VIESMANN VITOVOLT Projektavimo instrukcija VITOVOLT Fotovoltiniai (PV) moduliai elektrai gaminti su saule Vitovolt 100, stiklo-substrato-plėvės modeli

Transkriptas

1 VIESMANN VITOVOLT Projektavimo instrukcija VITOVOLT Fotovoltiniai (PV) moduliai elektrai gaminti su saule Vitovolt 100, stiklo-substrato-plėvės modelis Vitovolt 200, modelis su grūdintu stiklu 6/2009

2 Turinys Turinys 1. Fotovoltaikos pagrindai 1.1 Finansavimo galimybės Leidimas, draudimai, techninis aptarnavimas ir kontrolė... 3 Statybos leidimas... 3 Draudimai... 4 Techninis aptarnavimas ir kontrolė Fotovoltinė sistema... 4 Fotovoltinis elementas fotovoltinis modulis saulės energijos generatorius... 4 Saulės spinduliuotė... 6 Nukreipimo, nuolydžio ir šešėliavimo įtaka... 6 Pagamintos elektros naudojimas... 7 Iš saulės energijos gautos elektros tiekimas į viešąjį el. tinklą... 8 Žaibosauga Techniniai duomenys 2.1 Techniniai fotovoltinio modulio duomenys Techniniai inverterio duomenys Naudingos veikos koeficientas Galios reguliavimas Elektros jungtis Nuoroda dėl saugiklių Inverterių panaudojimas Tiekimo koncepcija Inverterio parinkimas Fotovoltinių modulių montavimo variantai ir sąlygos 3.1 Įrengimas Įrengimo galimybės Ploto poreikio apskaičiavimas Tvirtinimo sistemos Šlaitiniai stogai montažas ant stogo Plokšti stogai Bendrosios montažo nuorodos Priedai Priedas 5.1 projektavimą ir įrengimą Žingsniai iki saulės jėgainės Projektavimo klausimynas Projektavimo pavyzdys Žodynas VIESMANN VITOVOLT

3 Fotovoltaikos pagrindai 1.1 Finansavimo galimybės Užmokesčio už energijos tiekimą dydis priklauso nuo sistemos eksploatacijos pradžios metų. Jį energijos tiekimo įmonė moka sistemos eksploatuotojui 20 naudojimo metų plius eksploatacijos trukmė eksploatacijos pradėjimo metais. Nuo įsigaliojo Vokietijos Federacinės Respublikos vyriausybės priimta Atsinaujinančių energijos šaltinių įstatymo (EEG) pataisas, kurioje, atsižvelgiant į technologinę pažangą, buvo patvirtinta didesnė degresija. Jeigu rinka (naujai įrengta galia) per metus auga stipriau arba silpniau, nei apibrėžtas augimo koridorius, sekančiais metais degresija vienu procentiniu tašku padidinama arba sumažinama (žr. tolesnę lentelę). Išsamią informaciją rasite adresu (priemokos [Fördermittel] > Federacijos rėmimo programos [Förderprogramme des Bundes] >, atsinaujinančių energijos šaltinių įstatymas [Erneuerbare-Energien-Gesetz]). Lentelėje parodyti pagal sistemos galią ir įrengimo vietą sugrupuoti užmokesčio tarifai. Daugiau informacijos ar bendrųjų sąlygų pateikta Atsinaujinančios energijos įstatymą (EEG) papildančios laikinosios fotovoltaikos tvarkos 11 str. 1 Minimalus užmokestis ct/kwh nuo (garantuotas užmokestis 20 metų plius įrengimo metai) pagal Vokietijos EEG įstatymą Įrengimo metai Sistemos ant (prie) pastatų arba ekranų nuo triukšmo < 30 kwp kwp > 100 kwp ,01 40,91 39,58 Rinkos augimas 2009 < 1,0 1,0-1,5 > 1,5 < 1,0 1,0-1,5 > 1,5 < 1,0 1,0-1,5 > 1,5 (GWp) ,00 (-7 %) 39,57 (-8 %) 39,14 (-9 %) 38,05 (-7 %) 37,64 (-8 %) 37,23 (-9 %) 36,02 (-9 %) 35,62 (-10 %) 35,23 (-11 %) Rinkos augimas 2010 < 1,1 1,1-1,7 > 1,7 < 1,1 1,1-1,7 > 1,7 < 1,1 1,1-1,7 > 1,7 (GWp) 2011 *1-8 % -9 % -10 % -8 % -9 % -10 % -8 % -9 % -10 % Rinkos augimas 2011 < 1,1 1,2-1,9 > 1,9 < 1,1 1,2-1,9 > 1,9 < 1,1 1,2-1,9 > 1,9 (GWp) 2012 *1-8 % -9 % -10 % -8 % -9 % -10 % -8 % -9 % -10 % Įrengimo metai Laukų sistemos ,94 Rinkos augimas 2009 < 1,0 1,0-1,5 > 1,5 (GWp) ,07 (-9 %) 28,75 (-10 %) 28,43 (-11 %) Rinkos augimas 2010 < 1,1 1,1-1,7 > 1,7 (GWp) 2011 *1-8 % -9 % -10 % Rinkos augimas 2011 < 1,1 1,2-1,9 > 1,9 (GWp) 2012 *1-8 % -9 % -10 % Kreditų su palankiomis palūkanomis, skirtų atsinaujinantiems energijos šaltiniams naudoti, įskaitant tiesiogiai dėl sistemos naudojimo reikalingus darbus su esančiais ar naujais gyvenamaisiais pastatais, galima prašyti iš kredito instituto Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) CO 2 mažinimo programos rėmuose. Pagal šią programą finansuojamos kartu elektrą ir šilumą gaminančios sistemos (kogeneracinės elektrinės), šilumos siurbliai, šiluminės saulės kolektorių sistemos, biomasės ir biodujų sistemos, fotovoltinės sistemos, geoterminės sistemos, šilumokaičių ir rekuperacijos sistemų instaliavimas. Galimas derinimas su kitomis priemokomis, jeigu priemokų suma neviršija sąnaudų sumos. Adresai Informacijos skyrius Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) iz@kfw.de Informacijos skyrius Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) Postfach D Berlin Telefonas: 030 / Faksas: 030 / Tačiau finansavimo paraiškų negalima pateikti tiesiogiai KfW, jos pateikiamos per Jus aptarnaujantį banką ar įgaliotą banką. Viessmann pagal kooperacinę sutartį su banku Deutsche Umweltbank siūlo paprastai ir nebiurokratiškai sutvarkyti PV sistemos finansavimo procedūrą. Informaciją rasite adresu Kai kurios savivaldybės ir energijos tiekimo įmonės siūlo papildomas priemokas PV sistemoms įrengti. 1.2 Leidimas, draudimai, techninis aptarnavimas ir kontrolė Statybos leidimas Leidimai fotovoltinėms sistemoms išduodami remiantis atitinkamos šalies statybų taisyklėmis. Taip pat reikia atsižvelgti ir į savivaldybės reikalavimus. Ant šlaitinių stogų montuojamoms fotovoltinėms sistemoms dauguma atvejų atskiro leidimo nereikia. Tačiau gali galioti kitokios vietinės taisyklės (pvz., detalusis statybų planas) ir paminklų apsaugos reikalavimai. Informaciją apie tai teikia kompetentinga statybų inspekcija. *1 Praėjusių metų užmokesčio vertė minus procentinė vertė, atitinkanti praėjusių metų rinkos augimą VITOVOLT VIESMANN 3

