Energy from Sun

Sun is widely recognized as a source of inexhaustible and most environmentally friendly energy sources

Photovoltaic module

Module

Photovoltaic module

It is an basic element of home photovoltaic systems, solar power plants, street lighting, traffic signs, etc.

ttt

ttt

gwarancja-en

Using high quality materials from a well known and valued suppliers and quality our products approved by Institute for Research and Certification VDE, we provide long-term warranty for proper operation of modules and as well as latent defects warranty.

Read more...

technologia-en

Technologia produkcji modułów fotowoltaicznych


about-us-boxTradition and experience of Selfa back to 1932. Started the production of heating elements in Grodek Power Plant. After the war the company was moved to Szczecin. From the beginning, the company has placed great emphasis on the development of new technologies and therefore has developed rapidly acting Technical Department. Engineering staff is able to meet the most demanding customers in terms of electrical heating. Selfa - as the pioneer – introduced domestic oil heaters, infrared heaters and other household appliances. In 2000 the company was converted into a public company. Selfa responds to the needs of the market. Observing the changes in the energy market in Poland, the need of diversification, implementation of new technologies and the need to develop renewable energy sources Selfa Board decided to set up a new manufacturing plant - SOLARVOLT in Stare Czarnowo as well as implementation of the Polish market of photovoltaics. We are expanding our product range in cooperation with universities and research institutes industry.

    • Set with a nominal power 3.36 kWp (Module SV60P-240)
    • 14 pieces
    • Inverter: Powador 3200 TL
    • Wiring: 40 mb
    • Connectors: 2 pieces
    • Area of modules: 23.8 m2
    • Weight of modules: 280 kg
    • The estimated production of electricity:
      3 278 kWh / year
    • PDF Brochure »
    • Set with a nominal power 4.56 kWp (Module SV60P-240)
    • 19 pieces
    • Inverter: Powador 5300 TL
    • Wiring: 40 mb
    • Connectors: 2 pieces
    • Area of modules: 32.3 m2
    • Weight of modules: 380 kg
    • The estimated production of electricity:
      4 448 kWh / year
    • PDF Brochure »
    • Set with a nominal power 6.72 kWp (Module SV60P-240)
    • 28 pieces
    • Inverter: Powador 6600 TL
    • Wiring: 80 mb
    • Connectors: 4 pieces
    • Area of modules: 47.6 m2
    • Weight of modules: 560 kg
    • The estimated production of electricity:
      6 559 kWh / year
    • PDF Brochure »
Technology

SELFA GE S.A. Company has extensive experience in the manufacturing technology of silicon photovoltaic...

Photovoltaic module SV60P

Policrystalline Efficiency: 15%

Inverters

  We offer inverters - the efficiencies of up 99% - working in a wide...

Prev Next

Instalacja PV typu on-grid a instalacja PV typu off-grid

 Heat Transfer and Renewable Sources of Energy 2010Heat Transfer and Renewable Sources of Energy 2010 J. Mikielewicz and A. Stachel (Editors)

 

 

Zbigniew Zapałowicz*), Sławomir Konieczny**)
*)Katedra Techniki Cieplnej, WIMiM
**)Katedra Polityki Gospodarczej i Rynku, WE
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie,
al. Piastów 17, 70-310 Szczecin, Poland
e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Abstrakt: W pracy porównano produkcję energii elektrycznej w instalacjach fotowoltaicznych (PV) typu on-grid i off-grid w czerwcu 2009 roku. Instalacje PV pracują w obiektach należących do Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie (ZUT). Instalacja PV typu on-grid umieszczona jest w budynku Katedry Techniki Cieplnej (KTC), natomiast dwie instalacje PV typu off-grid znajdują się w Ośrodku Szkoleniowo-Badawczym w Zakresie Energii Odnawialnych w Ostoi koło Szczecina (Ostoja).

