Fotonaponski otoci (pdf, 1.3MB)

solarna struja
Modul
ISF250,
250Wp,
monokristalni,
Schrack, s
jamstvom na
10 godina ima i
IEC-certifikat.
Snaga modula
raste iz godine u
godinu, no
dimenzije se
ne mijenjaju...
FOTONAPONSKI OTOCI
Za nas Zemljane Sunce apsolutno najveći i najsigurniji
izvor svjetla i šalje nam više energije negoli je znamo
iskoristiti, ne čudi strahovito brz razvoj solarnih
tehnologija.
Iako je dobivanje struje iz osvijetljenih kristala i ostalih
oblika silicija danas rašireno po cijelome svijetu, pa i
u Zemljinoj orbiti, još se može naći sumnjičavih koji
1
fotonapon ne prepoznaju ni na parking-automatima.
No, dostupna energija postala je prvorazredno pitanje svih
ekonomija, a podjednako je bitna i u svakom domaćinstvu.
Danas svi sanjaju o energetskoj neovisnosti, o bijegu od sve
viših cijena i tarifnih ucjena, pa mnogi sigurnost i održivost
vlastitog doma promatraju upravo kroz san o vlastitoj struji.
Ovdje je riječ upravo o tome.
5-6/13
solarna struja
Ilustracije: Schrack
Potkonstrukcija
iznad krova.
solarni generator
(fotonaponski panel)
fotopaneli
regulator
punjenja
izmjenjivač
solarni
generator
(fotopaneli)
regulator
punjenja
pomoćni
akumulator
AC-generator
5-6/13
trošilo
akumulator
trošilo na
izmjeničnu
struju
trošilo na
istosmjernu
struju
Otočni sustav sa
spremnikom
energije (baterijom)
unaprijed je prilagođen
varijacijama između
prevelike ili premale
proizvodnje struje u
modulima i
neujednačenim
potrebama trošila
tijekom dana.
Kod nas su to (zasad)
najčešći sustavi u obiteljskoj kući gdje trošila
trebaju i izmjeničnu
struju. Nude
mogućnost dogradnje
za veće uštede.
trošilo
230 V AC
Hibridni otočni sustav.
Za razliku od ranije
opisanih, u hibridnom
sustavu fotonaponski
modul nije jedini izvor
energiije.
Hibridni sustavi nude
najviši stupanj
sigurnosti i
iskoristivosti, pri čemu
štedljivim
kombinacijama gotovo i
nema kraja. Omogućuju oblikovanje moćnih
sustava, pa i opskrbu
trofazne mreže u
objektu.
zaštita od
pretjeranog
pražnjenja
trošilo
12 V DC
izmjenjivač
230 V AC
Direktni otočni sustav
u kojemu je
fotonaponski modul
izravno spojen s
trošilom.
Često ih vidimo na
malim pumpama,
malim motorima,
pomoćnim
ventilatorima,
uglavnom na
uređajima male snage
koji rade na
istosmjernu struju.
Kako oblikovati energetski otok koji će
svoju visoku samodovoljnost osigurati
naprosto - položajem na povoljnoj lokaciji? A takvih je u Hrvatskoj i više negoli
dovoljno.
Usporedimo li osunčanje površine u
Njemačkoj, koja je pametnom strategijom u fotonaponu postigla spektaklularne rezultate, s našim položajem pod
suncem i količinom raspoložive energije, zaista se moramo čuditi domaćem
energetskom autizmu.
Jer, najbolje osunčani krajevi u toj
zemlji dobivaju otprilike toliko sunčevog
zračenja koliko u Hrvatskoj primaju
oni s najslabijim osunčanjem. Očito je,
prirodni uvjeti za iskorištenje neograničene sunčeve energije neusporedivo su
povoljniji u Hrvatskoj...
Što čekamo?
Uza sve izjave, najave i promjene, zakonska regulativa i papirologija vezana
uz sustave koji visak struje predaju u
javnu mrežu - i danas je komplicirana,
a u provedbi spora i zamorna. Od novih
smo pravila očekivali puno više.