4 1 Fotovoltaikos pagrindai (tęsinys) Draudimai Kadangi į fotovoltinę sistemą investuojama palyginus nemaža suma, rekomenduojama ją atitinkamai apdrausti. Ypatingai jeigu sistema finansuota kreditu, draudimas saugo nuo turtinės žalos. Privalomoji civilinė atsakomybė Statybų rangovas ar eksploatuotojas atsako už sistemos įrengimo ir eksploatacijos padarytą žalą kitiems. Šią riziką galima padengti privalomosios civilinės atsakomybės draudimu. Tai padaryti būtų paprasčiausia, įtraukiant į privatų privalomosios civilinės atsakomybės draudimą, tačiau reikėtų, kad draudikas patvirtintų šią draudiminę paslaugą. Gaminantys elektros energiją subjektai oficialiai laikomi verslininkais, taigi nebe privačiais asmenimis. Energijos tiekimo žala, taigi žala, kuri atsiranda pas energijos tiekėją, paprastai tuo nėra padengta ir gali būti papildomai apdraudžiama eksploatuotojo privalomuoju civilinės atsakomybės draudimu. Jeigu sistema eksploatuojama ant tretiesiems asmenims priklausančių pastatų stogų, reikėtų atkreipti dėmesį, kad į draudiminę paslaugą būtų įtraukta žala nuomojamiems daiktams ir palaipsninė žala. Montavimo draudimas Kol trunka statybos, apdrausti daiktai yra apdrausti stichinių nelaimių, montavimo klaidų ir vagystės atveju. Čia draudikas atlygina remonto ir pakartotinio įsigijimo išlaidas, dažniausiai numatydama palyginus didelę besąlyginę išskaitą. Šis draudimas visų pirma tinkamas statantiesiems savo jėgomis, nes instaliuojančiosios įmonės tam jau turi sudarusios įmonės privalomosios civilinės atsakomybės draudimo sutartį. Tačiau taip vadinamas darbas kreivom rankom čia neapdraustas. Techninis aptarnavimas ir kontrolė Iš principo fotovoltinė sistema yra tokia technika, kuriai techninio aptarnavimo praktiškai nereikia. Energija išgaunama vien tik elektrofizikiniais pokyčiais, be mechaninių arba cheminių procesų. Taigi sistema beveik visiškai nesidėvi. Fotovoltaika yra labai tausojantis aplinką būdas elektros energijai gaminti. Be to, kadangi konstrukcija yra iš ilgaamžių komponentų be judančių dalių, ji yra ypač patikima. Eksploatuotojui belieka stebėti teisingą veikimą ir kontroliuoti energijos išeigą. Reguliari kontrolė užtikrina, kad sistema gamintų optimalią energijos išeigą ir taip būtų pasiekiamas didelis ekonomiškumas. Įrenginių gedimo ir negautų pajamų draudimas Pačiai sistemai padarytą žalą (nuosavybės žalą), pvz., dėl aplinkos poveikio, vagystės, vandalizmo arba valdymo klaidų, galima apdrausti elektronikos draudimu su visų pavojų padengimu taip sakant, pilnutiniu kasko draudimu saulės jėgainėms. Tokiose sutartyse siūlomas ir žalos, atsiradusios dėl ilgesnių sistemos prastovų sukandžiojus kiaunei ar dėl vagystės, atlyginimas. Čia išmokos, kurių dydis dažniausiai priklauso nuo metų laiko, po tam tikro besąlyginės išskaitos laiko mokamos maždaug 3 mėnesius. Jeigu vietoj to fotovoltinė sistema įtraukiama į jau turimą draudimą nuo gaisro ir žalos pastatui, draudiminė apsauga gali būti realizuojama daug pigiau, jeigu sistemos eksploatuotojas yra ir pastato savininkas. Jeigu sistemą numatoma įtraukti į jau esamą draudimą, eksploatuotojas privalo visada raštu gauti apdraustos rizikos ir draudiminės paslaugos apimties patvirtinimą, nes priešingu atveju kyla pavojus, kad atsiradus žalai, jis nieko negaus. Be to, draudimo sutartyje įvykiai turėtų būti aiškiai apibrėžti, nes čia dažnai kyla rizika, jog apdraudžiama tik gaisro, tiesioginio žaibo pataikymo, audros nuo 8 vėjo stiprio, krušos ir vandentiekio vandens padaryta žala. Kiekviena nepagaminta kilovatvalandė reiškia grynus pinigus, kurie būtų prarasti. Todėl eksploatuotojas turėtų bent kartą per mėnesį pasižiūrėti ir užrašyti skaitiklių rodmenis ir, jei buvo, ypatingus įvykius. Kad būtų galima pakankamai anksti pastebėti ir susekti sutrikimus, mes rekomenduojame bent jau fiksuoti mėnesinę sistemos energijos išeigą. Lyginant su ankstesniais metais arba netoli esančiomis kitomis sistemomis galima spręsti apie tvarkingą sistemos darbą. Tam galima naudoti ir nuotolines indikacijas ir duomenų registruotuvus iš tiekimo programos, kuriuos galima įsigyti kaip papildomus priedus. 1.3 Fotovoltinė sistema Fotovoltinis elementas fotovoltinis modulis saulės energijos generatorius A Fotovoltinis elementas B Fotovoltinis modulis C Saulės energijos generatorius 4 VIESMANN VITOVOLT

5 Fotovoltaikos pagrindai (tęsinys) Fotovoltinis elementas Fotovoltinio elemento pjūvis A Neigiamas elektrodas B Draudžiamoji juosta C n legiruotas silicis D p legiruotas silicis E Teigiamas elektrodas Fotovoltinis elementas yra mažiausia fotovoltinės sistemos konstrukcinė dalis. Visa eilė fotovoltinių elementų sujungiami į vieną modulį. Įprastinę fotovoltinę sistemą sudaro keletas fotovoltinių modulių, taip vadinamas saulės energijos generatorius. Labai grynas silicis gaminant fotovoltinius elementus tikslingai užteršiamas boru (p legiruojamas elektronų trūkumas). Į į saulę nukreiptą pusę įvedami fosforo atomai (n legiruojama elektronų perteklius). Draudžiamojoje juostoje (pn sandūroje) atsiranda elektros laukas, kurio neigiamas polius yra p legiruotoje, o teigiamas polius n legiruotoje srityje. Taip iš silicio atomo atpalaiduoti elektrodai nutraukiami į p legiravimo pusę. Dėl to susidariusi tuščia vieta (skylė) keliauja priešpriešine kryptimi. Taigi pn sandūra dėl elektronų pertekliaus saulės pusėje ir elektronų trūkumo užpakalinėje pusėje sukuria elektros įtampą. Jeigu prie polių prijungiamas vartotojas, teka srovė. Fotonų atlaisvinti elektrodai nuo neigiamo poliaus keliauja prie teigiamo poliaus, tai vadinama srovės tekėjimu iš teigiamo į neigiamą polių. Kitaip nei gaminant elektros srovę mechaniniu būdu, pvz., dviračio dinama, fotovoltiniame elemente nėra mechaniškai judančių dalių, todėl jos naudojimo laikas teoriškai yra neribotas. Fotovoltinis modulis Standartinį kristalinį fotovoltinį modulį sudaro keletas fotovoltinių elementų, sujungtų vienas su kitu į atskiras atšakas. Nuosekliame sujungime atitinkamai priekinis vieno elemento kontaktas (neigiamas polius) sulituojamas kitoje sekančio elemento pusėje esančiu kontaktu (teigiamas polius). Taip modulyje padidinama įtampa. Sujungiant lygiagrečiai, padidinamas srovės stipris. Keletas atšakų kartu esant neigiamam slėgiui įlaminuojamos į EVA plėvę tarp dengiamojo stiklo iš priekinės pusės ir Tedlar plėvės iš kitos pusės. Taip modulis 20 metų apsaugomas nuo mechaninių apkrovų. Atskirų elementų girliandų jungės suvedamos į kitoje pusėje sumontuotą prijungimo dėžutę ir prijungiamos prie nulinio vožtuvo. Čia kiekviena girlianda apsaugoma nuliniu vožtuvu, kad, atsiradus atskirų elementų šešėliavimui, būtų išvengta žalos dėl perkaitimo (karštųjų taškų). Be to, taip apribojama ir šio modulio deficitinė galia. Moduliai prijungiami nuo prisilietimo ir polių supainiojimo apsaugotais jungčių kištukais, dėl kurių instaliavimas tampa patikimas ir paprastas. Dažniausiai moduliai tam, kad juos būtų galima lengviau instaliuoti ir priklausomai nuo reikalavimų stabilumui, aptaisomi aliumininiais rėmais, ir taip galimas iki 5400 Pa modulių atsparumas slėgio ir siurbimo apkrovoms. Kadangi jėgos gali veikti iš įvairių pusių, taip turima daugiau laisvės montuojant ir praktiškai nebebūna stiklo skilimų dėl įtampos. Berėmiai moduliai atrodo labai estetiškai, nes iš jų galima formuoti tolygius paviršius. Kadangi aplink stiklą nėra rėmo, nesusidaro ir purvo kraštai. Todėl tokie moduliai ypač tinka stogams su mažu nuolydžiu. Degradacija Degradacija vadinamas senėjimo sąlygojamas puslaidininkio elektros parametrų, šiuo atveju naudingos veikos koeficiento, kitimas. Fotovoltikoje vertinami iki 25 metų laikotarpiai, per kuriuos šiuolaikinio standartinio modulio galios nuostolis yra apie % ( 0,5 %/ metus). Šio mažėjimo priežastimi iš esmės yra fotoreakcijų sukeltas rekombinacijos efektas, kurių metu boras netenka savo teigiamai įkrautos skylės ir pavirsta neigiamai įkrautu jonu. Tai pritraukia deguonį, kuris jungiasi su boru ir siliciu. Konfigūruojant sistemas, visų pirma reikia atsižvelgti į pradinę plonasluoksnių modulių degradaciją. Ypač amorfiniuose elementuose pirmaisiais eksploatacijos metais dėl Staeblererio-Vronskio reiškinio pasireiškia iki 25 % degradacija. Maždaug po 1000 darbo valandų procesas stabilizuojasi. Taigi šių modulių techniniuose pasuose nurodoma ne tik pradinė vardinė galia, bet ir stabilizuota vardinė galia, už kurią ir moka klientas. Taigi gamintojas padovanoja 1000 valandų didesnės galios. Tačiau degradacijos negalima tapatinti su galios nuostoliu. Šiojo priežastys dažniausiai paprastesnės: nešvarūs dengiamieji stiklai, elementų šešėliavimas dėl nuosėdų ir samanojimo, ypač prie rėmo, dalinis šešėliavimas dėl užaugusių augalų arba nurudavimas (polimerinės įtvirtinimo medžiagos nublukimas). 1 VITOVOLT VIESMANN 5

