Fotonaponski sistemi i solarni kolektori - proračun solarne elektrane

ДИПЛОМСКИ РАД

Руководилац рада : Кандидат : Др Владица Мијаиловић Марко Младеновић 555 / 2009

Чачак , новембар 2011

РЕПУБЛИКА СРБИЈА

УНИВЕРЗИТЕТ У КРАГУЈЕВЦУ

ТЕХНИЧКИ ФАКУЛТЕТ У ЧАЧКУ

ДИПЛОМСКИ РАД

ФОТОНАПОНСКИ СИСТЕМИ И СОЛАРНИ КОЛЕКТОРИ

Руководилац рада : Студент : Др Владица Мијаиловић Марко Младеновић 555 / 2009

Чачак , новембар 2011

РЕПУБЛИКА СРБИЈА

УНИВЕРЗИТЕТ У КРАГУЈЕВЦУ

ТЕХНИЧКИ ФАКУЛТЕТ У ЧАЧКУ

редни број идентификациони број тип записа штампани материјал врста рада дипломски рад аутор Марко Младеновић ментор проф. др Владица Мијаиловић наслов рада ФОТОНАПОНСКИ СИСТЕМИ И СОЛАРНИ

КОЛЕКТОРИ година 2011 научна установа Технички Факултет у Чачку место и адреса Чачак , Светог Саве 65 научна област техничке науке научна дисциплина електроенергетика извод из рада 1. опис фотонапонских система и колектора

2. предлог пројекта 3. анализа економске исплативости

/ -3

/

___________________________________________ : __________ , : ________________________________________________________ , : ________________________________________________________________ , / : ________________________________ _________________________________________________________________________ : _______________________________________________________________ : _________________________________________________________ :

1. ______________________________________________ , 2. ______________________________________________, 3. ______________________________________________,

_____________ . _____ , ________ , ______ . ,

, : _______________ ( _________ ). : : __________________________ 1.__________________________, 2.__________________________, . 3. __________________________,

1

1. ........................................................................................................................................................ 2

2. ............................................................ 4

3. ................................................................................................................. 6

3.1 ........................................................................................................ 6

3.2 ....................................................................................... 7

3.3 ................................................................................................... 10

3.4 ( , ) ........................................ 12

4. ............................................................................................. 16

4.1 ............................................................................................... 16

4.2 ( ) ...................................................................... 17

4.3 ............................................................................................................................ 18

4.4 CdTeS ........................................................................................................................................ 18

4.5 GaAs .......................................................................................................................................... 18

5. . .............................. 19

5.2 ........................................................................................... 19

5.2 ..................................................................................................................... 21

6. ....................................................................... 24

6.1 ..................................................................................................................................... 24

6.2 ................................................................ 25

7. ............................................................ 26

7.1 ................................................. 26

7.2 ...................................................................................................................................... 28

7.2.1 .................................................................................................. 29

7.3 O ................................................................................................................................ 29

7.4 ................................................................................................................... 29

7.5 ........................................................................................................................ 30

7.6 ............................................................................................................. 31

7.7 ................................................................................ 31

8. ..................................................................................................................... 34

8.1 ..................................................................................................................................... 34

8.2 ...................................................................................................... 35

9. ........................................................................................................................................... 37

10. ................................................................................................................................... 37

2

1.

. , , ,

. . ,

16. .

1839, 1 . ( ) ,

. , . ,

, .

2 (1873) , ,

, .

3 , 1887. .

, , UV .

nnalen der Physik. Kao ,

– . , ,

.

4. - , ,

, , , U, .

( ), , , , .

. ( . ), :

1 Alexandre Becquerel (1820-1891) 2 Whillooghby Smith (1828-1891) 3 Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894)4 Alexandr Stoletov (1839-1896)

3

1. UV ; 2. (1897.

5 , , 1903. );

3. .

6 1905, 1921. .

, ,

, , , (1954). (Bell Labs)

(silicon photovoltaic cell).

, , ,

.

5 Joseph Thomson (1856 1940)6 Albert Einstein (1879 1955)

6

3.

.

