułu fotowoltaicznego

Aby mieć odpowiedź na to pytanie wystarczy spojrzeć do karty katalogowej modułu. Analizując parametry elektryczne modułu zauważamy, że prąd pracy jest zaledwie kilka procent niższy niż prąd zwarcia z tego choćby powodu każdy moduł musi być odporny na prąd zwarciowy. Zagłębiając się głębiej w kartę katalogową odnajdziemy informację o maksymalnym dozwolonym prądzie wstecznym czy dopuszczalnym obciążeniu prądowym. Zazwyczaj każdy moduł jest w stanie wytrzymać prąd zbliżony do dwukrotności prądu zwarcia. Z tego względu sam przepływ prądu zwarcia nawet przy pełnym słońcu nie jest dla modułu fotowoltaicznego niebezpieczny.

Dlaczego samo zwarcie może być niebezpieczne ?

Zwarcie dokonane w sposób niekontrolowany może stwarzać zagrożenie poparzeniem łukiem elektrycznym i często skutkuje uszkodzeniem konektorów. Zjawisko łuku elektrycznego szczegółowo jest opisane w poście "Łuk elektryczny z modułów fotowoltaicznych". Zwarcie modułów a następnie ich rozwarcie bez odpowiedniego rozłącznika przy wysokim natężeniu promieniowania słonecznego w większym lub mniejszym stopniu doprowadzi do uszkodzenia konektorów, które będzie trzeba wymienić, jeżeli noszą na sobie najmniejsze ślady przypalenia czy osmolenia.

uszkodzone konektory modułu fotowoltaicznego
Skrajny przypadek uszkodzenia konektorów łukiem elektrycznym powstałym podczas rozwarcia obwodu zwartych modułów

Podsumowując zwarcie dla samych modułów fotowoltaicznych nie jest niebezpieczne. Niebezpieczny jest łuk elektryczny, który może powstawać przy niekontrolowanym zwarciu doprowadzając do uszkodzenia konektorów.


sobota, 12 kwietnia 2014

Cena minimalna na moduły fotowoltaiczne pozwoli dodatkowo zarobić chińskim producentom ponad 800 mln euro.

Koalicja Pro sun na czele z niemieckim Solar World-em doprowadziła w czerwcu zeszłego roku do nałożenia ceł antydumpingowych a następnie po dwóch miesiącach od ich obowiązywania ceny minimalnej na moduły z krzemu krystalicznego w wysokości 0,56 euro/Wp i limit importu w o wolumenie 7 GW. Już wtedy bardzo sceptycznie odnosiłem się do tej decyzji. W szczególności nie spowodowała ona rozwoju europejskiego rynku producentów modułów, pozwoliła za to na drugi oddech chińskim producentom i sprzedaż do europy w marżami, o jakich bez nałożonych restrykcji mogłyby tylko pomarzyć. Polityka UE w sprawie importu modułów fotowoltaicznych spowodowała, że w europie chińskie moduły sprzedawane są 25% drożej niż na innych rynkach.

Przy średniej cenie dobrych chińskich modułów wynoszących obecnie ok. 0,44 - 0,45 euro/Wp w europie muszą być one sprzedawane za 0,56 euro/Wp daje to ekstra marże na poziomie 0,115 euro/Wp co przy rocznym limicie 7 GW sprzedaży daje dodatkowy zarobek dla chińskich producentów na poziomie ok 800 mln euro.

Dzięki niefortunnym posunięciom komisji europejskiej, europejscy producenci wydadzą w tym roku dodatkowo kilkaset mln euro na budowę nowych instalacji, europejscy producenci jak byli w trudnej sytuacji tak są za to chińczycy z kontynentu i Tajwanu przeżywają rozkwit biznesu jak nigdy. Teraz komisja europejska mówi o obniżeniu ceny minimalnej do 0,53 euro/Wp. Nie byłoby dla mnie dziwne jakby ta decyzja najbardziej rozczarowała chińskich producentów:)

czwartek, 3 kwietnia 2014

Jak dobrać moc instalacji fotowoltaicznej w programie prosument.