6 Fotovoltaikos pagrindai (tęsinys) Saulės spinduliuotė 1 Elektra iš saulės Vokietijoje maždaug trečdalis pirminių energijos šaltinių sunaudojama elektrai gaminti. Iš to iekio maždaug du trečdaliai prarandama gaminant elektros energiją centrinėse elektrinėse ir skirstant ją elektros tinklais. Parūpinant elektros energiją paprastai nemažai kenkiama aplinkai. Taigi gaminti elektros energiją netoli vartotojų ir decentralizuotai bei iš atsinaujinančių energijos šaltinių, tokių kaip saulė, vėjas, vandens jėga ir biomasė, ypač apsimoka. Fotovoltika taigi elektros srovės išgavimas tiesiai iš saulės energijos yras elegantiška ir patikima galimybė. Fotovoltinės sistemos gamina energiją dieną, taigi būtent tada, kai jos reikia daug. Kad būtų galima pagaminti tokį elektros kiekį, kurį vidutiniškai per metus suvartoja vienas Vokietijos gyventojas, reikalingas maždaug 10 m 2 fotovoltinių elementų plotas. Bendrieji saulės energijos duomenys Į Vokietijos Federacinės Respublikos plotą per metus patenka energijos kiekis, atitinkantis maždaug 80-gubą bendrąjį energijos suvartojimą. Apie pusę iš jo pasiekia žemės paviršių tiesioginių saulės spindulių pavidalu, kita pusė kaip difuzinė šviesa. Taigi iš viso kiekvienais metais ant horizontalaus paviršiaus patenka 950 iki 1200 kwh/m 2. Forovoltinės sistemos iš šio kiekio daugiau kaip 10 % paverčia elektros energija, kur maždaug du trečdaliai energijos paimama vasarą ir trečdalis žiemą. Taigi mūsų saulė ištisus metus yra ne tik neišsemiamas, bet ir tausojantis aplinką energijos šaltinis. Nukreipimo, nuolydžio ir šešėliavimo įtaka Šiaurė -160 Vakarai Rytai Pietūs Metinė spinduliuotė, % Nuolydžio kampas : Pavyzdys: 30 ; 45 pietvakariai; 95% 6 VIESMANN VITOVOLT

7 Fotovoltaikos pagrindai (tęsinys) Optimalus nukreipimas ir nuolydis Vokietijoje vidutiniškai per metus didžiausią elektros energijos išeigą tiekia saulės generatorius, nukreiptas į pietus ir nuo horizontalės palinkęs maždaug per 30 iki 35 laipsnių. Tačiau net stipriai nuo to nukrypus (pietvakariai iki pietryčių, nuolydis nuo 25 iki 55 laipsnių) įrengti saulės elektrinę apsimoka. Grafiniame atvaizde parodytas energijos išeigos sumažėjimas, jeigu saulės generatoriaus negalima įrengti optimaliai. Jeigu saulės generatoriaus negalima nukreipti į pietus, palankesnis yra mažesnis nuolydis. Taip fotovoltinė sistema su 30º nuolydžiu netgi nukreipta 45º pietvakarių kryptimi dar tiekia beveik 95 % optimalios energijos išeigos. Ir netgi nukreipus į rytus arba į vakarus dar galima tikėtis 80 %, jeigu stogo nuolydis yra nuo 25 iki 40º. Nors žiemą didesnis kampas būtų geriau, tačiau sistema du trečdalius energijos išeigos tiekia vasaros pusmetį. Kai stogo nuolydis yra nuo 25 iki 40º, o nuokrypis nuo pietų krypties iki 45º, energijos išeigos sumažėjimas yra nykstamai mažas. Iš kitos pusės, mažesnio kaip 20º pastatymo kapo reikėtų vengti, nes tada sustiprėja saulės generatoriaus teršimasis. Kadangi fotovoltinei sistemai reikia palyginus didelio stogo ploto, generatoriaus paviršių galima padalinti ant įvairių stogų plotų. Jeigu šių plotų nukreipimas ir nuolydis skirtingas, siekiant optimalaus pritaikymo, o taigi ir energijos išeigos, kiekvieną saulės generatorių reikia eksploatuoti atskirai su atskiru tinklo maitinimo prietaisu (inverteriu) arba taip vadinamu koncentratoriumi. Šešėliai mažina energijos išeigą. Saulės generatorių reikia išdėstyti ir jo dydį parinkti taip, kad būtų kuo mažesnis šešėlius metančių kaimyninių pastatų, medžių, elektros laidų ir pan. poveikis. Čia reikia atsižvelgti, kad gretimi sklypai gali būti užstatyti ar apželdinti. Tarp generatoriaus paviršiaus ir kaminų arba kitų šešėlį metančių objektų ant stogo turi likti dideli tarpai. Antenas ir kitas kilnojamas kliūtis reikia stengtis tvirtinti kitoje stogo pusėje. Karštųjų taškų efektai A Fotovoltinis elementas B Nulinis vožtuvas Kai visi fotovoltinio modulio elementai sujungti nuosekliai ir ant vieno elemento krenta šešėlis, šis elementas elgiasi kaip ominė varža, t. y., el. srovės vartotojas. Susidaro taip vadinamas karštojo taško efektas. Visas laukas begali tiekti tik tiek el. srovės, kiek teka per užšešėliuotą elementą, kuris dėl to kaista. Karštųjų taškų efektų būtina vengti. Jie sumažina sistemos našumą. Jie kenkia užšešėliuotiems elementams dėl perkaitimo. Viessmann fotovoltiniuose moduliuose yra nuliniai vožtuvai. Jeigu viena elementų eilė užšešėliuojama, nulinis vožtuvas tampa laidus ir el. srovė praleidžiama juo į kitą elementų eilę. 1 Pagamintos elektros naudojimas Inverterio funkcija Fotovoltiniai moduliai tiekia nuolatinę srovę. Tačiau padavimui į el. tinklą reikalinga kintamoji srovė. Taigi viena iš pagrindinių inverterio funkcijų yra nuolatinės el. srovės pavertimas el. tinklui tinkama kintamąja el. srove, tai darant su kuo didesniu naudingos veikos koeficientu. Be to, inverteris nuolat pareguliuoja optimalų sistemos eksploatacijos tašką (MPP maximum power point ) ir taip priderina sistemą prie kintančių klimato ir energinės apšvietos sąlygų. Dar viena inverterio funkcija yra ENS funkcija. ENS reiškia grandinę, kuri patikimai atjungia fotovoltinę sistemą nuo el. tinklo, sutrikus el. tinklui arba atliekant darbus su el. tinklu (ENS = įrenginys [Einrichtung] el. tinklui stebėti [Netzüberwachung] su atitinkamu priskirta nuosekliai prijungta jungimo dalimi [Schaltorgan]). Jeigu viešasis elektros tinklas išjungiamas, pvz., techninio aptarnavimo darbams, inverteris turi atjungti fotovoltinę sistemą nuo el. tinklo. Priešingu atveju elektra iš fotovoltinės sistemos bus tiekiama į el. tinklą, o tai kelia pavojų techninį aptarnavimą atliekantiems žmonėms. Inverterio išjungimo kriterijų atitikimą kontroliuoja atitinkamos VDEW direktyvos ir ENS reikalavimai. Be to, inverterio į el. tinklą tiekiamos elektros aukštesniųjų harmonikų dalis negali viršyti numatytųjų EN Vienfaziai ENS įrenginiai leidžiami iki 4,6 kva galios (maksimali nesimetrinė fazinė apkrova). Didesnėse sistemose generatoriaus galią (iki maks. 30 kva) reikia padalinti į atskiras fazes trifaziu ENS. Inverteris turi atitikti įstatymo dėl elektromagnetinio prietaisų suderinamumo reikalavimus. Viessmann naudojami inverteriai atlieka ENS funkciją bei atitinka EN ir elektromagnetinio suderinamumo reikalavimus. VITOVOLT VIESMANN 7