. photovoltaic volt – ,

.

, ?

.

3.1

5. 6.

, , 5, .

, .

, , 6. 6

( ) . ,

. , .

, , . .

, .

, , . ?

, ,

, ,

..........

G

7

. , , . .

7 1902. ( 1905. ) :

1. ;

2.

. , :

(3.1)

. . , ,

. , ,

. ,

. , 10 , 54

.

3.2 1905.

. : „ , .

.“. . ,

. . .

. . ,

, . ,

7 Lénárd Fülöp Eduárd Antal (1862-1947)

8

. :

1 = +

(3.2)

a . . .

– , .

, – , , .

U ,

(1.2) E0 :

(3.3) O ,

. ,

. – ,

. , . ,

. ,

. . ,

. .

, , .

, . .

.

9

. , .

,

, .

.

. , ,

.

, .

. ,

, . , ,

. , , .

, - . - , . 7 . , , .

. ,

, . . e Si-c

, , .

..........

G

7.

12

100 % :

- 3% - 23% ,

, - 32% , ( ) - 8,5% - 0,5% , - =13% .

(1 W/m2 25 C)

3 [ ] 0,5 [V], 1,5-1,7 [Wp] .

3.4 ( , )

, . ,

, .

, , . ,

, . .

- .

, , – :

(3.4)

– ; – ; – . 1.4 :

(3.5)

– ; – ; – . je

. 1.5 . :

(3.6)

14

36 4 , 0,5 1m2.

, . ,

, 13.

, ; .

. , .

.

. ,

. 10 .

, , . ,

, . :

,

, .

14. , :

14.

10 By-pass diode

15

- , - - -

- ( , .) - ,

, .

.

16

4.

4.1

, :

- , - . 11

( . ), 13 – 20 cm 200 cm . , 200 – 250 μm,

, .

14 17 %, .

3,5 – 4 €/W. (

15).

15. 16.

- ( 16),

.

11 , ,

18

. :

CdTeS ( – ) GaAs ( – ) CIS, CIGS, CIGSS ( , )

4.3

(a – Si ) ( . ) ,

. . „ “ .

. , 5 6 %.

4.4 CdTeS

CdTeS (CdTe) (CdS) - . , 10 11 %.

, . 1,5 2,2 €/W.

4.5 GaAs

GaAs , 25 – 30 %.

- .

20

, , 10%.

, , . ,

:

(5.1) –

, – ( , , ).

, 0,75 – 0,85. ,

– , – , S –

. SCHOTT

, 180 W. : TA 2

SCHOTT PERFORM™ MONO

180 W 44,8 V

36,2 V

4,97 A 5,4 A m 1,62 0,81

: 1000W/m2, T=25 C

130 W 39,3 V 32,9 V

3,95 A 4,3 A m 1,62 0,81

: 800W/m2, T=20 C ,

, :

3

-0,44

-0,33

+0,03 ,

, (5.1) :

(5.2)

21

5.2

90 . ,

. 23,5 ( ) . ,

90 , 20/21 22/23 .

, (

) , :

(5.3)

– , – .

,

. , , .

, , , , :

(5.4)

– , 1. 1. , 28 . ,

, .

, - -

. - ,

45 ( - 20km ),

, - :

21.

23

(5.5)

: – (

) ; – .

23 24

, ,

. 7%.

, , 24, , .

24

6.

, : .

, .

, . .

,

.

, :

= – (6.1)

: – , (

) ; – ; –

.

(6.1) .

, . , .

6.1

, – , – , – - ,

. , , :

(6.2)

– = – , – , – , .

:

25

(6.3)

: – , – ( ). ,

, . , .

6.2

, . 25

. :

- ( -

) ; - , ,

100% .

, ,

. 1 2 % ( )

. (

).

26

7.

, .

. ,

. , ,

, . , , .

, ,

.

, NiCd 100 Ah 170€, 100 W.

7.1

, . , .

25. Photovoltaic GIS

: RET SCREEN12, PVWATTS13 , , ,

12 http://www.retscreen.net13 http://rredc.nrel.gov/solar/calculators/PVWATTS/version1

27

Photovoltaic Geographical Information System14. PVWATTS ( ), .