No, što je - tu je.
U svakom slučaju, izbor nije velik i
svodi se na dva osnovna modela:
o postrojenja spojena na javnu mrežu,
tzv. mrežni sustavi i
o otočna postrojenja koja nisu priključena na javnu mrežu ili otočni sustavi.
Fotonaponska postrojenja priključena
na javnu mrežu moraju zadovoljiti uvjete
distributera, monopolista, jer bez toga
nema ni prodaje viškova u mrežu. Takva
postrojenja najčešće nemaju većih potreba za spremanjem električne energije, pa im ne trebaju ni baterije. Ipak, oni
koji ne vole iznenađenja i ne oslanjaju
se na stopostotnu sigurnost mreže, u
pravilu imau u kući i baterije za određeno razdoblje potpune autonomije.
Iako je prodaja solarne struje javnoj
mreži itekako povoljno rješenje za sve
investitore u fotonapon, jer im omogućuje i lakšu otplatu uloženog, mnogo je
onih koji to naprosto ne mogu ostvariti
zbog infrastrukturnih ograničenja ili
veličine investicije, gdje priključenje na
mrežu može biti nepraktično, neisplativo ili nepouzdano.
Stoga je mnogo onih koji to naprosto
ne žele ni pokušati, ali im je stalo da na
svojem imanju ipak postave solarnu
elektranu za vlastite potrebe.
Njima otgovaraju tzv. otočni sustavi
koji nisu priključeni na javnu mrežu ili
pak o njoj ne ovise.
Na lokacijama gdje ne postoji nikakva
mreža, takvi su sustavi jedino moguće
2
solarna struja
Ta dva različita sustava omogućuju i
razne kombinacije uz primjenu dodatnih
neovisnih izvora struje na lokaciji, npr.
generatora, gorivnih ćelija, vjetrogeneratora, pa i stirlig-motora.
Kako je najskuplja struja ona koje nema, veliku popularnost uživaju kombi-
nirani sustavi namijenjeni zadovoljenju
stvarnih potreba uz visoku neovisnost o
globalnim tržišnim utjecajima.
Fotonapon danas nudi visok stupanj
slobode, pa ne čudi da mnogi planiraju i
ugrađuju vlastite sustave koji dominantno iskorišćuju svima dostupne i neiscr-
regulator punjenja baterije
Otočni
sustav s
trošilima
na
istosmjernu
struju (DC).
fotonaponski modul
trošilo
istosmjerna struja
(DC)
baterija (DC)
regulator punjenja baterije
Otočni
sustav s
trošilima
na
izmjeničnu
struju (AC).
izmjenjivač
DC /AC
230 V / 50 Hz
fotonaponski modul
trošilo
izmjenična struja
(AC)
baterija (DC)
Ilustracije: Schrack
rješenje i ovise isključivo o baterijama.
To ne znači da objekti opremljeni fotonaponom ne smiju biti priključeni na
mrežu. No, kod njih je taj priključak tek
nužna rezerva za slučaj ekstremno nepovoljnih uvjeta, dok glavninu potrošnje
zadovoljavaju besplatnim suncem.
GORE: Otočni sustav s DC-trošilima
Fotonaponski moduli šalju preko regulatora punjenja istosmjernu struju do
trošila. Regulator punjenja opremljene je
priključcima za trošila i osigurava stalni
napon bez obzira na napon iz baterije.
Istodobno, bateriju štiti od prejakog
pražnjenja i oštećenja.
Foto: Victron Energy Solar Products
GORE: Otočni sustav s AC-trošilima
U taj je sustav uključen izmjenjivač, koji
istosmjernu struju (DC) iz fotopanela
pretvara u izmjeničnu (AC), pri čemu
trošilima osigurava i izmjenični napon od
230 V / 50 Hz.
DESNO: Dio golemog asortimana svih
potrebnih elemenata za izradu različitih
fotonaponskih sustava. U tome su
posebno praktični MultiPlus-izmjenjivači
za male sustave te mrežni izmjenjivači
BlueSolar koji se u velikim sustavima
postavljaju uz Quattro-izmjenjivače.