8 Fotovoltaikos pagrindai (tęsinys) Iš saulės energijos gautos elektros tiekimas į viešąjį el. tinklą 1 A Fotovoltiniai moduliai B Inverteris C Maitinimo skaitiklis Dėl atsinaujinančių energijos šaltinių įstatyme (EEG), žr. 3 psl., nurodyto užmokesčio už į el. tinklą tiekiamos fotovoltiniu būdu pagamintos elektros šiandien Vokietijoje įrengiamos praktiškai vien tik su el. tinklu sujungtos sistemos. Jose visa elektra tiekiama į viešąjį elektros tinklą. Visa namų ūkiui reikalinga elektra per užplombuotą jungčių dėžę su pagrindiniais saugikliais imama iš viešojo el. tinklo. Už jungčių dėžės yra skaitiklių dėžė, kurioje yra vartojamos elektros skaitiklis. Fotovoltiniu būdu pagaminta elektra į tinklą paduodama prieš pat vartojamos elektros skaitiklį. Kad būtų galima atskaičiuoti paduotą elektrą, reikalingas maitinimo skaitiklis, kuriam turi būti laisva skaitiklio vieta. Skaitikliai kaip taisyklė būna energijos tiekimo įmonės (ETĮ) nuosavybė. Už maitinimo skaitiklį ji paprastai priskaičiuoja skaitiklio nuomą. Fotovoltinę sistemą prie elektros tinklo prijungti turi teisę tik sertifikuotas elektrikas. Paprastai jis su vietiniu elektros tiekėju suderina ir elektros prijungimo sąlygas. Pagal Vokietijos EEG 2009 įstatymo 33 str. 2 dalį už elektrą iš fotovoltinės sistemos, vietoj mokėjimo už saulės energijos srovės tiekimą į maitinimo tinklą gali būti mokama ir tada, jeigu sistemos eksploatuotojas arba tretieji asmenys elektrą suvartoja tiesioginėje erdvinėje sistemos aplinkoje ir tai įrodo. Dėl šios taisyklės tapo daug patraukliau vartoti patiems ar netoliese esantiems tretiesiems asmenims. Tada pačių vartojama elektra nuo nuosavo stogo pakeičia elektros pirkimą iš energijos tiekimo įmonės. Ir priėmus naujausią Finansų ministerijos sprendimą savininkas išlieka verslininku priverstinės vertės mokesčio įstatymo prasme. Tačiau atskirų ETĮ taikomos atsiskaitymo procedūros kol kas dar labai skirtingos. Žaibosauga Kalbant apie žaibosaugos sistemas, reikia skirti sistemas apsaugai nuo tiesioginio ir netiesioginio žaibo smūgio. Išorinė žaibosauga nuo tiesioginio žaibo smūgio Įrengus fotovoltinę sistemą, žaibosaugos sistemą reikia įrengti tik atskirais retais atvejais, pvz., labai atviroje padėtyje. Jeigu yra pastato žaibosaugos sistema, turi būti išlaikomi reikalingos žaibolaidžių apsaugos zonos pagal DIN VDE Priešingu atveju tvirtinimo konstrukciją reikia įžeminimo linijomis trumpiausiu keliu sujungti su tinkamomis, elektrai laidžiomis dalimis, kurios savo ruožtu turi būti sujungtos su įžeminimo laidininku. Reikia laikytis DIN VDE Esant atskirtoms tvirtinimo konstrukcijoms, turi būti užtikrintas potencialų išlyginimas ir atkreipiamas dėmesys, kad būtų pakankamas atstumas iki esamų stogo elektros stulpelių. Kadangi stogo elektros stulpelių negalima įtraukti į įžeminimą, būtina užtikrinti, kad abi dalys nesiliestų. Jeigu pastate žaibosaugos sistemos nėra, mes rekomenduojame ir fotovoltinei sistemai žaibosaugos sistemos neįrenginėti, nes dėl apsaugotos nuo žaibo ir įžemintos fotovoltinės sistemos gali būti indukuojami kenksmingi viršįtampiai. Jeigu fotovoltinė sistema labai kyšo virš stogo (pvz., kai stogas plokščias), specialistas turėtų patikrinti, ar nereikia žaibosaugos sistemos. 8 VIESMANN VITOVOLT

9 Fotovoltaikos pagrindai (tęsinys) Vidinė žaibosauga nuo viršįtampių Inverteryje esantys viršįtampio iškrovikliai saugo modulius ir elektroniką nuo kenksmingo viršįtampio. Viršįtampio iškroviklių veiksmingumas padidėja, jeigu inverteris instaliuojamas kuo arčiau fotovoltinės sistemos, esant tam tikroms aplinkybėms, netgi jei tada prie jo sunkiau prieiti. Techniniai duomenys 2.1 Techniniai fotovoltinio modulio duomenys PV generatoriaus srovė, A PV generatoriaus įtampa, V MPP MPP MPP Paveiksle kaip pavyzdys parodytos trys PV modulio charakteristikų kreivės, esant skirtingoms eksploatacinėms sąlygoms. Toje vietoje, kur charakteristikų kreivės kerta y ašį (PV generatoriaus srovė), el. srovės stipris yra didžiausias, o įtampa yra nulis. Maksimalus srovės stipris vadinamas trumpojo jungimo srove. Jis labai priklauso nuo energinės apšvietos. Toje vietoje, kur charakteristikų kreivė kerta x ašį (PV generatoriaus įtampa), įtampa yra didžiausia, bet el. srovės stipris yra nulis. Šis taškas vadinamas tuščiosios veikos įtampa. PV tiekiama galia yra aritmetinė akimirkinės el. srovės ir įtampos sandauga. Šios elektrinės charakteristikos eksploatacijos metu nėra fiksuotos, bet kinta priklausomai nuo energinės apšvietos stiprio ir fotovoltinių elementų temperatūros; tai matosi iš kintančios charakteristikų kreivės. Tinklo maitinimo prietaiso MPP valdiklis nuolat ieško charakteristikų kreivėje darbo taško, kuriame įtampa ir srovė pasiekia savo optimalias vertes, taigi kuriame galia yra didžiausia (MPP = Maximum Power Point, maksimalios galios taškas). C Galia D MPP E Tuščiosios veikos įtampa U OC Abiejuose eksploatacijos taškuose Tuščiosios veikos įtampa ir Trumpojo jungimo srovė galios nėra. Kadangi elektros galia, kaip aprašyta, tiesiogiai priklauso nuo energinės apšvietos intensyvumo, laboratorijoje standartizuotomis bandymų sąlygomis (STC = Standard Test Conditions ) po taip vadinama blykste nustatoma kiekvieno modulio pikinė galia kwp (pikiniais kilovatais). Kaip standartinės sąlygos čia apibrėžiama 1000 W/m 2 energinė apšvieta, 25 C elemento temperatūra ir AM1,5 (AM = Air Mass = oro masė; šiuo koeficientu apibūdinamas saulės spindulių kritimo kampas ir jų kelias). Kad iš saulės generatoriaus būtų galima gauti stipresnės srovės, dažnai moduliai / atšakos yra sujungiami lygiagrečiai. Jeigu abi atšakos apšviečiamos vienodai, srovės sumuojasi. Jeigu viena girlianda šešėliuojama, abejose girliandose susidaro skirtinga įtampa, dėl kurios į šešėliuojamą girliandą teka atgalinė srovė. Taigi modulio maksimali atgalinė srovinė apkrova nurodo, kiek srovės gali tekėti per modulį tokiu būdu, jam nepakenkiant. Daugelyje inverterių yra galimybė įmontuoti saugiklius, saugančius nuo atgalinės srovės keliamos žalos. Saulės elementui ar saulės moduliui šylant tiesiogiai kinta elektrinės savybės ir galia sumažėja. Kristalinių modulių galia sumažėja maždaug 0,5 % vienam temperatūros pakilimo Kelvinui (plonasluoksnių modulių maždaug 0,2 %). Tai reiškia, kad, kai elemento temperatūra yra 45 C, modulio vardinė galia yra 10 % mažesnė už STC sąlygomis. Tokia temperatūra vasarą pasiekiama nuolat, iš dalies ji gali pakilti netgi iki 70 C. Jeigu moduliai blogai vėdinami, išeigos nuostoliai gali būti netgi dar maždaug 5 % didesni. Daugiau fotovoltinių modulių techninių duomenų žr. atitinkamame techniniame pase. 2 Srovės tankis ma I MPP U MPP Įtampa U, V A Trumpasis jungimas (I SC ) B I-U charakteristikų kreivė VITOVOLT VIESMANN 9