1. Wprowadzenie

Plany Unii Europejskiej zakładają dynamiczny rozwój fotowoltaiki w bieżącym stuleciu [2]. Plany te z jednej strony wymagają rozwoju nowych ogniw jak i obniżenia kosztów technologii produkcji ogniw i paneli oraz elementów instalacji PV [1]. Z drugiej strony jest konieczne weryfikowanie parametrów pracy tych instalacji w miejscach ich zainstalowania. W Zachodniopomorskim Uniwersytecie Technologicznym (ZUT) już od ponad 11 lat monitorowana jest praca instalacji PV typu on-grid [3] znajdującej się w budynku Katedry Techniki Cieplnej (KTC). Nowe możliwości badawcze zostały stworzone po oddaniu w listopadzie 2008 roku dwóch autonomicznych instalacji PV typu off-grid w Ośrodku Szkoleniowo-Badawczym w Zakresie Energii Odnawialnych w Ostoi koło Szczecina (Ostoja). Instalacje te uruchomiono dzięki środkom finansowym pochodzącym z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach
Programu INTERREG IIIA Polska (Województwo Zachodniopomorskie –
Meklemburgia Pomorze Przednie/Brandenburgia). Celem niniejszej pracy jest porównanie produkcji energii elektrycznej wytworzonej w tych instalacjach w czerwcu 2009 roku w instalacjach obu typów.


2. Badane instalacje PV

Instalacje PV znajdujące się w ZUT w Szczecinie szczegółowo opisano i scharakteryzowano w pracach [4,5]. W niniejszej pracy podane zostaną tylko zasadnicze informacje dotyczące badanych instalacji.

Instalacja typu on-grid składa się z 10 monokrystalicznych modułów PV typu M110 firmy Siemens. Moduły połączone w sposób szeregowo-równoległy i tworzą panel o mocy 1100 Wp. Wytworzony prąd stały przekazywany jest do falownika typu Sunny Boy SWR 850, a następnie do sieci elektroenergetycznej budynku KTC [3].

Instalacje typu off-gird różnią się rodzajem ogniw fotowoltaicznych tworzących moduł. Pierwsza z nich posiada 6 modułów fotowoltaicznych monokrystalicznych typu STP 180S-24/Ac firmy Suntech Power o łącznej mocy 1080 Wp, druga wyposażona jest w 12 modułów fotowoltaicznych cienkowarstwowych CIS typu SCG50 - HV firmy Sulfurcell o łącznej mocy 600 Wp [5]. W obu instalacjach moduły tworzące panel zamontowano na trackerach. Panele nadążają więc za pozornym ruchem słońca po nieboskłonie. Przemieszczanie się paneli jest możliwe tylko w płaszczyźnie wschód-zachód.  Prąd stały wytworzony w instalacjach PV wykorzystuje się do ładowania zestawu akumulatorów słonecznych lub jest on kierowany bezpośrednio do falownika typu Quattro 5000. W falowniku prąd stały jest zamieniany na prąd zmienny. Optymalne warunki pracy instalacji prądu stałego zapewniają regulatory ładowania typu MPPT 100/20-1 (dla modułów monokrystalicznych) i CXN 40 (dla modułów cienkowarstwowych). Monitoring parametrów zestawu akumulatorów każdej z instalacji PV umożliwiają urządzenia typu BMV-501. Pojedynczy zestaw akumulatorów składa się z 12 baterii, a jego napięcie znamionowe wynosi 24V. Pojemność elektryczna zestawu jest równa 800Ah. Każda z instalacji PV pracuje autonomicznie. Obciążenie instalacji PV z modułami cienkowarstwowymi stanowią 2 lampy o łącznej mocy 150W, natomiast obciążenie instalacji PV z modułami monokrystalicznymi 4 lampy o łącznej mocy 300W. Oświetlenie ośrodka jest uruchomiane automatycznie czujnikiem zmierzchowym.


3. Wyniki badań doświadczalnych

W czerwcu 2009 instalacja PV typu on-grid przekazywała w sposób ciągły energię elektryczną do sieci elektroenergetycznej. W dniach od 21 do 23 czerwca wskutek przepięcia w sieci elektrycznej wyłączył się system akwizycji danych. W związku z tym dokładne określenie produkcji energii eklektycznej w tych dniach było nie możliwe. Jednak w przypadku awarii tego systemu program umożliwia określenie skumulowanej ilości wyprodukowanej energii elektrycznej w instalacji PV, tak, że dane te nie są tracone. Instalacje PV typu off-grid pracowały w zasadniczym trybie pracy. W ciągu dnia, wytworzona energia elektryczna była gromadzona w zestawach akumulatorów. W okresie nocnym akumulatory rozładowywały się a energia elektryczna poprzez falownik była przekazywana do systemu oświetlenia ośrodka w Ostoi.

