ANALIZA OPŁACALNOŚCI PRODUKCJI ENERGII Z MIKROIN- STALACJI OZE W BUDYNKU MIESZKALNYM Autorzy: Jarosław Dąbrowski, Edward Hutnik ("Rynek Energii" - czerwiec 2015) Słowa kluczowe: energia odnawialna, fotowoltaika, instalacja fotowoltaiczna, opłacalność ekonomiczna Streszczenie. W artykule przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych dla mikroinstalacji odnawialnych źródeł energii (mała instalacja fotowoltaiczna znajdująca się w pobliżu Wr ocławia) podczas dwunastu miesięcy 2014 r. Na podstawie badań i analiz określono opłacalność wykorzystania dwóch różnych instalacji fotowolta- icznych typu on-grid, do produkcji energii elektrycznej w budynku mieszkalnym jednorodzinnym. Przeanalizowano wpływ nowych uregulowań prawnych i systemu wsparcia (ustawa z dnia 20 lutego 2015 r. o odnawialnych źródłach energii.) na atrakcyjność, promowanego w nowelizacji prawa energetycznego, rozwoju produkcji energii rozproszonej m.in. z instalacji fotowoltaicznych. Z przeprowadzonych analiz i obliczeń wyni- ka, że nowy system wsparcia, który ma wejść w życie od 1 stycznia 2016 r. spowoduje, że rozproszona produk- cja energii elektrycznej w budynkach mieszkalnych jednorodzinnych, przez mikroinstalacje fotowoltaiczne bę- dzie opłacalna. 1. WSTĘP 11 września 2013 r. weszła w życie nowelizacja ustawy Prawo energetyczne oraz niektórych innych ustaw, czyli tzw. mały trójpak energetyczny. W Dz.U. 2013 poz. 984 z dnia 27 sierp- nia 2013 [1] wprowadzono m.in. kategorię mikroinstalacji OZE i określ ono warunki, na ja- kich będzie można je instalować i użytkować. Według wyżej wymienionego rozporządzenia definicja mikroinstalacji jest następująca: „mikroinstalacja – odnawialne źródło energii, o łącznej mocy zainstalowanej elektrycznej nie większej niż 40 kW, przyłączone do sieci elek- troenergetycznej o napięciu znamionowym niższym niż 110 kV lub o łącznej mocy zainsta- lowanej cieplnej nie większej niż 120 kW”. Jeżeli podmiot, który się ubiega o przyłączenie mikroinstalacji do sieci dystrybucyjnej przyłą- czony jest do sieci jako odbiorca końcowy, a moc zainst alowanej mikroinstalacji, o przyłą- czenie której ubiega się ten podmiot, nie będzie większa niż podana w warunkach przyłącz e- nia, wtedy przyłączenie mikroinstalacji do sieci przedsiębiorstwa energetycznego odbywa się na podstawie zgłoszenia złożonego w tym przedsiębio rstwie. Operator systemu dystrybucyj- nego elektroenergetycznego ponosi koszty instalacji układu pomiarowo-rozliczeniowego i układu zabezpieczającego. Dla reszty przypadków przyłączenie mikroinstalacji do sieci dys- trybucyjnej odbywa się na podstawie umowy o przyłączenie do sieci. Lokalny dostawca (tzw. sprzedawca z urzędu) jest zobowiązany zakupić energię elektryczną, która zostanie wytworzona w mikroinstalacji po cenie w wysokości 80% średniej ceny sprze- daży energii elektrycznej w poprzednim roku kalendarzowym. Cenę tą oblicza Prezes Urzędu
14
Embed
ANALIZA OPŁACALNOŚCI PRODUKCJI ENERGII Z MIKROIN- … · Słowa kluczowe: energia odnawialna, fotowoltaika, instalacja fotowoltaiczna, opłacalność ekonomiczna Streszczenie. W
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
ANALIZA OPŁACALNOŚCI PRODUKCJI ENERGII Z MIKROIN-
STALACJI OZE W BUDYNKU MIESZKALNYM
Autorzy: Jarosław Dąbrowski, Edward Hutnik
("Rynek Energii" - czerwiec 2015)
Słowa kluczowe: energia odnawialna, fotowoltaika, instalacja fotowoltaiczna, opłacalność ekonomiczna
Streszczenie. W artykule przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych dla mikroinstalacji odnawialnych
źródeł energii (mała instalacja fotowoltaiczna znajdująca się w pobliżu Wrocławia) podczas dwunastu miesięcy
2014 r. Na podstawie badań i analiz określono opłacalność wykorzystania dwóch różnych instalacji fotowolta-
icznych typu on-grid, do produkcji energii elektrycznej w budynku mieszkalnym jednorodzinnym.