10 2 Techniniai duomenys (tęsinys) 2.2 Techniniai inverterio duomenys Naudingos veikos koeficientas Priklausomai nuo saulės intensyvumo inverteriai dirba skirtinguose galios diapazonuose. Todėl nurodyti vien tik naudingos veikos koeficientą našumui įvertinti nepakanka. Todėl buvo apibrėžtas Europinis naudingos veikos koeficientas, kuris paremtas koreguotuoju Europiniu energinės apšvietos pasiskirstymu ir taip suteikia bendrą pagrindą įvairiems inverteriams palyginti. Normalus darbo diapazonas yra nuo -20 iki +80 C. Inverterį visada reikėtų montuoti nuo stipraus įšilimo apsaugotoje vietoje. Konvekcija aušinami prietaisai įšyla greičiau, nei aušinami ventiliatoriumi (dabar dažnai jau reguliuojamu pagal temperatūrą). Montuojant tiekiamojo ir išmetamojo oro angos turi būti išdėstomos taip, kad nekenktų aušinimui. Inverteriai be transformatoriaus yra sukonstruoti daug lengvesni ir dažniausiai yra ir pigesni už prietaisus su transformatoriumi. Tačiau kadangi kintamosios srovės pusėje nėra galvaninio atskyrimo, žmonių apsaugai būtina įrengti visai srovei jautrų gedimo srovės saugos išjungiklį (FI) (DIN VDE 0126). Ploniasluoksnių modulių gamintojai dažniausiai reikalauja naudoti inverterį su transformatoriumi. Naudingos veikos koeficientas kaip tiekiamosios galios funkcija Naudingos veikos koeficientas, % Tiekiamoji galia / vardinė galia, % A Maksimali naudinga veika (apie 95 %) prie 50 % vardinės galios Europai koreguotas naudingos veikos koeficientas yra 93,6 %. Galios reguliavimas Priklausomai nuo lauko oro sąlygų maks. galios MPP eksploatacijos taškas slenkasi. Elektros jungtis Iki 4,6 kva PV generatoriaus galios inverterį galima jungti 1 faze. Nuo 4,6 kva, siekiant išvengti nesimetrinės fazių apkrovos, jungtį reikia padalinti per keletą fazių. Kad būtų išlaikomos prijungimo prie el. tinklo sąlygos ENS funkcijai, mes rekomenduojame, kad pilnutinė varža ties inverteriu būtų mažesnė kaip 1 Ω. Nuoroda dėl saugiklių Kaip grandinės saugiklį (laidų apsaugos elementą) mes rekomenduojame firmos Lindner 16 A lydųjį saugiklį NEOKIT arba automatinį išjungiklį su D arba K charakteristika. Prie šios grandinės vartotojų jungti negalima. Kad būtų gaunama galimai didesnė energijos išeiga, nuolat pareguliuodamas inverteris visą laiką ieško MPP. Pilnutinės varžos vertė susideda iš el. tinklo pilnutinės varžos ties namo įvadu ir visų kitų laidų ir gnybtų iki inverterio varžų sumos. Inverterio el. tinklo jungties gnybtai tinka gysloms iki maks. 6 mm 2. Atitinkamas taisykles, tame tarpe dėl selektyvumo, reikia taikyti priklausomai nuo vietinių sąlygų. Į el. tinklo liniją galima įmontuoti papildomą apsauginį FI jungiklį. 10 VIESMANN VITOVOLT

11 Techniniai duomenys (tęsinys) Inverterių panaudojimas Skirtingos inverterių saugos klasė priklauso nuo instaliavimo vietos. Apsaugos klasės IP nuoroda padeda išsirinkti kiekvienai naudojimo vietai tinkamą inverterį. Pirmasis skaitmuo nurodo apsaugą nuo prisilietimo ir nuo svetimkūnių patekimo (0 = neapsaugota iki 6 = sandaru dulkėms ), antras skaitmuo nurodo apsaugą nuo vandens (0 = neapsaugota iki 8 = apsaugota nuolat panardinus ). Pastatuose, kuriems netaikomas patalpų, kuriose yra gaisro pavojus, arba drėgnųjų patalpų apibrėžimas, pakanka IP 21 apsaugos klasės inverterių. Tokiems pastatams kaip butai arba pagalbinės patalpos galima numatyti mažesnės kaip IP 44 apsaugos klasės inverterį. Įprastai naudojamų elektrinių gamybos priemonių (pvz., sumontuotų žemės ūkio gamybinėse patalpose) apsaugos klasė turi būti ne mažesnė kaip IP 44. Žemės ūkio gamybinėse patalpose, kuriose sandėliuojami, ruošiami ir toliau perdirbami, pvz., pašarai, trąšos, augaliniai ar gyvuliniai produktai, galima naudoti specialiai tam sukonstruotus lauko inverterius, kurių apsaugos klasė IP 45. Inverterių negalima naudoti tokiose zonose: labai didelio dulkėtumo zonos, pvz., šieno daržinės zonos su lengvai užsidegančiomis medžiagomis zonos, kurios atmosferoje yra amoniako, pvz., tvartai Daugiau techninių inverterio duomenų žr. atitinkamo fotovoltinio modulio techniniame pase Tiekimo koncepcija Pakuotės Vitovolt modulis Vitovolt arba 2 moduliai Norint gauti pageidaujamą sistemos dydį, reikia užsakyti atitinkamą pakuočių skaičių. Sistemos galiai pritaikytus inverterius, reikalingą prijungimo laidų bei ilginimo laidų moduliams su inverteriu sujungti skaičių ir nuolatinės el. srovės skyriklį reikia užsakyti atskirai. Priklausomai nuo montavimo būdo, reikia užsakyti atitinkamą tvirtinimo komplektą. A Atitinkamas modulių pakuočių skaičius B Prijungimo laidai C Nuolatinės el. srovės skyriklis (jei reikia) D Inverteris Sistemos su 1 girlianda pavyzdys (nuosekliai sujungti moduliai) A Atitinkamas modulių pakuočių skaičius B Prijungimo laidai C Nuolatinės el. srovės skyriklis (jei reikia) D Inverteris Sistemos su 2 girliandomis pavyzdys (nuosekliai sujungti moduliai) 2.4 Inverterio parinkimas Atitinkamai pagal pasirinktą PV modulių kiekį galima pasirinkti reikalingus inverterius ir atitinkamą nuolatinės el. srovės skyriklių (jeigu neintegruoti) skaičių. Projektuojant invertero parametrus reikia atsižvelgti į maksimalią leidžiamąją sisteminę modulių įtampą. Ši nurodo, kiek modulių galima jungti nuosekliai, nesukeliant sistemos gedimų. Sistemoms su keletu girliandų reikia atkreipti dėmesį, kad jas visas sudarytų vienodas modulių skaičius. Nuoroda Svarbi apsaugos nuo indukcinio viršįtampio priemonė yra teisingas laidų tiesimas. Teigiamas ir neigiamas linijas reikia tiesti kuo arčiau viena kitos, kad plotas, kurį sudaro ši elektros grandinė, ir taip prijungtas viršįtampis būtų kuo mažesnis. Tiesiant laidus į šį aspektą dažnai neatkreipiamas reikiamas dėmesys arba tai tiesiog ignoruojama, nes nuosekliai tai įgyvendinant dažniausiai linijos tampa ilgesnės ir padidėja montavimo sąnaudos. Tačiau tai reikėtų padaryti, siekiant veiksmingesnės apsaugos nuo viršįtampio. VITOVOLT VIESMANN 11

