Vypočítajte si cenu svojho domu
Námestie Andreja Hlinku 1, 010 01 Žilina
+421 911 613 911

OSTROVNÁ PREVÁDZKA vs. FOTOVOLTIKA 4. časť

PREDCHÁDZAJÚCE ČLÁNKY SÉRIE:

1. časť:http://www.semargl.sk/fotovoltika-mytusy-a-realita/, 2. časť: http://www.semargl.sk/vykon-fotovoltickeho-modulu-panelu/, 3. časť: http://www.semargl.sk/porovnania-modulov-a-zostav/

 

Pred nami je 4. časť článkov o fotovoltických paneloch, alebo moduloch. Aké situácie v našom živote nastávajú keď sa pre fotovoltickú elektráreň rozhodujeme?

Môžu nastať rôzne situácie ako napríklad:

  • sme na samote a nemáme možnosť inej výroby EE
  • máme dotáciu oid štátu a chceme ju využiť
  • kedysi dávno od nás štát energiu odkupoval, alebo stále odkupuje
  • niekde sme čítali, že sa to oplatí, tak to chceme

Tieto situácie sú naozaj dosť odlišné. Pôjdem od konca.

Niekde sme čítali o fotovoltike, a na základe článku sa domnivame, že sa nám to oplatí. Treba si uvedomiť, že až po prečítaní tohoto článku a jemu podobných sa budeme vedieť správne rozhodnúť. Väčšina článkov sú veľmi povrchné a operuje sa v nich so zavádzajúcimi cenami, parametrami a ročnými úhrnmi energie. V zásade platí a ešte dlho bude platiť, že ak máme verejnú sieť, tak sa nám fotovoltika neoplatí pokiaľ nejde o výslovne špecifické prípady zapojení, o ktorých napíšem nižšie.

Ak od nás štát elektriku odkupuje, tak sa logicky zameriame na najvyššie zysky EE , ktoré sú logicky v lete. Vtedy sa snažíme panely natočiť do optimálnej polohy kedy vyrábajú naozaj najviac. V tomto prípade by bolo možno namieste použiť aj monokryštalické moduly, ktoré sú priamo stavané na obrovské zisky v lete za jasnej oblohy.

Ak máme dotáciu od štátu, tak nie sme nijako motivovaní k tomu aby sme sa týmto článkom zaoberali, lebo čo je zadarmo tak to je proste zadarmo (iba časť zadarmo). Tu častokrát človek nerieši takmer nič, iba cenu zostavy a jej výkon aby bola dotácia čo najvyššia.

Úplne odlišná situiácia ale nastáva vtedy ak sme odkázaní na elektriku z modulov, z leketrárne. Takejto prevádzke hovoríme ostrovná prevádzka.

A teraz začíname logicky uvažovať a naozaj premýšľať. Ak sa zamyslíme, tak zistíme, že počas slnka, teda počas doby kedy naozaj svietia slnečné lúče, vyrábajú elektriku všetky typy modulov a vyrábajú jej vždy viac ako vieme spotrebovať. Takže zaoberať sa touto časťou dní by bolo asi naozaj zbytočné, lebo či mám z 5kW elektrárne 5,3kW alebo 4,8kW je naozaj už jedno. Ostrovná prevádzka je charakteristická hlavne tým, že v nej musíme mať batérie aby sme si zabezpečili EE vtedy keď je tma a teda večer. A tu sa nám začínajú veci komplikovať. My totiž musíme batériu nabiť aj v zime a aj vtedy ak nesvieti priame slnko, aj za dažďa atď atď atď…

Proste najhorším ročným obdobím je pre nás

zima, a v zime ráno a večer.

Ďalší problém, ktorý môže zamiešať karty je ten fakt, že slnko nepozná štatistiky 🙂 Jednoducho asi nevie čítať a nespráva sa podľa nich. Je asi dosť drzé 😉 Ono si niekedy svieti napríklad iba ráno, a potom celý deň nie. Alebo iba naobed, alebo iba večer. SHMÚ síce zaznamená, že slnko svietilo a vy sa dočítate o akejsi dennej úhrne slnečnej energie, ale vám elektráreň proste nič nevyrobila, lebo nebola ráno otočená na východ, ale bola na juh, lebo nám to nejaký „dobrák“ na webe poradil…

Čo s touto situáciou robiť?

V podstate skoro to isté ako keď chceme do modulu dostať veľké množstvo svetla, ako som už písal vyššie a to:

  • natáčaním modulov za slnkom, respektíve aj za svetlom, lebo tu už niekedy nejde o slnečneé svetlo ale difúzne
  • rozložením modulov na V-J-Z / východ-juh-západ/ aby sme zachytili slnko v každej časti dňa
  • použitím  modulov, ktoré majú veľmi dobré vlastnosti keď sú v difúznom svetle, pri zlých vlnových dĺžkach svetla a za slabej intenzity.

POHYB SLNKA PO OBLOHE POČAS ROKA

 Orientácia v obrázku.

Po obvode sú znázornené uhly rotácie slnka merané od severu – od 0°do 360° smertom na východ

Na vodorovnej osi v strede kruhu je znázornená poloha slnka nad horizontom v ° – od 0°do 90°

Oblúkové krivky znázorňujú pohyb slnka v čase a priestore. Na krivkách je vyznačený čas a poloha krivky v kruhu nám hovorí viac o polohe slnka va oblohe. Kriviek je iba 6 (7) lebo tak ako slnka ubúda, tak isto ho aj pribúda v paralelných mesiacoch.

Napríklad:

Zima – december – večer 15:00

Poloha slnka je:

Nad horizontom = asi 8°

A poloha pri zdanlivom pohybe slnka po oblohe = 220°od severu smerom na východ, alebo 140°od severu na západ. Teda slnko je zhruba niekde medi juho-západom a juho-juho-západom

Obrázok nám pomôže pochopiť o akých uhloch a v akých časoch sa bavíme v súvislosti s fotovoltickými modulmi v rámci roka. Ak si uvedomáme, že najmenej slnka je v zime, tak pripraviť sa na zimnú prevádzku je životaschopný nápad, ak moduly natočíme tak aby boli dostatočne kolmo na ranné a včerné slnko. Kolmosť uloženia modulov nie je na škodu aj z hľadiska ochladenia a neudržateľnosti snehu na nich.

Obrázok je stiahnutý z linku: http://www.dkubinsky.sk/blog/rozne/zdanlivy-pohyb-slnka-na-oblohe

S kolmosťou súvisí aj vyššie spomenutá antireflexia skla, a tiež výkon a účinnosť modulu.

Treba si uvedomiť, že ak svetlo dopadá na sklo šikmo, tak nie že  sa iba značná časť „energie“ odrazí ale aj to svetlo, ktoré preniká sklom zmení svoju frekvenciu, samozrejme ako inak, smerom k horšiemu najčastejšie. Proste svetlo svoju energiu trochu stratí. Frekvencia sa síce zníži, čo by nám hralo do karát ale s malou energiou už nenarobíme nič ani keby na článok svietila priamo zelená.

Budem sa zaoberať ostrovnou prevádzkou, nakoľko tam sú podmienky najtvrdšie.

Už vyššie som písal, že v lete kedy je spotreba energie v domácnosti desaťnásobne aj viac krát nižšia ako v zime, energiu takmer nepotrebujeme. V lete slnko svieti tiež omnoho viac hodín ako v zime (viď obrázok s pohybom slnka). Preto optimalizovať moduly pre letnú prevádzku je irelevantné ba až nezmyselné.

Najväčšie problémy máme v zime.

Ak uvážime, že máme natáčací systém modulov, tak polohu slnka neriešime, lebo moduly sú nasmerované vždy kolmo tam klde je najviac svetla lajcky povedané.

Komplikovanejšie je určiť polohu modulov pri pevných inštaláciách. Tam máme na výber z nekjonečna polôh, ale iba jedna je správna. Buď tá, ktorú nám podmienky dovolia, alebo tám, ktorú si zvolíme optimalizáciou.

Už som spomínal, že pri pevnej  montáži by sme mali maximalizovať dnné zisky tým, že moduly dáme na východ-juh-západ, a to z dôvodu toho, že my nevieme kedy bude slnko svietiť a vyrobiť v dni nieoč musíme. Preto sa množstvo modulov znásobuje.

DIFÚZNE SVETLO

Väčšinu z toho čo som doteraz napísal platilo pre priame svetlo. Slnko však nie vždy vidíme a už vieme, že ak ho nevidíme tak svetlo sa šíri všetkými smermi rovnako.

Vieme aj to, že poznáme akési globálne žiarenie. Ide o súčet všetkých zdrohjov svetla či priamych alebo nepriamych, teda odrazených.

Vieme aj to, že svetlo, ktoré s z poza mrakov prešlo je iba to, ktoré má vyššiu energiu a teda pre nás nie moc dobrú vlnovú dĺžku. Podľa grafu vyššie už teda vieme, že najvyššie energie máme pri frekvenciách okolo 350-400nm v tomto prípade, a vieme aj to, že je iba málo modulov, ktoré takéto podmienky zvládajú.

V difúznom svetle je v podstate takmer úplne jedno na ktorý smer sú moduly otočené, lebo zo všetkých strán ide takmer rovnako „silné svetlo“. Tu by sa zdalo, že pevné montáže aj keď 3x väčšie by mnali mať lepší celkový výkon ako natáčacie montáže. Platilo by to ak by platilo, že „slnka je všade rovnako“, ale ono to až tak úplne neplatí. Najviac svetla nameráme pri zamračenej oblohe práve na oblohe. Teda ak by sme moduli natočili smerom hore, tak by vyrábali najviac v zamračenom dni. Preto keď vidíme inštalácie s natáčaním, tak pri zamračenom dni sú všetky moduly smerom hore ako doska stola.

Problém však nastáva vtedy keď začne snežiť, lebo v tejto polohe nám moduly zasneží a nevyrobia už vôbec nič aj keby začalo svietiť slnko. Existujú však okruhy, ktorými sa moduly zase vrátia do zvislej polohy pri snežení.

Ak je pevná montáž 3x väčšia ako natáčacia, a sveží, tak zase pevná vyrobí viac ako natáčacia a takto sa to všetko mení. Takže nevieme úplne presne povedať iba teoretizovaním čo je a čo nie je lepšie pre nás, ale musíme si dať veci do čísel.

PRÍKLAD DIMENZOVANIA ELEKTRÁRNE

v OSTROVNOM SYSTÉME

Na začiatku musíme začať vždy spotrebičmi, zdrojmi a akumulátormi energie.

Spotrebiče sú – žiarovky, chladničky, TV, PC, čerpadlá, alarmy a podobne.

Zdroje sú – pece, ľadovce (chladnička), geotermálna energia („teplo“ zeminy v zime napríklad 10°C vie zabezpečiť nezámrznú teplotu v pivnici = menej kúrime.

Akumulátory sú – elektrické batérie, veľkokapacitné nádrže na vodu, akumulačné hmoty ako betón, alebo hlina a pod.

Ako vidíte zaujímavým zdrojom energie je hlavne pec, o ktorej píšem viac tu: http://www.semargl.sk/ostrovny-system-realita-alebo-sci-fi/   a tiež hlina o ktorej píšem viac tu:

http://www.semargl.sk/preco-ma-zemny-akumulator-zaujal-ake-ocakavania-mi-splnil/

K teplu zeme sa ešte trochu vrátim.

Realita je taká, že využívať ZAT nie je moc vhodné na Slovensku. A preto na túto tému na chvíľu zabudnime.

Sústreďme sa na zeminu v stave v akom ju vieme mať. Ak uvážime že teplota zeme pod stavbou je v rozmedzí 8-15°c počas celého roka, tak využime toto v svoj prospech.

Preto napríklad ak chceme niekde umiestniť napríklad čerpadlá na vodu ale nádrže s vodou tak ich umiestnime tam kde je teplo zeme po celý rok, a aj keď je vonku -35°C tak v tejto miestnosti bude vždy okolo 5-10°C čo je dostatočné pre to aby sme nemuseli napájať rozmrazovací DEVI kábel, ktorého spotreba je pre nás v ostrovnej prevádzke katastrofálna.