Przeanalizowano wpływ nowych uregulowań prawnych i systemu wsparcia (ustawa z dnia 20 lutego 2015 r. o
odnawialnych źródłach energii.) na atrakcyjność, promowanego w nowelizacji prawa energetycznego, rozwoju
produkcji energii rozproszonej m.in. z instalacji fotowoltaicznych. Z przeprowadzonych analiz i obliczeń wyni-
ka, że nowy system wsparcia, który ma wejść w życie od 1 stycznia 2016 r. spowoduje, że rozproszona produk-
cja energii elektrycznej w budynkach mieszkalnych jednorodzinnych, przez mikroinstalacje fotowoltaiczne bę-
dzie opłacalna.
1. WSTĘP
11 września 2013 r. weszła w życie nowelizacja ustawy Prawo energetyczne oraz niektórych
innych ustaw, czyli tzw. mały trójpak energetyczny. W Dz.U. 2013 poz. 984 z dnia 27 sierp-
nia 2013 [1] wprowadzono m.in. kategorię mikroinstalacji OZE i określono warunki, na ja-
kich będzie można je instalować i użytkować. Według wyżej wymienionego rozporządzenia
definicja mikroinstalacji jest następująca: „mikroinstalacja – odnawialne źródło energii, o
łącznej mocy zainstalowanej elektrycznej nie większej niż 40 kW, przyłączone do sieci elek-
troenergetycznej o napięciu znamionowym niższym niż 110 kV lub o łącznej mocy zainsta-
lowanej cieplnej nie większej niż 120 kW”.
Jeżeli podmiot, który się ubiega o przyłączenie mikroinstalacji do sieci dystrybucyjnej przyłą-
czony jest do sieci jako odbiorca końcowy, a moc zainstalowanej mikroinstalacji, o przyłą-
czenie której ubiega się ten podmiot, nie będzie większa niż podana w warunkach przyłącze-
nia, wtedy przyłączenie mikroinstalacji do sieci przedsiębiorstwa energetycznego odbywa się
na podstawie zgłoszenia złożonego w tym przedsiębiorstwie. Operator systemu dystrybucyj-
nego elektroenergetycznego ponosi koszty instalacji układu pomiarowo-rozliczeniowego i
układu zabezpieczającego. Dla reszty przypadków przyłączenie mikroinstalacji do sieci dys-
trybucyjnej odbywa się na podstawie umowy o przyłączenie do sieci.
Lokalny dostawca (tzw. sprzedawca z urzędu) jest zobowiązany zakupić energię elektryczną,
która zostanie wytworzona w mikroinstalacji po cenie w wysokości 80% średniej ceny sprze-
daży energii elektrycznej w poprzednim roku kalendarzowym. Cenę tą oblicza Prezes Urzędu
Regulacji Energetyki i corocznie publikuje. Obecnie obowiązująca cena została ogłoszona w
komunikacie Prezesa Urzędu Regulacji Energetyki z dnia 31 marca 2014 r. [2].
Obecna stawka odkupu energii elektrycznej, wyprodukowanej w mikroinstalacji (instalacja
fotowoltaiczna), nie zachęca potencjalnych inwestorów do budowy tego typu instalacji z po-
wodu braku opłacalności ekonomicznej tej inwestycji [3]. Jednak dnia 20 lutego 2015 r. zo-
stała przegłosowana poprawka przez Sejm RP do ustawy o odnawialnych źródłach energii [4].
Część przepisów, m. in. dotyczących nowych form wsparcia wytwórców energii z odnawial-
nych źródeł energii (rozdział 4) ma wejść w życie 1 stycznia 2016 r. i może przyczynić się do
opłacalności inwestowania w małe przydomowe elektrownie fotowoltaiczne.
2. CEL I ZAKRES BADAŃ
Celem badań było określenie opłacalności wykorzystania dwóch instalacji fotowoltaicznych,
które produkując energię elektryczną na potrzeby budynku mieszkalnego nadwyżkę odpro-
wadzą do zewnętrznej sieci elektroenergetycznej.
W pierwszej kolejności badaniom poddano małą instalację fotowoltaiczną (nr 1 o mocy 585
WP), która pozyskuje energię odnawialną z promieniowania słonecznego do produkcji energii
elektrycznej. Badania przeprowadzono dla jednego roku kalendarzowego, przy występują-
cych lokalnych warunkach pogodowych, na przykładzie okolic Wrocławia. Następnie na pod-
stawie przeprowadzonych badań dla instalacji nr 1 wyznaczono, poprzez analogię, produkcję
energii elektrycznej dla większej instalacji (nr 2 o mocy 2000 WP). Na podstawie pozyska-
nych wyników badań i założeń przeanalizowano opłacalność inwestycji dla różnych warian-
tów wykorzystania energii elektrycznej, wyprodukowanej przez te dwie instalacje fotowolta-
iczne.