12 Fotovoltinių modulių montavimo variantai ir sąlygos 3.1 Įrengimas Įrengimo galimybės C Plokščiasis stogas, ant stovų, horizontalus įrengimas D Montažas atskirai, ant stovų, horizontalus įrengimas 3 A Šlaitinis stogas, vertikalus įrengimas B Šlaitinis stogas, horizontalus įrengimas Ploto poreikio apskaičiavimas Vertikalus montažas Horizontalus montažas a Modulio plotis b Modulio ilgis l = n a + (n 1) 25 mm *2 h = n b + (n 1) 25 mm *3 n = modulių skaičius a Modulio plotis b Modulio ilgis l = n b + (n 1) 25 mm *3 h = n a + (n 1) 25 mm *2 n = modulių skaičius 3.2 Tvirtinimo sistemos Viessmann siūlo universalias tvirtinimo sistemas, pritaikytas individualiai komplektacijai pagal pageidaujamą sistemos galią. Tvirtinimo sistemos tinka beveik visoms stogų ir stogo dangų rūšims. Jos yra sukonstruotos 2, 3 ir 4 moduliams šalia ar virš vienas kito tvirtinti. Didelėms sistemoms siūlomi 6 m ilgio montažiniai bėgiai. Montažui ant plokščiųjų stogų siūlomi montažiniai komplektai. Nuoroda Žr. atitinkamo PV modulio montažo instrukciją. Šlaitiniai stogai montažas ant stogo Stogo dangai pritaikyti stogo kabliai tinkamais montažiniais bėgiais pritvirtinami prie gegnių. Nuoroda Montuojant be stogo kablių, pvz., ant skardinių stogų, montažiniai bėgiai tvirtinimo kampainiais prisukami tiesiai prie statinio konstruktyvo. *2 Atstumas tarp modulių. *3 Min. atstumas tarp šalia ar virš vienas kito išdėstytų modulių (priklausomai nuo čerpės). Viessmann siūlo taip pat ir specialius tvirtinimo priedus didelėms sistemoms su Vitovolt 200: Gegninės konstrukcijos stogai, dengti banguotosiomis čerpėmis Gegnės inkaras Montažiniai bėgiai Varžtai ir veržlės Grebėstinės konstrukcijos stogai, dengti banguotaisiais lakštais Sandūriniai varžtai Montažiniai kampainiai 12 VIESMANN VITOVOLT

13 Fotovoltinių modulių montavimo variantai ir sąlygos (tęsinys) Montažiniai bėgiai Varžtai ir veržlės Elektriniam prijungimui galima užsisakyti prijungimo laidus, kištukus ir lizdus bei techninės priežiūros lagaminą. Stogo kablys banguotųjų čerpių stogo dangai Tvirtinimo kampainis skardiniam stogui Stogo kablys skalūno stogo dangai Gegnės inkaras 3 Stogo kablys plokščiųjų čerpių stogo dangai Sandūrinis varžtas Stogo kablys banguotųjų lakštų stogo dangai Montažinis bėgis 40 x Montažinis bėgis 44 x 44 x 6000 Montažinis bėgis 40 x 40 VITOVOLT VIESMANN 13

14 Fotovoltinių modulių montavimo variantai ir sąlygos (tęsinys) Vertikalus montažas su stogo kabliais A PV modulis B Montažinis bėgis C Galinis veržtuvas D Stogo kabliai E Montažinė trinka (tik banguotosioms čerpėms) 3 Vertikalus montažas su gegnių inkarais A PV modulis B Montažinis bėgis C Montažinė plokštelė D Galinis veržtuvas E Tvirtinimo kampainis F Gegnės inkaras 14 VIESMANN VITOVOLT

15 Fotovoltinių modulių montavimo variantai ir sąlygos (tęsinys) Horizontalus montažas A PV modulis B Montažinis bėgis C Vidurinis veržtuvas D Atrama (priklausomai nuo modulio tipo) E Stogo kabliai F Galinis veržtuvas G Montažinė trinka (tik banguotosioms čerpėms) 3 Plokšti stogai Montuojant ant plokščiojo stogo, PV moduliai montuojami horizontaliai. Vieno iš šešių modulių vienoje eilėje vertikaliąsias atramas reikia sujungti jungiamosiomis skersėmis. Be fiksuoto kampo pastatymo kampainių yra ir reguliuojamų 20 iki 40 nuolydžiu. VITOVOLT VIESMANN 15

16 z Fotovoltinių modulių montavimo variantai ir sąlygos (tęsinys) Montažas ant atraminės konstrukcijos A Apatinė konstrukcija Matmuo z apskaičiavimą žr. 17 psl. 16 VIESMANN VITOVOLT

17 z Fotovoltinių modulių montavimo variantai ir sąlygos (tęsinys) Montažas ant padėklų A Padėklai Matmuo z apskaičiavimą žr. 17 psl. Padėklų svarmenys pagal DIN 1055, kai nuolydžio kampas 35º Jeigu PV moduliai apsaugoti nuo slydimo, reikia atsižvelgti tik į papildomą statinį svorį apsaugai nuo pakilimo. Nuoroda Statikos apskaičiavimus, pvz., statinio konstruktyvo, pasiteiravus atlieka: Ingenieurbüro für Baustatik Dipl.-Ing. Gerhard Nolte Auf der Heide Frankenberg Montažo aukštis virš teritorijos Padėklų svarmenys vienai atramai Apsauga nuo slydimo Apsauga nuo pakilimo m iki 8 8 iki iki 100 iki 8 8 iki iki 100 kg Modulių eilių atstumo apskaičiavimas Kad nesusidarytų nepageidaujamas šešėliavimas, dėl kurio gali labai sumažėti išeiga, montuojant keletą modulių eilių tarp jų reikia išlaikyti tam tikrą atstumą (matmuo z). Sužinokite žemiausią saulės spindulių kritimo kampą β. Vokietijoje šis kampas, priklausomai nuo platumos laipsnio, yra nuo 12º (Flensburgas) ir 20º (Freiburgas). VITOVOLT VIESMANN 17

18 Fotovoltinių modulių montavimo variantai ir sąlygos (tęsinys) h h Pavyzdys: Viurcburgas, yra maždaug ties 50-uoju platumos laipsniu. Kampas β = 90º 23,5º platumos laipsnis (23,5º reikia laikyti konstanta) 90º 23,5º 50º = 16,5º h = 992 mm (priklausomai nuo modulio tipo) α = 35º β = 16,5º z sin (180 (α + β)) h = sinβ α z β α h sin (180 (α+β)) z = sin β 992 mm sin (180 51,5 ) z = sin 16,5 z = 2733 mm 3 z Atstumas tarp modulių eilių h Modulio aukštis α Modulio nuolydžio kampas β Saulės spindulių kritimo kampas 3.3 Bendrosios montažo nuorodos Atkreipti dėmesį į maks. susidarančią apkrovą ir atstumą iki stogo krašto užsakovo įrengiamai atraminei konstrukcijai pagal DIN Ant plokščiųjų stogų su plastikinėmis stogo dangos juostomis atramas statyti tik su tarpikliu (apsauginiu statybiniu paklotu). Prijungimo laidus apsaugoti nuo paukščių kapojimo ir gyvūnų sukandžiojimo. Kad būtų lengviau atlikti kontrolės ir techninio aptarnavimo darbus, netoli fotovoltinio modulio numatyti stogo liuką. Prijungimo linijos turi būti pravestos per tinkamą stogo įvadą (vėdinimo čerpę) Čerpių tipas Ventiliacijos skerspjūvis cm 2 Frankfurto čerpė 32 Dviguba banga 30 Taunus čerpė 27 Harco čerpė VIESMANN VITOVOLT