3
5-6/13
solarna struja
pne prirodne izvore energije.
Upravo za njih predstavljamo odlična
rješenja austrijske tvrtke Schrack koja
već nekoliko godina u Hrvatskoj nudi
svoj kompletni asortiman namijenjen
mrežnim ili otočnim postrojenjima.
Sve je napravljeno na osnovi dugo-
godišnjeg iskustva, a mnogostruko je
provjereno i u praksi.
Upravo su iskustva na brojnim objektima utjecala na projektiranje sustava
koji pri postavljanju stvara najmanje
problema i vlasnicima i montažerima. U
njemu se sve lako prilagođuje stvarnim
energetskim potrebama i mogućnostima, a moguća je i nadogradnja.
Svi su dijelovi međusobno kompatibilni i komponibilni, a njihov rad se lako,
pa i automatski, prilagođuje raznim
potrebama i raznim uvjetima.
Otočna postrojenja nemaju nikakvog
generator
regulator punjenja
izmjenjivač
trošilo na
izmjeničnu struju
(AC)
fotonaponski moduli
mreža
baterija
generator
izmjenjivač
regulator punjenja
fotonaponski moduli
baterija
Mali otočni fotonaponski sustavi
Hibridni sustav s jednim
pomoćnim izvorom
Pomoćni izvor u sustavu može biti generatora, aili i priključak na mrežu. Dakako,
taj tip sustava ne može se primijeniti na
pustom otoku ili u kraju bez javne mreže
u blizini, no u njemu se struja iz
fotonaponskih modula može
maksimalno iskoristiti.
Ako je potreba za električnom enegijom
viša od razine unaprijed podešenog
praga, sustav automatski uključuje
dodatni izvor, Isključuje ga čim takva
potreba prestane.
Slično se događa i u slučaju praznog
akumulatora. Takvo inteligentno
ponašanje sustava omogućuje punjenje
baterija čim se ukaže potreba, a pritom
se iz fotonapona iskorišćuje i sva struja.
Generator ne trpi prevelika opterećenja
(do 80 posto), održava umjerenu potroš-
5-6/13
nju goriva i duže traje.
Sustav je idealan u objektima gdje treba
smanjiti potrošnju goriva, pri čemu
postupna ugradnja dodatnih fotopanela i
povećanje kapaciteta baterija omogućuje razvoj sustava na duži rok. Prve uštede
postižu čim proradi fotonaponski dio.
Hibridni sustav
s dva pomoćna izvora.
Kad fotonaponski moduli ne proizvode
struju, a baterija je ispražnjena do
kritične razine, najprije se uključuje
mreža. Dogodi li se da mreža zataji,
uključuje se generator. Sve se odvija
automatski, a pametni Schrackov
izmjenjivač iz serije Quattro, pazi na
programirane prioritete i uspostavlja
djelotvornost sustava.
Dakako, izmjenjivač možete programirati
i prema drukčijoj procjeni prioriteta.
trošilo na izmjeničnu
struju (AC)
dodatno
jače
trošilo
Hibridni
otočni
sustav s
jednim
pomoćnim
izvorom
struje i
trošilom na
izmjeničnu
struju.
Hibridni
otočni
sustav s dva
pomoćna
izvora struje
(mreža i
generator)
i trošilima
na
izmjeničnu
struju.
utjecaja na javnu mrežu i ne moraju
zadovoljiti složene zahtjeve distributera
i birokracije.
Otočna neovisnost
Svakom tehničkom rješenju treba
pristupiti s osjećajem za stvarnost. Tako
i uz otočna fotonaponska postrojenja
treba osigurati neki dodatni izvor struje
za kratkotrajnu pomoć u slučaju zaista
nepovoljnih vremenskih uvjeta. To vam
daje sigurnost, a dosadašnja iskustva
pokazuju da povremena pripomoć
takvih uređaja nema ne utječe bitno na
moguće goleme uštete ostvarive prirodnim izvorom energije.