Rysunek 1 przedstawia dzienną produkcję energii elektrycznej w poszczególnych badanych instalacjach PV. Z analizy danych pokazanych na tym rysunku wynika, że są takie dni w miesiącu, gdy ilości energii elektrycznej wytworzonej przez instalacje PV z modułami monokrystalicznymi są porównywalne. Z kolei w niektóre dni widać wyraźnie, ze produkcja energii elektrycznej w instalacji PV z modułami monokrystalicznymi z systemem nadążnym jest wyraźnie większa niż dla instalacji PV stacjonarnej. Instalacja PV z modułami cienkowarstwowymi produkuje około połowę mniej energii elektrycznej niż instalacje z modułami monokrystalicznymi. Oczywiście jest to zrozumiale, bowiem moc zainstalowana tej instalacji około połowę mniejsza niż dwóch pozostałych.

W celu zbadania przyczyn rozbieżności w produkcji energii elektrycznej przez instalacje z panelami monokrystalicznymi sporządzono rys.2-7. W dniu 6 czerwca ilości wytworzonej energii elektrycznej w obu instalacjach były prawie identyczne. Z przebiegu zmiana mocy w czasie (rys.2a) widać, że dzień ten był słoneczny z nieznacznym zachmurzeniem w godzinach przedpołudniowych. Analizując zmiany mocy w czasie dla instalacji PV z modułami monokrystalicznymi w Ostoi widać wyraźnie, że około godziny 10.40 moc wytwarzana gwałtownie malała.

Produkcja energii eletrycznej

Rys.1. Produkcja energii elektrycznej w kWh przez instalację PV w czerwcu 2009: A) z panelem monokrystalicznym w KTC; B) z panelem monokrystalicznym w Ostoi; C) z panelem cienkowarstwowym w Ostoi.

Zależność mocy prądu elektrycznego od czasu

Takie gwałtowne spadki mocy dla tej instalacji były też widoczne na rys.3-4, z tym, że godziny, w których następowało to zjawisko były coraz późniejsze. W dniu 1 czerwca była to godzina 11.37, w dniu 5 czerwca godzina 14.06. Jak wynika z danych na rys.2a, 3a i 4a, analizowane dni charakteryzowały się różnym zachmurzeniem w godzinach przedpołudniowych. Przedpołudnia w dniach  1 i 6 czerwca były raczej słoneczne a w dniu 5 czerwca, jak wynika z rys.4a na niebie było dużo chmur często przesłaniających słonce. Na podstawie przebiegu zmian mocy w czasie pokazanych na rys.2b, 3b i 4b należy więc sądzić, że gwałtowny spadek wytwarzanej mocy jest wynikiem działania regulatora ładowania akumulatorów. Zestaw akumulatorów ulega naładowaniu i w tej właśnie chwili jest on odłączany od instalacji PV. W trakcie dalszej pracy tej instalacji następuje tylko doładowywanie zestawu akumulatorów. Wystąpienie zachmurzenia w godzinach przedpołudniowych wydłuża czas ładowania. To zachowanie się instalacji PV z modułami monokrystalicznymi w Ostoi potwierdzają zmiany mocy wytworzonej w czasie w dniu 13 czerwca. W tym dniu zachmurzeniem przedpołudniem było dość znaczne (rys.5a), stąd też gwałtowny spadek mocy widoczny na rys.5b wystąpił dopiero około godziny 14.08.

Takie zachowanie się instalacji PV typu off-grid z modułami monokrystalicznymi potwierdzają też wyniki analizy dla 7 i 8 czerwca. Dzień 7 czerwca był dniem bardzo pochmurnym, o czym świadczy niewielka produkcja energii elektrycznej pokazana na rys.1 oraz niskie wartości mocy wytworzonego prądu elektrycznego przedstawione na rys.6. Zatem w tym dniu zestaw akumulatorów podłączony do instalacji PV typu off-grid z modułami monokrystalicznymi nie miał szans na naładowanie.

Zależność mocy prądu elektrycznego od czasu Zależność mocy prądu elektrycznego od czasu

Naładowanie tych akumulatorów po jeszcze większym rozładowaniu w skutek użytkowania energii elektrycznej do oświetlenia terenu w nocy z dnia 7 na 8 czerwca było możliwe dopiero w słoneczne przedpołudnie w dniu 8 czerwca.  Jak widać na rys.7b brak jest w tym dniu charakterystycznego spadku mocy w trakcie eksploatacji instalacji PV typu off-grid z modułami monokrystalicznymi. Zatem można wnioskować, że przy tym obciążeniu w celu efektywnego wykorzystania produkcji energii elektrycznej przez tą instalację konieczne byłoby zwiększenie pojemności zestawu akumulatorów. Innym rozwiązaniem jest zwiększenie obciążenia tej instalacji PV.

