Porovnání PV systémů s pevným a proměnným sklonem PV panelů

V České republice i v některých dalších státech byla v posledních letech štědře dotována elektrická energie vyrobená ve fotovoltaických (PV) elektrárnách. Proto se v poslední době vybudovala řada PV elektráren. V sousedním Německu byl rozvoj fotovoltaiky ještě markantnější a k dotační politice tam přistoupili dokonce o několik let dříve. V letech 2006 - 2008 bylo v České republice zprovozněno několik fotovoltaických elektráren se špičkovým výkonem větším než 1 MWp.


Pokles cen PV panelů v letech 2008 - 2009 způsobil, že investice do fotovoltaických elektráren se stala jednou z nejlukrativnějších investicí a výstavba PV elektráren zažila obrovský boom, který je znázorněn na obr. 1. Je vidět, že cca 75 % všech instalací bylo postaveno v roce 2010.

Obr. 1 Vývoj celkového instalovaného výkonu PV elektráren v České republice

Zatím největší je fotovoltaická elektrárna v Ševětíně se špičkovým výkonem 29,9 MWp. Příklady největších instalací jsou v tab. 1 a tab. 2. Takový instalovaný výkon PV elektráren už působí určité problémy v rozvodné síti, proto po změně zákona a dotací už není výstavba PV elektráren pro investory tak lukrativní a tento boom v České republice skončil.

Ta b. 1 Příklady největších PV elektráren zprovozněných v České republice v letech 2006 - 2009


O konstrukci a testování našich PV systémů informujeme pravidelně. V tomto článku uvádíme výsledky ročního sledování a porovnání dvou malých fotovoltaických systémů s pevným stojanem v roce 2010 na České zemědělské univerzitě v Praze, (Praha 6 - Suchdol, 50 °sš.).

T ab. 2 Příklady největších PV elektráren zprovozněných v České republice v roce 2010

Popis konstrukce fotovoltaic- kého systému
Fotovoltaické systémy s pev-ným stojanem byly zkonstruo-vány tak, že tři PV panely čínské výroby s nominálním výkonem Pmax = 170 WP a s účinností fotovoltaické přeměny energie η = 16 % byly umístěny na pevný stojan s orientací k jihu. V prvním případě měl stojan po celý rok pevný sklon 35°, což je optimální úhel v České republice z hlediska celoročního množství vyrobené elektrické energie. V druhém případě měl stojan proměnný sklon 35° v letním období a 45° v zimním období, změna sklonu PV panelů byla provedena vždy

Obr. 2 Pohled na oba porovnávané PV systémy v zimním období (sklon 35 ° resp. 45 °) dní roku 2010

Obr. 3 Schéma PV systémů


v rovnodennosti. Tři panely byly zapojeny vždy do série a připojeny k měniči německé výroby Sunny Boy typ SB 700 umístěnému v laboratoři. Přes tento měnič byl PV systém přímo spojen s rozvodnou sítí se standardním střídavým napětím 230 V (a.c.). Současně datalogger umožňoval ukládání dat na paměťovou kartu a server umožňoval po přihlášení sledovat data v reálném čase. K propojení byly použity kabely a vodotěsné konektory firmy Tyco. Pohled na oba PV systémy v zimním období je na obr. 2, jejich schéma je na obr. 3. Každý tento systém měl tedy nominální špičkový výkon 0,51 kWp a dlouhodobé sledování dat bylo zahájeno už v roce 2009, zde uvádíme výsledky za rok 2010.


Výsledky a diskuse
Systematické měření množství vyrobené elektrické energie na uvedených fotovoltaických systémech s pevným stojanem a s nominálním výkonem 0,51 kWp během roku 2010 je na obr. 4, přehledně jsou hodnoty seřazeny v tab. 3. Je vidět, že v tomto ročním sledovaném období bylo nejvíce elektrické energie vyrobeno v červnu.

Ta b. 3 Porovnání množství vyrobené elektrické energie v PV systému s pevným sklonem 35 ° a s proměnným sklonem 35 °/45 ° během roku 2010 (nepřesnost součtu je způsobena zaokrouhlením v buňkách

V květnu bylo naopak pozorováno lokální minimum v letním období v důsledku deštivého počasí a zatažené oblohy. To odpovídá i sledování našich partnerů na několika dalších PV elektrárnách v České republice. Jelikož už se podobným sledováním zabýváme řadu let, máme zkušenosti, že toto bývá v každém roce jinak a záleží na počasí v každém roce. Často bývá nejvíce elektrické energie vyrobeno v dubnu, protože tehdy často bývá slunečné počasí, už jsou delší dny a přitom bývá ještě chladno, tedy účinnost přeměny energie je vyšší při nižší teplotě PV panelů. Naopak lokální minimum se obvykle ukazuje v červenci, protože tehdy bývá deštivo zvláště v

první polovině měsíce.

Obr. 4 Systematické měření množství vyrobené elektrické energie na uvedených PV systémech během roku 2010


V tomto uvedeném ročním sledování činí množství vyrobené elektrické energie W = 464,43 kWh/rok u PV systému s pevným sklonem a W = 476,16 kWh/rok u PV systému s proměnným sklonem. Přepočtená hodnota roční výroby elektrické energie na 1 kWp instalovaných PV panelů je Wp = 910,65 kWh/kWp.rok u PV systému s pevným sklonem a Wp = 933,65 kWh/kWp.rok u PV systému s proměnným sklonem. Během letních slunečných dní maximální hodnoty intenzity dopadajícího záření mírně přesahovaly hodnotu 1 000 W.m-2.
Tyto hodnoty odpovídají hodnotám očekávaným v Praze na 50 °sš. Pokud se sklon PV panelů během roku nemění, sklon 35° je zde optimální pro maximální výrobu elektrické energie za celý rok. To odpovídá nastavení na letní provoz, protože tehdy je vyrobené elektrické energie nejvíce. Je vidět, že nastavení většího sklonu v zimním období zvýšilo množství vyrobené energie za celý rok o cca 2,5 %. Možná by při častější změně sklonu bylo navýšení ještě o trochu větší, ale jistě by už nebylo příliš významné. Na obr. 5 jsou příklady průběhu okamžitého výkonu v závislosti na čase během vybraných dní ve sledovaném období s rozdílným sklonem PV panelů. Pro porovnání jsou uvedeny hodnoty vyrobené elektrické energie za příslušný den, které odpovídají ploše pod grafem.

Závěr
Naším cílem byla konstrukce a realizace fotovoltaických systémů s pevnými stojany, a porovnání pevného a proměnného sklonu PV panelů z hlediska množství vyrobené energie za celý rok. Fotovoltaické systémy byly realizovány na České zemědělské univerzitě v Praze, uvedené hodnoty odpovídají předpokladu a jsou i v relaci s hodnotami z větších PV elektráren v České republice. Z naměřených a vyhodnocených dat je vidět, že změna sklonu PV panelů během roku může navýšit množství vyrobené energie nejvýše o několik procent. Jistý význam to tedy má zejména je-li PV systém dobře přístupný a změna sklonu PV panelů nečiní problémy. Pokud by změna sklonu činila problémy, je na zvážení provozovatele, zda se mu změna sklonu během roku vyplatí.


Text: Vladislav Poulek, Martin Libra,
Petr Sedláček, Jan Mareš - Česká zemědělská univerzita v Praze

Späť

 

Pridať komentár

* :
* :
* :
1 + 6 =
Odoslanie formulára