19 Priedai A Jungiamasis laidas moduliams tarpusavyje sujungti (jeigu atstumai tarp modulių didesni, gali būti prailginta 3 m ilgio, 4 mm 2 ilginimo linija) B Prijungimo linija / jungiamasis linija moduliams su inverteriu sujungti, 15 m ilgio, 4 mm 2 C Nuolatinės el. srovės skyriklis (jeigu nėra integruoto inverteryje) D Inverteris E Duomenų kabelis RS 485 sąsajai, 1,0 ar 20,0 m ilgio (pasirinktinai: radijo ryšys) F Duomenų perdavimo sąsajos elektronikos plokštė, skirta montuoti į inverterį. Didelėse sistemose su keletu inverterių ji yra jungiamasis elementas tarp atskirų inverterių (RS 485, pasirinktinai radijo ryšys) ir privalo būti įmontuota į kiekvieną inverterį. (Integruotas maitinimas papildomoms vidinėms / išorinėms galimybėms; galvaninis atskyrimas nuo inverterio) G Duomenų registruotuvas (su programine įranga) Atskiras korpusas su įmontuota duomenų perdavimo sąsaja. Priklausomai nuo modelio gali fiksuoti iki 100 inverterių duomenis. H Duomenų kabelis RS 232 sąsajai, skirtas prijungti prie AK, 2,0 m ilgio K AK (įrengiamas užsakovo) L Skaitiklis (įrengiamas užsakovo) M Namo jungčių dėžutė N Įvairių dydžių ir modelių ekranas sistemos duomenims rodyti, galimas individualus dizainas 4 Priedas 5.1 projektavimą ir įrengimą Įrengiant su el. tinklu sujungtą fotovoltinę sistemą, projektuoti lengviau, jei tai atliekama sistemingai. Žingsniai iki saulės jėgainės 1. Informacija ir konsultacijos. 2. Sistemos projektavimas ir dydžio parinkimas. 3. Patikrinti, ar reikia statybų leidimo. Dažniausiai saulės energijos sistemoms leidimo nereikia, jeigu jos montuojamos ant šlaitinio stogo arba integruojamos į stogo paviršių. Tačiau galimos kitokios vietinės taisyklės (detalusis statybų planas) ir paminklų apsaugos reikalavimai. Tai reikia išsiaiškinti kompetentingoje statybų inspekcijoje. Kai kurie detalūs klausimai specializuotai įmonei yra rutina, o kiti visiška naujovė, kai ji susiduria su su el. tinklu sujungtomis fotovoltinėmis sistemomis. 4. Sudaryti pasiūlymą ir išsiaiškinti finansavimo ir priemokų galimybes. 5. Sumontuoti sistemą ir prijungti ją prie el. tinklo. 6. Pradėti eksploataciją ir instruktuoti eksploatuotoją. 7. Eksploatacija ir energijos išeigos kontrolė, mokestiniai reikalai. VITOVOLT VIESMANN 19

20 Priedas (tęsinys) Projektavimo klausimynas Prieš pradedant planuoti ir įrengti su el. tinklu sujungtą fotovoltinę sistemą reikia išsiaiškinti tokius klausimus: Kur numatoma montuoti modulius (šlaitinis stogas, plokščiasis stogas, fasadas, atskirai)? Ant kokio pagrindo bus tvirtinami moduliai (stogo dangos medžiaga, fasado apdailos rūšis)? Apskaičiuokite modulių ploto nuolydį ir nukreipimą (nuolydis laipsniais, nukreipimas nuo pietų krypties). Kokio dydžio turės būti sistema (turimas plotas, investicijų apimtis)? Ar ant modulių gali kristi šešėlis (antena, erkeris, kaminas, medžiai, kaimyniniai pastatai)? Kaip pastate gali būti nutiesiamos linijos (nenaudojamas kaminas, techninė šachta, esami tušti elektros kanalai, kabelių kanalas prie išorinės pastato sienos, pvz., palei lietvamzdį)? Kur turės būti instaliuotas inverteris (lauke, pastogėje, rūsyje)? Ar skaitiklių spintoje yra laisva skaitiklio vieta arba ar ją galima padaryti nedaug permontavus (pvz., panaudoti laikrodinio tarifų jungiklio vietą ar jau esamą laikrodinį tarifų jungiklį perkelti skaitikliui ant kupros )? Kas yra kompetentingas elektros tiekėjas? Projektavimo pavyzdys Čia nurodytų projektavimo žingsnių nebūtina atlikti rankiniu būdu. Šioje srityje jau yra įvairių projektinio apskaičiavimo programų. Be to, Jums mielai padės mūsų atvykstantys konsultantai. 1. Apskaičiuoti turimame plote galimų įrengti modulių skaičių (atsižvelgti į atstumus iki kraštų): Ilgis L = 8 m Aukštis O = 5 m Modulio plotis B = 0,81 m Modulio aukštis H = 1,62 m Platus tvirtinimo gnybtas = 0,025 m Modulių vienoje eilėje skaičius = L / (B + 0,025 m) = 8 m / (0,81 m + 0,025 m) = 9 Eilių viena virš kitos skaičius = O / (H + 0,025 m) = 5 m / (1,62 m + 0,025 m) = 3 2. Apskaičiuoti modulių skaičių ir galią: 3 eilės po 9 modulius iš viso yra 27 moduliai. Jeigu vieno modulio galia yra 165 Wp, gauname P = 4,45 kwp generatoriaus galią. 3. Apskaičiuoti modulio įtampą: 5 Standartizuotos bandymų sąlygos (STC): Bazinė temperatūra = 25 AM koeficientas = 1,5 Energinė apšvieta = 1000 Wh/m 2 Modulio duomenys (prie 25 C): U MPP = 33,80 V I MPP = 4,88 A U OC = 43,10 V = 5,32 A I SC Šiluminis elementų koeficientas: T k (P vard. ) = -0,47 %/K T k (U OC ) = -163 mv/k T k (I SC ) = 5,3 ma/k Įtampos prie -15 C (STC 40 K) ir +70 C (STC + 45 K) apskaičiavimas. Vertės priklauso nuo vietos sąlygų. U OC (prie -15 C) = 43,10 V + (-40 K -0,163 V/K) = 48,81 V U MPP (prie -15 C) = 33,80 V + (-40 K -0,163 V/K) = 40,32 V U MPP (prie 70 ) = 33,80 V + (45 K -0,163 V/K) = 26,47 V 4. Inverterio parinkimas: Modulio galios duomenys pateikti pagal STC sąlygas, kurios praktiškai būna retai. Todėl dažniausiai galima parinkti maždaug 5 iki 10 % mažesnį (jeigu įrengiama nepalankiomis kryptimis netgi dar mažesnį) inverterį. Bet kuriuo atveju turi būti išlaikomos maksimalios inverterio įtampos ir srovės charakteristikos. P vard. (inverterio) = 0,90 P vard. (PV generatoriaus) = 0,90 4,45 kwp = 4,0 kwp P vard. (inverterio) = 0,95 P vard. (PV generatoriaus) = 0,95 4,45 kwp = 4,2 kwp Vardinė inverterio galia yra nuo 4 iki 4,2 kwp. 20 VIESMANN VITOVOLT