25 PVGIS, : T 4

PV tehnology - crystalline silicon - CIS - CdTe

crystalline silicon

Installed peak power [W] 3 Estimated system losses

[%] 0 – 100 12

Mounting position - Free standing - Building mounted

Free standing

Slope [ ] 0 – 90 21 Azimuth [ ] 0 – ±90 0

Tracking options 2 –axis , :

Ed – . - [kWh] ;

Em – . - [kWh] ;

Hd – [kWh·m-2] ; Hm – [kWh·m-2]

Total for year Em. 3 kWp,

3550 kWh. -

, - (5.3) :

, - , -

.

, , .

26. PVGIS

, . ,

.

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

28

– , 16 . 22 .

45 , 15.

90%, 3195 kWh.

7.2 Zhejiang University, ZDNY-80C, 80 W , 3200/80 = 40 .

, 20 20, . :

: 80 W :

:

: 12 V : 6 VMPP : 22 V IMPP

16 : 6,8

: 600 V T : - 0,43 % / C

: - 0,107 V/ C

. , .

,

(5.5) :

. :

: MPP : MPP :

, , 20% ,

.

15 PVGIS 16 , 3530 kWh16 MPP - maximum power point – 17

29

7.2.1 MPP : MPP :

: :

MPP : MPP :

7.3 O ,

PWM , . , .

Danfoss, ULX 3600. MPP. :

DC : o 3600 W o 310 V o 180 – 350 V o 100 V o 600 V

AC : o 235±5% V o 50±5 Hz o 3300 W

K , . 1100€ + ,

.

7.4 , + –

1 m. 6 2,5 mm2. T

IEC , 600/1000 V, 35 ( ).

, 70 C, , :

0,9 .

29A .

30

2,5 mm2. , 240 V,

. .

27. ,

, ,

. 2,5 mm2, o + – , a .

, . 3 m.

7.5

3%. : : : :

:

+

31

.

7.6 27,

, , , .

, SPD, .

, .

.

3200/240=13,33 , 16 .

7.7 , :

5 . 1 ZDNY-80C 40,00 22.000,00 880.000,002 Danfoss ULX 3600 1,00 112.000,00 112.000,003 20 30 mm 6m 8,00 700,00 5.600,004 Draka 3x2,5mm² m 30,00 60,00 1.800,005 Draka 1x2,5mm² m 20,00 20,00 400,006 0 1 2,00 700,00 1.400,007 32 15 mm m 30,00 70,00 2.100,00

1.003.300,00 18% 1.183.894,00

3.11.2011 101,92 1 €, 11.721,00 €, - . ,

- , 10% , 9.933,00 €. ,

- . , RETSCREEN.

18 :

33

( ) Energetski model. , ,

. , ,

21 , : 1. 2. (

20% ) 3. ,

, . ,

, feed-in 23

- , :

29.

, ,

7500 €, 64% , 22000 €, 187% . .

35

8.2 , RETSCREEN . ,

: Tip projekta Grejanje. Tehnologija Solarni greja

vode. Tip mreže Tip analize . Pogledati klimatske uslove za lokaciju.

. , , .

, ( ) Energetski model. ,

:

32.

33, 9,4

, . , 15 , 4000 €, 135% . , .

36

33. ,

37

9.

O , .

( ), .

,

. , .

, , .

10. [1] , , , , 2011 [2] , , , , 2002 [3] Antonio Luque, Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, John Willey and sons London , 2009 [4] Solar energy international, Photovoltaics: Design and Installation Manual, Cannada 2006 [5] France Lansier, Photovoltaic Engineering Handbook, A.Hillger , 1990 [6] Rogger A. Messenger, Photovoltaic system engineering, CRC Press, 2002 [7] Stuart R. Wenham, Applied photovoltaics, University of California, 2011 [8] Photovoltaic plants, ABB [9] : http://re.jrc.ec.europa.eu/esti/index_en.htm [10] http://en.wikipedia.org/wiki/Photovoltaic_system