Zbliżamy się do rozpoczęcia programu prosument w ramach, którego możliwe będzie uzyskanie dofinansowania do montażu instalacji fotowoltaicznych. Pytanie, jakie sobie zadaje wielu inwestorów to, jaka powinna być moc instalacji? Abstrahując od aspektów związanych z dostępną powierzchnią montażową wielkość instalacji nie powinna być zbyt duża gdyż w takim przypadku większość energii będzie oddawane do sieci za którą zakład energetyczny będzie płacił zaledwie ok 0,16 zł/kWh. Znacznie bardziej uzasadnione ekonomicznie jest jak najwięcej energii konsumować na potrzeby własne gdyż w takim przypadku oszczędzamy ok 0,65 zł/kWh. Oczywiście w przypadku instalacji bez systemu gromadzenia energii nie uda nam się nigdy większości energii konsumować bezpośrednio jednak dobrze dobrana moc instalacji jest w stanie istotnie zwiększyć ten wskaźnik. Z drugiej strony instalacja PV nie może być zbyt mała gdyż w takim przypadku rosły będą jednostkowe koszty montażu w przeliczeniu na kW zainstalowanej mocy.

Zasadniczym problemem w przypadku instalacji fotowoltaicznej w budynku jest niedopasowanie zapotrzebowania na moc i konsumpcji tej mocy w gospodarstwie domowym.

Korelacja zapotrzebowania na energię z w budynku a produkcją energii przez instalacja fotowoltaiczną
Korelacja zapotrzebowania na energię z w budynku a produkcją energii przez instalacja fotowoltaiczną

Dodatkowym problemem jest zmienność nasłonecznienia w poszczególnych miesiącach i dniach oraz znana profilu konsumpcji energii w poszczególnych dniach tygodnia oraz miesiącach. Przykładowo w okresie zimowym zwiększa się popołudniowa konsumpcja energii związana z oświetleniem pomieszczeń. Także w poszczególnych dniach tygodnia zmienia się profil konsumpcji w szczególności związany jest on ze zwiększoną aktywnością w budynku w dniach wolnych od pracy. Z tego powodu dobór mocy instalacji nie jest prosty gdyż opiera się na wielu zmiennych można jednak przyjąć pewne wartości wskaźnikowo w oparciu o średnie wartości zapotrzebowania na moc i energię w gospodarstwie domowym, które nie wykorzystuje prądu na cele grzewcze i skorelować je z natężeniem promieniowania słonecznego w typowym roku meteorologicznym.

Korelacja wielkości produkcji energii z PV do zapotrzebowania budynku na energię
Korelacja wielkości produkcji energii z PV do zapotrzebowania budynku na energię
Analiza poszczególnych wielkości mocy instalacji fotowoltaicznych w odniesieniu do zapotrzebowania budynku na energię pokazuje dwie prawidłowości im mniejsza produkcja roczna energii przez instalację fotowoltaiczną (mniejsza moc instalacji) tym większy udział konsumpcji własnej energii z PV jednak także mniejszy udział energii z PV w odniesieniu do zapotrzebowania budynku na energię. Z kolei wzrost mocy instalacji PV powoduje wzrost udziału energii z PV w bilansie, lecz wzrost ten jest znacznie wolniejszy niż wzrost ilości energii oddawanej do sieci. Od strony ekonomiki im mniejsza instalacja tym większy udział konsumpcji własnej energii i lepsza ekonomika jednak sama instalacja nie może być zbyt mała gdyż wraz ze spadkiem zainstalowanej mocy rośnie jednostkowy koszt instalacji. Zasadną granicą dla najmniejszych instalacji wydaje się to wielkość ok .2 kWp. Dodatkowo wskaźnik produkcji rocznej energii z PV w stosunku do zapotrzebowania rocznego budynku na energię powinien mieścić się przedziale 50 - 90%. W takich granicach instalacja PV będzie dostarczać 17-22% konsumowanej energii w odniesieniu do zapotrzebowania. Przy czym dla tak przyjętych widełek 25 - 35% energii z PV będzie bezpośrednio wykorzystane w budynku a 65-75% zostanie oddane do sieci. W oparciu o powyższą analizę i pewne założenia produktywności energii z instalacji PV można opracować empiryczny wzór doboru mocy instalacji PV do zapotrzebowania budynku na energię.


Jak obliczyć moc instalacji fotowoltaicznej

Gdzie 
Konsumpcja energii - roczna konsumpcja energii w kWh 
Nasłonecznienie - Nasłonecznienie na powierzchnię modułów PV w zależności od pochylenia, azymutu oraz regionu od 900 - 1200 kWh 
Sprawność - sprawność systemu fotowoltaicznego zazwyczaj na poziomie od 0,8 - 0,88

Przykład

Budynek o rocznej konsumpcji energii 3000 kWh zlokalizowanej w Krakowie optymalnie ustawionej na południe 
Zobacz także: