1

Rozdelenie fotovoltických systémov podľa zapojenia

Z hľadiska spôsobu prevádzky môžeme fotovoltické systémy rozdeliť na:

- autonómne (označované tiež off-grid, stand-alone),

- pripojené k elektrickej sieti (on-grid),

- hybridné.

- obvykle sú inštalované na miestach, kde nie je k dispozícii elektrická rozvodná sústava (napr. chaty,

napájanie dopravnej signalizácie, telekomunikačných zariadení, monitorovacích prístrojov v teréne,

záhradného osvetlenia, svetelné reklamy),

- je možné napájať spotrebiče na jednosmerné (12 V alebo 24 V) aj striedavé napätie (230 V)
- solárne panely dodávajú energiu celému systému a slúžia ako základ napájania.
- batéria dodá spotrebičom nahromadenú energiu pri nárazovom odbere prúdu alebo v čase, keď panely

nevyrobia dostatok energie napr. pri nedostatku svetla alebo v noci

- solárny regulátor riadi nabíjanie batérie, chráni batériu pred vybitím
- menič napätia - transformuje jednosmerné napätie batérie 12V alebo 24 V na striedavé 230V.

Autonómne systémy (off-grid, stand-alone)

http://urobsisam.topky.sk/stavba-a-rekonstrukcia/instalacie-a-
rozvody/vsetko-o-vlastnej-fotovoltickej-elektrarni-1448.html

http://energyinformative.org/grid-tied-off-grid-and-
hybrid-solar-systems/

A – PV panel,

B – striedač,

C – regulátor,

D – batéria

2

http://www.solarenvi.sk/s5article5p.html

3

- uplatňujú sa v oblastiach s hustou sieťou elektrických rozvodov
- do siete sa môže dodávať (predávať za výkupné ceny):

a) celá vyrobená energia

Pripojené k elektrickej sieti (on-grid),

http://www.solar-electric.sk/Grafika%20WEB%201_page4.htm

http://www.solarenvi.sk/s5article6p.html

A – PV panel,

B – striedač,

C – napájací elektromer,

D – odberný elektromer

E – verejná sieť

4

b) prebytok energie (rozdiel medzi výrobou a spotrebou)

http://www.solar-electric.sk/Grafika%20WEB%201_page4.htm

http://www.solarenvi.sk/s5article6p.html

5

- kombinácia (off-grid a on-grid systému)

Hybridné systémy

http://energyinformative.org/grid-tied-off-grid-and-hybrid-solar-systems/

http://www.solarenvi.sk/s5article5p.html

6

Technické riešenia FVE

- inštalácie fotovoltických elektrární môžeme rozdeliť podľa troch základných ukazovateľov:

a) inštalovaného výkonu

- malé systémy – do 25 kWp

(napr. na strechách rodinného domu)

– pripojenie do nn siete

- stredné systémy – od 50 kWp do 250 kWp

(napr. na strechách priemyselných objektov)

– do vn siete

- veľké systémy – od 500 kWp

(na voľných plochách)

– do vn siete

- veľmi veľké systémy – od 5 MW

(na voľných plochách)

– do vvn siete

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0196890408004615

7

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0196890408004615

http://www.hakosolar.sk/technologia.php

8

b) nosnej konštrukcie

- pevné (statické) systémy

- natáčacie systémy (jednoosé, dvojosé)

http://www.wholesalesolar.com/Information-SolarFolder/solar-panel-efficiency.html

http://solargis.info/doc/103

Optimálna orientácia panelov:

- JUH
Optimálny sklon:

- závisí od ročného obdobia

Pohyb Slnka po oblohe na 50° severnej šírky

Porovnanie okamžitého

výkonu systému

bez a s trakerom

9

http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php

http://www.joyce-energie.cz/fotovoltaika/vypocet-vykonu-vasi-fve

/

Photovoltaic Geographical Information System

10

http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php

http://www.joyce-energie.cz/fotovoltaika/vypocet-vykonu-vasi-fve/

Photovoltaic Geographical Information System

11

c) umiestnenia

- na strechy budov

- integrácia do plášťov budov

- na voľných plochách

http://www.pvresources.com/PVPowerPlants/Top50.aspx

12

Koncentrovaná fotovoltika

- slnečné žiarenie je sústredené do malej oblasti fotovoltaických článkov pomocou optiky

(zakrivených zrkadiel alebo šošoviek)

http://www.ires.ma/sites/default/files/rencontresetdebats/pdf_cpv_storage_grid_sergio_asenjo_rev_1_0.pdf

http://rge360.com/cpv

13

14

http://www.ekobydleni.eu/solarni-energie/zenithsolar-solarni-system-s-nejvetsi-ucinnosti-na-svete

- kombinace CPV systému, u kterého se sluneční energie koncentruje pomocí čoček nebo

zrcadel, a takzvaného hybridního článku, který pro změnu

kombinuje solární kolektor na

ohřev teplé vody s fotovoltaickým panelem pro výrobu elektrické energie

, čímž se tak

výrazné 75% účinnosti podařilo dosáhnout.

V současné době firma ZenithSolar instalovala první systémy v Kibbutz Yavne ve středním Izraeli.

Hybridný koncentrovaný fotovoltický a termálny systém

15

http://wacleantech.org/2013/08/solar-pv-capacity-expands-quickly-when-states-provide-the-right-incentives/

Vývoj inštalovaného výkonu FVE vo svete

Vývoj inštalovaného výkonu FVE

16

http://globalwarmingisreal.com/2012/09/24/why-germany-owns-13-of-the-worlds-photovoltaics/

http://cleantechnica.com/2013/05/13/european-global-solar-pv-2012-2017-epia-report/

Podiel inštalovaného výkonu FVE vo svete

17

http://www.bp.com/en/global/corporate/about-bp/statistical-review-of-world-energy-2013/review-by-energy-type/renewable-energy/solar-energy.html

Solar power starts to show up at scale

New installations

totalling 30.2 GW in 2012

took global solar power generating capacity to 100 GW by year-end, a 43.3%

increase versus the end of 2011. Capacity has grown more than ten-fold over the past 5 years.

More than half of the growth in capacity was in Europe, led by

Germany (7.6 GW)

and Italy

(3.4 GW)

. Germany remains the

world leader for cumulative installed capacity (32.6 GW), with Italy (16.2 GW) in second place.

China

, already the leading manufacturer of solar PV, has started to develop its domestic solar market, adding

5 GW

in 2012. The

US

also saw strong growth in 2012, adding

3.3 GW

.

Solar power generation enjoyed another year of very rapid growth in 2012, with a 58% increase. Its overall share of renewable

power remains low (8.9%), but 2012 confirmed the arrival of solar power at scale, contributing 24.4% of the growth of

renewable power in 2012.

18

http://i2.wp.com/cleantechnica.com/files/2013/05/cumulative-solar-PV-capacity-europe.png

19

http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_photovoltaic_power_stations

20

http://c1cleantechnicacom.wpengine.netdna-cdn.com/files/2012/05/2012-05-25-Germany-PV-Solar-Record.jpg

21

http://www.statista.com/markets/5/energy-utilities/chart/1576/chinese-solar-photovoltaic-production-soars/

22

http://cleantechnica.com/2013/05/11/solar-
module-manufacturing-trends-in-2012/

http://www.greentechmedia.com/articles/read/chin
a-eu-reach-solar-module-trade-dispute-settlement

23

http://www.seia.org/policy/solar-technology/photovoltaic-solar-electric

24

http://www.pv-system-tech.com/market/market-situation-and-forecasts/

25

The price of solar photovoltaic cells has

dropped 99% in the past quarter century. So

in an increasing number of markets around the

country, solar is at or very close to grid parity.

http://theenergycollective.com/josephromm/285416/must-see-chart-cost-pv-cells-has-dropped-amazing-99-1977-bringing-solar-power-grid

26

http://gramwzielone.pl/energia-sloneczna/7243/polski-rynek-fotowoltaiczny-w-liczbach

Przyrost mocy zainstalowanej oraz dane sprzedażowe za rok 2012 w Polsce

27

http://gramwzielone.pl/energia-sloneczna/7243/polski-rynek-fotowoltaiczny-w-liczbach

Panele PV na polskim rynku ze względu na kraj produkcji

28

5.2.2 Premena slnečnej energie na elektrickú nepriamou formou –

solárno-termické elektrárne

Termálne solárne veže

- solárne veže využívajú kruhové pole osadené veľkými zrkadlami (heliostatmi) natáčanými

smerom k Slnku a koncentrujúcimi lúče do ohniska centrálnej veže.

- absorbované teplo sa odovzdáva kvapaline, z ktorej sa v parogenerátore vyrába para

poháňajúca turbínu vyrábajúcu elektrinu (pomocou generátora).

- natáčanie je riadené počítačom a dvojosové zariadenie zaisťuje, že zrkadlá neustále smerujú

lúče do ohniska veže.

- kvapalina cirkulujúca v absorbéri odovzdáva teplo tiež termálnemu zásobníku, z ktorého sa

teplo odoberá nielen na výrobu elektriny (tiež v noci alebo pri oblačnom počasí) ale aj pre

potreby priemyselných aplikácií.

- teploty, ktoré sú dosahované v absorbéri sa pohybujú od 530° C do 1480° C.

http://www.oze.stuba.sk/oze/slnecna-energia/

29

30

Solar power tower near Seville in Spain PS 20

- the PS20 plant generates 20 megawatts (MW) of electricity,

- at the PS20 plant each heliostat is 120 m

2

, which gives the entire heliostat field a massive

area of 155 000 m

2

.

- each heliostat tracks the sun throughout the day on two axes and concentrates the

radiation onto a receiver located on the upper part of the 162 m tower.

- the receiver converts 92% of received sunlight into steam which is piped down to a turbine

driven generator at the base of the tower

.

Schematic view of solar tower power plant

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032112002250

31

Lineárne parabolické zrkadlá

- v potrubí prúdi kvapalina (napr. olej), ktorú pomocou zrkadiel Slnko ohrieva na takmer 400°C,
- kvapalina je prečerpávaná cez tepelné výmenníky, takže na konci uniká para s vysokou

teplotou ktorá poháňa turbínu generátora vyrábajúceho elektrickú energiu.

- potrubie v ohnisku parabolických zrkadiel je zo skla a celý systém je natáčaný smerom k slnku
- ako teplonosné médium sa používa olej.

32

Solar Energy Generating Systems (SEGS) in California (Mojave Desert) - 354 MW

- the facilities have a total of 936 384 mirrors and cover more than (647.5 ha)

33

Tanierové parabolické zrkadlá

- tieto systémy využívajú sústavu parabolických zrkadiel v tvare tanierov (podobných

satelitným anténam), ktoré koncentrujú slnečné žiarenie do absorbéra umiestneného

v ohnisku taniera.

- kvapalina v absorbéri sa zohrieva až na 1000° C, ktorá je využívaná priamo na výrobu

elektriny v malej turbíne (napr. v Stirlingovom motore) pripojenej k absorbéru

- výhodou týchto zariadení je aj ich stavebnicový charakter, ktorý umožňuje ich použitie

na odľahlých miestach.

- výkon jednotky je cca 10-25 kWe, priemer zrkadiel je cca 10 m
- vysoká optická účinnosť a nízke straty energie robia z parabolických tanierov najúčinnejšie

solárne zariadenia na výrobu elektriny.

http://stirlingmotor.cz/princip.html

34

http://www1.eere.energy.gov/solar/sunshot/csp_sunshotrnd_anl.html

35

Komínová slnečná elektráreň

- princíp slnečnej komínovej elektrárne spočíva v ohriatí vzduchu pod skleníkom (sklo,

polykarbonát, fólia).

- slnkom zahriaty vzduch vytvára vzduchové prúdenie, ktoré stúpa cez komín smerom hore a

cestou roztáča turbínu v päte komína

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X09001200

http://www.cez.cz/edee/content/microsites/solarni/k23.htm

36

- v roku 1982 v Manzanares, asi 150 km južne od Madridu

bola vybudovaná komínová slnečná elektráreň (prototyp)

- na ploche 46 000 m

2

vznikol nízky zasklený zberač energie,

založený na skleníkovém jave.

- uprostred zberača stál 195 m vysoký komín o priemere

10 m.

- aby elektráreň pracovala aj v noci, časťou slnečného

žiarenia sa počas dňa ohrievali nádrže so slanou vodou. V

noci chladnúce nádrže udržiavali v komíne ťah vzduchu.

- výkon tejto pokusnej elektrárne bol iba 50 kW. Projekt bol

ukončený v r. 1989, kedy bol komín poškodený pri búrke.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X09001200

http://www.cez.cz/edee/content/microsites/solarni/k23.htm

- v súčasnej dobe sa stavia v Austrálii komínová

elektráreň,

- výška komína: 1000 metrov
- priemer komína: 150 metrov
- priemer zberača - kolektora: 5000 metrov
- výkon elektrárne: 200 MW

Video: Solar Tower - renewable energy green global warming

Video : Solar Tower Turbine

Video: EnviroMission - Solar Tower

Arizona
- výkon elektrárny: 200 MW

37

5.2.3 Premena slnečnej energie na tepelnú

- slnečné žiarenie dopadajúce na

absorbér kolektora (1)

sa mení na teplo, ktoré sa akumuluje a

odovzdáva teplonosnej kvapaline prúdiacej v nerezovom absorbéri kolektora,

- naakumulovaná energia je prostredníctvom teplonosného média odovzdávaná zohrievanej

vode vo

výmenníku (2)

,

- expanzná nádrž (3)

udržiava rovnomerný tlak a vyrovnáva zmeny objemu kvapaliny,

- automatickú prevádzku zabezpečuje

elektronické ovládanie (5)

, ktoré vypína a zapína

obehové

čerpadlo (4)

,

- počas zamračených dní dohrieva vodu el. vyhrievacie teleso,

kotol (6)

alebo iný zdroj tepla.

38

http://www.mtecology.com/produkty/kolektory-sloneczne/

39

Kolektory płaskie czy próżniowe?

http://www.youtube.com/watch?v=NDCewYLq2lU

40

Jak dobrać odpowiedni zbiornik CWU

http://www.youtube.com/watch?v=KwIYRxceXgg

41

Montaż kolektorów słonecznych

http://www.youtube.com/watch?v=z8yOkoxZ8MQ

42

Sterowniki i regulatory solarne

http://www.youtube.com/watch?v=nVLoZgis9GY