Pri návrhu by sme mali myslieť na isté zásady, o ktorých píšem viac tu:

http://www.semargl.sk/zakony-sebestacnosti-podla-semargl/

Základné pravidlo, je také, že ak môžem, tak všetko čo nemusí ísť na elektriku nech na ňu nejde, a ak už niečo na elektriku ide, tak nech to „ťahá“ radšej 1W po dobu 100 hodín ako 100W po dobu 1 hodiny, prípadene 1kW po dobu 6 minút = čo je vždy tá istá energia ale stále vyššie a vyššie nároky na energiu a výkon elektrárne či kapacitu elektrických akumulátorov.

SPOTREBIČE

Štrenie by malo vždy začať na strane spotreby!!!

Ak vieme znížiť spotrebu, tak máme vyhraté 2/3 „boja“ ak nie aj viac. Je rozdiel aké spotrebiče sú v stavbe kde ľudia vnímajú svet okolo seba realisticky a v stavbe kde ľdia vnímajú svet spotrebne. Pre ľudí, ktorí sú za spotrebný/konzumný spôsob života tento článok určený aj tak nie je a ak ste sa dostali až sem, tak odporúčam prestať čítať a venovať sa svojej spotrebe… Na obrázku vidíme možný príklad popisu systému.

Na obrázku sú do zdrojov započítané aj LPG fľaša, a aj akumulačná schopnosť budovy, ktorá nie je zanedbateľná v prípade, že systém v zime „vypadne“

K stavbe len toľko, že ide o stavbu kde strata tepla je asi 2kW pri -20°C a pri -35°C je asi 4,2kW.

Na tomto obrázku podrobnejšie zase vidíme čo všetko je nutné elektrárňou napájať ak v stavbe nie sme dlhšiu dobu. Popísať si tento stav je vľmi dôležité aby mse vedeli ako dlho dom vydrží bez nás v zime bez poškodenia.

Nakoľko tabuľka je z môjho popisu chaty, v ktorej neplánujem bývať cez týždeň ale iba cez víkend, preto je v názve že ide o popis toho čo potrebujem napájať cez týždeň.

Menič napätia je jasný ale údaj 20W non stop nie je presný, lebo v nodi nejde.

Cirkulačné čerpadlo na kúrenie je dôležité, lebo ono bude asi 3-5 dni čerpať energiu z 1000L nádrže až kým sa teploty nevyrovnajú 5°C. Ide o stav keby bolo vonku -35°C a ja potrebujem v časty chaty udržať teplotu aspoň 5°C. Takže spotreba 20W non stop tiež nie je presná.

Alarm ide non stop.

Ďalšou tabbuľkou je tabuľka ktorá udáva celkovú spotrebu keď som na chate cez víkend

Z obrázku vidíme, že v zime by nemal odoberaný maximálny výkon prekročiť 870W, a denná spotreba by nemala prekročiť 6,6kWh za deň. Požiadavka zdá sa splniteľná. Ale ako ju splniť ak 2 týždeň nezasvietilo slnko??? V takomto prípade pomôže iba elektrocentrála za 300€, alebo zvýšenie kapacity elektrárne a batérií o nejakých ďalších 6-10.000€. Každý nech si zvolí cestu sám…

V ďalšej tabuľke vidíme spotrebiče jednotlivo. Ich súčastnosť spostenia som zvolil priemerne na 0,2.

Spotreba energie sa však dá ďalej znižovať ako vidno z tabuľky, v prípade nepriaznivých svetelných podmienok, alebo nedostatku paliva v elektrocentrále. Sami vidte, že „životne dôležitý“ zosilňovač sa možno dá aj vypnúť a to isté platí aj pre svetlá, a rôzne iné spotrebiče.

Letná prevádzka nie je dôležitá ak splníme podmienky pre zimnú prevádzku.

Modely uvedené v tabuľkách sú iba príklady možných kombinácií, takže špekulovať nad ich relevanciou je zbytočné. Ide iba o vysvetlenie logiky veci.