3. STANOWISKO BADAWCZE
W 2012 r. wykonane zostało stanowisko badawcze w budynku mieszkalnym jednorodzin-
nym. Na dachu budynku i w pomieszczeniu technicznym zamontowano instalację fotowolta-
iczną typu on-grid, która podłączona została do sieci elektroenergetycznej. Instalacja produ-
kuje w sposób ciągły energię elektryczną i przekazuje bezpośrednio do instalacji wewnętrznej
budynku. W tego typu instalacjach liczba zamontowanych modułów fotowoltaicznych nie
musi być dopasowana do zapotrzebowania na energię elektryczną budynku. Prąd jest produ-
kowany przez instalację na zapotrzebowanie budynku z pewnym niedoborem lub nadwyżką,
zależnie od zapotrzebowania na moc przez budynek i chwilową moc przekazywaną przez
instalację. Nadwyżka, która nie zostanie zużyta na własne potrzeby obiekty przekazywana jest
do sieci zewnętrznej.
Stanowisko badawcze wykonano z kompletnego typowego zestawu fotowoltaicznego oraz
wyposażono w aparaturę pomiarową. Dwa główne elementy instalacji fotowoltaicznej to in-
werter i moduły fotowoltaiczne. Pierwszym elementem jest inwerter Soladin 600. Wytworzo-
ny w ogniwach fotowoltaicznych prąd stały przekazywany był kablami elektrycznymi do in-
wertera. Zadaniem inwertera było przetwarzanie prądu stałego DC uzyskanego z ogniw foto-
woltaicznych na prąd zmienny AC (napięcie 230 V i częstotliwość 50 Hz). Wytworzony prąd
zmienny przesyłany był do elektrycznej sieci wewnętrznej budynku.
Rys. 1. Pomieszczenie techniczne wyposażone w inwerter (1) i licznik energii elektrycznej (10).
Poniżej przedstawiono podstawowe dane techniczne inwertera Soladin 600 (rys. 1):
efektywność – 91%,
moc wyjściowa nominalna – 525 W,
maksymalny prąd wyjściowy – 2,25 A.
Drugim głównym elementem instalacji są trzy moduły fotowoltaiczne (monokrystaliczne)
Vitovolt 200 (rys. 2) o mocy znamionowej Pmax = 3 · 195 WP = 585 WP i powierzchni 3 · 1,28
m2 = 3,84 m
2. Moduły zainstalowane zostały na połaci dachowej południowej w taki sposób,
że otaczające drzewa i budynki nie powodowały ich zacienienia przez cały cykl badań – 12
miesięcy. Orientacja położenia ogniw względem kierunku południowego wynosi 11,5o skie-
rowania w stronę kierunku wschodniego, a nachylenie względem powierzchni terenu 42o.
Rys. 2. Widok południowej połaci dachu budynku z zamontowanymi modułami fotowoltaicznymi
Dla standardowych warunków kontrolnych (temperatura ogniwa 25oC i promieniowanie sło-
neczne 1000 W/m2) przedstawiono poniżej dane techniczne dla modułu Vitovolt 200
(M195SA):
spadek wydajności po 25 latach do 80%,
maksymalny prąd znamionowy 15 A,
maksymalne napięcie systemowe 1000 V;
współczynnik sprawności modułu 15,3%,
prąd zwarciowy – 5,69 A,
napięcie jałowe – 45,5 V,
natężenie elektryczne przy mocy maksymalnej w warunkach standardowych – 5,33 A,
napięcie przy mocy maksymalnej w warunkach standardowych – 36,6 V,
tolerancja mocy – 0/+5%,
moc znamionowa – 195 WP.
4. METODYKA BADAŃ
Badania zostały przeprowadzone od 1 stycznia 2014 r. do 31 grudnia 2014 r. (dwanaście
miesięcy 2014 r.). Dane pomiarowe z liczników energii elektrycznej odczytywano każdego
ostatniego dnia miesiąca o godzinie 2400
, po zakończeniu miesięcznego poboru prądu w bu-
dynku.
Dwa główne elementy pomiarowe, zainstalowane na stanowisku badawczym, to liczniki
energii elektrycznej:
licznik 1 – AEG C114UR1 zainstalowany w złączu kablowym budynku,