U tome uvelike pomažu baterije u koje
se spremaju viškovi struje proizvedeni u
idealnim uvjetima, pod vedrim nebom i
jakim suncem. Kapacitet baterija ovisi o
procjenama za pojedinu lokaciju i treba
4
solarna struja
ga prilagoditi razdoblju s nižim učinkom
fotonapona. Što je kapacitet baterije
veći, sigurnije će se premostiti duge
noći ili niz oblačnih dana.
Proizvodnja i potrošnja energije mogu
ponekad biti u tzv. dinamičnom raskoraku, za što treba unaprijed predvidjeti
i neki pomoćni izvor, najbolje generator.
Otočno postrojenje s manjom potrošnjom za najnužnije zahtjeve (rasvjeta,
mala trošila) može zadovoljiti skromne
potrebe is istosmjernom strujom (DC)
od 12 V ili 24 V.
Međutim, kad su potrebe veće, a
trošila uređaji na izmjeničnu struju od
230 V / 50 Hz, u sustav se mora uključiti izmjenjivače koji će istosmjernu
struju pretvarati u izmjeničnu. Ovisno o
veličini i učinku fotonaponskih panela i
kapacitetima baterija, moguće je dobiti i
trofaznu struju od 3 x 400 V / 50 Hz.
Iako je prilagodljivost Schrackovih
elemenata golema i omogućuje razne
kombinacije koje ponekad moraju zadovoljiti i specijalne zahtjeve, za otočno
se postrojenja može odabrati jedan od
tri osnovna tipa:
o direktni otočni sustav
o otočni sustav sa spremnikom
energije i
o hibridni otočni sustav.
Direktni otočni sustav u kojemu je
fotonaponski modul izravno spojen
s trošilom. Često ih vidimo na malim
pumpama, malim motorima, pomoćnim
ventilatorima... koji rade na istosmjernu
struju.
Glavna mu je prednost jednostavnost
i laka montaža. primjenjuju je tamo gdje
promjene osunčanja i neujednačena
proizvodnja struje u fotonaponskom
modulu nema štetnih posljedica na
istosmjernom trošilu. Dakako, osnovne
karakteristike modula i trošila moraju
biti usklađene.
Otočni sustav sa spremnikom
energije (baterijom) unaprijed je prilagođen varijacijama između prevelike ili
premale proizvodnje struje u modulima
i neujednačenim potrebama trošila tije-
kom dana. Takav sustav sadrži nekoliko
elemenata:
o fotonaponski modul
o punjač baterija
o regulator punjenja
o bateriju
o trošilo
Hibridni otočni sustav. Za razliku od
ranije opisanih, u hibridnom sustavu
fotonaponski modul nije jedini izvor
energiije.
Tu se najčešće pojavljuje pomoćni generator, a u nekim situacijama moguća
je i dopuna iz javne mreže.
Pritom je sunčeva energija dominantna, a sve ostalo je dopuna ili pripomoć
u neprikladnim uvjetima.
Posebno su zanimljivi pomoćni uređaji s pogonom na prirodne ili obnovljive
izvore energije, koji se odlično uklapaju
upravo u fotonaponske sustav.
Očito je da hibridni sustavi nude najviši stupanj sigurnosti i iskoristivosti, pri
čemu štedljivim kombinacijama gotovo
i nema kraja.
Otočni fotonaponski sustavi za trošila na izmjeničnu struju
OTOČNI SUSTAV
S GENERATOROM
OTOČNI SUSTAV
S GENERATOROM
I MREŽOM
BlueSolar
mrežni
izmjenjivač
BlueSolar
mrežni
izmjenjivač
fotopaneli
fotopaneli
generator
baterija
Hibridni otočni sustav s AC-trošilima
Kad nema dovoljno sunca, pa energija iz
fotopanela ne može zadovoljiti predviđenu potrošnju, primjenjuje se i pomoćno
napajanje, najčešće generator.