Na podstawie rys.2c-7c nie stwierdzono charakterystycznego spadku mocy w czasie dla instalacji typu off-grid z panelem cienkowarstwowym w czerwcu 2009. W związku z tym można sądzić, że w przypadku tej instalacji PV dobór pojemności zestawu akumulatorów do obciążania jest prawidłowy.

Na rys.4b, 5b i 7b chwilowe wartości wytwarzanej mocy w godzinach południowych w analizowanych dniach są dużo wyższe niż deklarowana moc zainstalowana instalacji PV typu off-grid z modułami monokrystalicznymi (1080 Wp). Przyczyną tego może być fakt, że deklarowana moc zainstalowana modułu jest określana w pewnych umownych warunkach laboratoryjnych. Warunki te muszą być identyczne dla wszystkich badanych modułów. W miejscu lokalizacji instalacji PV warunki laboratoryjne występują stosunkowo rzadko. Przyczyny rozbieżności można upatrywać także w różnicach indywidualnych charakterystyk energetycznych poszczególnych modułów. Badaniom atestacyjnym poddawany jest jeden wybrany moduł PV. Parametry pozostałych modułów PV muszą być zbliżone do testowanego egzemplarza.

Większa produkcja energii elektrycznej przez instalację PV typu off-grid z modułami monokrystalicznymi w Ostoi w porównaniu z instalacją PV typu on-grid w KTC wynika przede wszystkim z zastosowania mechanizmu nadążnego. Jednak odległość między miejscami pracy instalacji PV wynosząca kilka kilometrów, różny typ modułów w panelach i różne ich obciążenie nie pozwalają na jednoznaczne stwierdzenie na ile zastosowanie mechanizmu nadążnego przyczynia się do zwiększenia produkcji energii elektrycznej przez instalację PV.


4. Wnioski

Na podstawie analizy otrzymanych wyników badań można stwierdzić, że:


a) na efektywność pracy instalacji fotowoltaicznej typu off-gride istotny wpływ ma dobór mocy paneli, pojemności akumulatorów i wartość obciążenia,
b) w dni słoneczne w czerwcu 2009 instalacja typu off-gride z panelami monokrystalicznymi pracowała bardzo nieefektywnie; natomiast efektywność tej instalacji wyraźnie poprawiała się w dni pochmurne,
c) instalacja typu off-gride z panelami cienkowarstwowymi w czerwcu 2009 pracowała poprawnie,
d) nie można jednoznacznie wykazać na ile system nadążny panelu PV zwiększa produkcję energii elektrycznej przez instalacje PV,
e) chwilowe moce wytwarzane przez panel PV mogą wyższe od wartości mocy zainstalowanych, co może być spowodowane przede wszystkim różnicą warunków w miejscu pracy instalacji w porównaniu z warunkami laboratoryjnymi.

5. Bibliografia
  1. Kazmerski L.L.: Photovoltaics at tipping point: taking us from the evolutionary to the revolutionary. Renewable Energy. Innovative Technologies and New Ideas. Eds. Chwieduk D., Domański R., Jaworski M. Warsaw 2008. pp.202-214.
  2. Klugmann-Radziemska E.: Fotowoltaika – sposób na bezpieczeństwo energetyczne. Czysta Energia, nr 5, 2009, s.34-36.
  3. Zapałowicz Z.: Ocena parametrów pracy instalacji fotowoltaicznej z modułami monokrystalicznymi. Rynek Energii, nr 2 (81) 2009, s.65-68.
  4. Zapałowicz Z., Rogalska P., Batko B., Dawidowski J.B.: Instalacje słoneczne w Ośrodku Szkoleniowo-Badawczym w Zakresie Energii Odnawialnej w Ostoi. Inżynieria Rolnicza, nr 1 (110), Kraków 2009, s.361-367.
  5. Zapałowicz Z., Konieczny S.: Analiza parametrów pracy instalacji fotowoltaicznych w Zachodniopomorskim Uniwersytecie technologicznym w Szczecinie, Praca w redakcji czasopisma Instal.

Źródło: Proceedings of the XIIIth International Symposium on Heat Transfer and Renewable Sources of Energy 2010, Wydawnictwo Uczelniane ZUT w Szczecinie, pp. 165-170, ISBN 978-83-7663-035-9

Knowledge and quality backed by certificates

Our products meet European requirements and Declaration of Conformity. Check!

sma