Tada se umjesto običnog izmjenjivača
primjenjuje onaj koji ima i AC-ulaz, ili pak
5
trošilo na
izmjeničnu
struju
Quattro
izmjenjivač
trošilo na
izmjeničnu
struju
MultiPlus
izmjenjivač
generator
izmjenjivač MultiPlus s odgovarajućim
regulatorom punjenja baterije i
automatskim sklopom za upravljanje
radom generatora.
Priključena trošila izvlače struju preko
izmjenjivača, a pri slabijoj ili nedovoljnoj
struji iz fotopanela, uključuje se
baterija
generator kao dodatni pomoćni izvor, a
ako je prikladno, nakratko se priključuje
i mreža.
Takodjer, što je tipično za
Schrack-sustave, sva se postrojenja
mogu lako opremiti prikladnom
prenaponskom zaštitom iz ponude.
5-6/13
solarna struja
Pojačavanje malog sustava
Shema prikazuje kombinaciju u kojoj se paralelno spaja nekoliko regulatora za punjenje baterija, čime se djelotvorno puni
velike baterije. Također, nekoliko paralelno spojenih MultiPlusizmjenjivača - punjača nudi združenu snagu za djelotvorniji rad
sustava.
Pojačavanje velikog sustava
Povećanje fotonaponskog polja postavljanjem velikog
broja fotonaponskih panela omogućeno je paralelnim
uključivanjem više mrežnih izmjenjivača. Spoji li se nekoliko izmjenjivača - punjača paralelno, njihova se snaga
jednostavno zbraja.
izmjenjivač
MultiPlus
fotonaponski
paneli
mrežni
izmjenjivači
BlueSolar
generator
trošilo na
izmjeničnu
struju
izmjenjivači
Quattro
regulator punjenja
trošilo na
izmjeničnu
struju
mreža
fotonaponski paneli
dodatni izlaz
izmjenične
struje
AC
regulator punjenja
generator
nadzornik baterija
Sustav elemenata
omogućuje potpunu
prilagodbu postrojenja
mogućnostima i
potrebama, a pritom se
cijela instalacija može
opremiti i vrhunskom
prenaponskom zaštitom.
nadzornik baterija
baterije
baterije
Veliki otočni fotonaponski sustavi
Veliki otočni fotonaponski
sustavi
Premalo je ovdje prostora da bismo
prikazali sve mogućnosti i kombinacije
koje nude današnji uređaji i pribor.
Moguće je gotovo se, od najjednostav-
5-6/13
nijih do najvećih i najsloženijih. Tako se
Schrackovi izmjenjivači MultiPlus i Quattro mogu spajati paralelno (ali samo
istovrsni sklopovi jednake snage!), što
omogućuje primjenu u sustavima velike
snage, pa i u velikim trofaznim sustavi-
ma. Pritom se tako velikoj investiciji nudi i pouzdana prenaponska zaštita, sustavi osigurača i upravljanje naponom u
svim dijelovima instalacije. To zahtijeva
projekt s točnim proračunom, stručni
odabir svih elemenata i profesionalnu
montažu. Nakon nekoliko godina sustavnog rada s domaćim stručnjacima,
Schrack je osposobio mnoge koje znaju
projektirati i napraviti takva postrojenja.
6
solarna struja
Foto: Schrack.hr
Na slikama i shemi prikazan je jedan od
brojnih otočnih sustava koji se množe po
jadranskoj obali.
Tu je sve standardizirano - od fotopanela,
do sklopova i pribora za pričvršćenje.
Stoga je i postavljanje jednostavno i
brzo, a olakšana je i kontrola svih dijelova
sustava. Mjerni instrumenti nude brzo
očitanje nužnih podataka, no pametni
moduli funkcioniraju i sami, po
unaprijed promišljenom programu.
Kako je cijeli sustav precizno vođen
elektroničkim sklopovima, svim
istovrsnim elementima treba pri montaži
osigurati jednake uvjete, pa i svi kabeli
između izmjenjivača i baterija moraju biti
jednakog presjeka i jednake duljine.
7
5-6/13
solarna struja
5-6/13
8