21 Priedas (tęsinys) 5. Modulių sujungimas ir įtampos ribų patikrinimas: Inverterio duomenys: P DCvard. = 4,0 kwp P PVmaks. = 4,2 kwp U MPP PVapat. = 230 V U MPP PVvirš. = 500 V U DCmaks. = 600 V = 18,3 A I DCmaks. Modulių eilėje skaičiaus apskaičiavimas: n (moduliai maks. ) = U MPP PVvirš. / U MPP (prie -15 C) = 500 / 40,32 = 12,4 12 n (moduliai min. ) = U MPP PVapat. / U MPP (prie 70 C) = 230 / 26,47 = 8,6 9 n (moduliai maks. ) = U DCmaks. / U OC (prie -15 C) = 600 / 48,81 = 12,3 12 Kad būtų išlaikomas inverterio MPP įtampos langas, nuosekliai turi būti sujungiami ne mažiau kaip 9 ir ne daugiau kaip 12 modulių. Pagal maksimalią įėjimo įtampą galimi taip pat 12 modulių. 6. Girliandų ir modulių skaičiaus patikrinimas ir pritaikymas prie inverterio: Girliandų skaičius = laikinas modulių skaičius / modulių skaičius eilėje = 27 / 12 = 2 U MPP (prie 70 ) = 26,47 V 12 modulių = 318 V > U MPP PVapat. = 230 V U MPP (prie -10 C) = 40,32 V 12 modulių = 484 V > U MPP PVvirš. = 500 V U OC (prie -10 C) = 48,81 V 12 modulių = 586 V > U DCmaks. = 600 V I MPP (prie 25 C) = 4,88 A 2 girliandos = 9,76 A < I DCmaks. = 18,3 A Planuojamų 27 modulių su pasirinktu inverteriu su 2 girliandomis sumontuoti negalima. Projektuotojo užduotis yra rasti optimalų klientui sprendimą. Kad būtų galima geriau išnaudoti stogo plotą, galima, pvz., pakeisti montavimo būdą, modulių arba inverterio tipą. 5.2 Žodynas Amorfinis fotovoltinis elementas Taupiai naudojant medžiagą ant stiklo arba nerūdijančio plieno folijos užgarinti plonasluoksniai fotovoltiniai moduliai iš nekristalinės (amorfinės) medžiagos, pvz., silicio. Išsklaidyta spinduliuotė Nekryptinga saulės šviesa, kurią sklaido debesys, dulkės ir t. t. Tiesioginė spinduliuotė Kryptinga šviesa, neišsklaidyta krentanti ant žemės paviršiaus. Plonasluoksnis fotovoltinis modulis Taupant medžiagą, fotovoltiniai elementai yra užgarinami tiesiogiai ant nešamosios medžiagos (stiklo, nerūdijančio plieno folijos) ir sudaro ant šios tik ploną sluoksnį. Atsinaujinančių energijos šaltinių įstatymas (EEG) Įstatyme dėl atsinaujinančių energijos šaltinių prioriteto (federalinis įstatymas) nurodyti minimalus užmokestis, prijungimo sąlygos ir kitos sutarties sąlygos, maitinant atsinaujinančios energijos rūšių elektrą į viešąjį jungtinį elektros tinklą; įsigaliojo 2000 m. balandžio 1 d. (paskutinė pataisa 2009 m. vasario 1 d.). Užmokestis už tiekimą Vietinis elektros tinklo eksploatuotojas privalo pirkti atsinaujinančios energijos rūšių elektrą ir mokėti už ją minimalią kainą (užmokestį), numatytą EEG. Elektronas Fizikoje elektros srovės tekėjimas aiškinamas elektrodų judėjimu. Elektrodas yra elektriškai įkrauta atomo dalelė (įsivaizduojamas modelis). Energija Elektros energija matuojama vatvalandėmis (Wh) (1000 Wh = 1 kwh), nesupainioti su akimirkinės galios vatais (W) arba pikinės galios vatais (W p ar kw p ). Energijos sąnaudų sugrįžimo trukmė Energetinis amortizacijos laikas, per kurį fotovoltinė sistema sugeneruoja tiek energijos, kiek jos prireikė jai pagaminti. ENS Saugos grandinė tinklo maitinimo prietaiso el. tinklui stebėti. Santrumpa ENS reiškia: du vienas nuo kito nepriklausomi el. tinklo stebėjimo prietaisai, kiekvienas su priskirta nuosekliai prijungta jungimo dalimi. Derliaus faktorius Nurodo, kiek kartų daugiau fotovoltinė sistema per jos eksploatavimo laiką pagamina energijos, palyginus su suvartota jai pačiai pagaminti. Atsinaujinantys energijos šaltiniai Energijos šaltinius, kurie ne naudoja baigtines žaliavas, bet energiją gauna iš natūralių ciklų, vadinami atsinaujinančiais (saulė, vėjas, vandens jėga, bioenergija); dažnai tam priskiriami ir potvynis ir atoslūgis, jūrų srovės ir žemės šiluma. Apsauginis FI jungiklis Gedimo srovės apsauga elektros instaliacijose, skirta žmonėms apsaugoti nuo elektros smūgių, prisilietus prie el. tinklo įtampos. Fotovoltaika (PV) Speciali sąvoka, reiškianti elektros energijos gamybą iš saulės šviesos. Sodo žarnos efektas Fotovoltiniame modulyje nuosekliai sujungiama daug fotovoltinių elementų. Jeigu vienas fotovoltinis elementas arba fotovoltinio modulio dalis uždengiama (pvz., ant jos krenta šešėlis), elektros srovė toje vietoje stabdoma, ir to poveikis toks pat, kaip užlenktos sodo žarnos. Šį efektą kuria ir skirtingi fotovoltinių modulių techniniai duomenys: silpniausia grandis (modulis) apsprendžia maksimalią galią. 5 VITOVOLT VIESMANN 21

22 Priedas (tęsinys) 5 Generatoriaus jungčių dėžė (GAK) Jungčių dėžė, į kurią atvedamos visos saulės generatoriaus linijos. Papildomai įmontuoti modulių girliandų ir apsaugos nuo viršįtampio dėl žaibo saugos elementai, dažnai ir jungiklis. Visuotinė spinduliuotė Energijos kiekis, kurį sudaro tiesioginės ir išsklaidytos energinės apšvietos suma; paprastai skaičiuojamas 1 m 2 horizontalaus paviršiaus. Puslaidininkis Medžiaga, kuri būdama fizikiniai švari, yra nelaidi, o tikslingai užteršta gali būti padaroma laidžia. Karštųjų taškų efektas Nepataisomas fotovoltinio elemento sugadinimas dėl perkaitimo, kai modulis iš dalies užšešėliuojamas; išvengiama, įrengiant nulinius vožtuvus. Tradiciniai energijos šaltiniai Iškastiniai energijos šaltiniai: anglis, nafta, gamtinės dujos ir uranas. Išlaidas padengiantis užmokestis Kiekvienais metais Šiaurės Reino-Vestfalijos elektros kainos priežiūros tarnybos pagal energetinę-ekonominę kalkuliaciją apskaičiuojama saulės energijos elektros gamybos kaina einamiesiems statybos metams. Ši sąvoka kilo iš taip pat vadinamo Acheno saulės energijos skatinimo asociacijos priemokų programos. Trumpojo jungimo srovė Elektros srovės dydis, kai saulės generatoriaus teigiamas ir neigiamas poliai sujungiami (užtrumpinami). Tuščiosios veikos įtampa Įtampos tarp teigiamo ir neigiamo elektros srovės šaltinio (pvz., fotovoltinio modulio) polių, kai neprijungtas joks vartotojas. Galia Akimirkinė elektros vartotojo arba elektros srovės generatoriaus (elektrinės, fotovoltinės sistemos) galia, matuojama vatais (W), nesupainioti su elektros energija (Wh). Pikiniais vatais (W p ) nurodoma pikinė saulės generatoriaus (elemento, modulio) galia prie STC. Monokristaliniai fotovoltiniai elementai Monokristaliniuose fotovoltiniuose elementuose atominiame lygmenyje medžiaga (silicis) yra išsidėsčiusi absoliučiai taisyklingais kristalais. MPP Maximum Power Point Nuo energinės apšvietos ir temperatūros priklausomas taškas modulio charakteristikų kreivėje, kuriame saulės generatorius generuoja maksimalią galią. El. tinklas ( viešasis elektros tinklas, jungtinis el. tinklas) Elektros tinkle vienas su kitu sujungti visos elektrinės ir vartotojai. El. tinklo jungties taškas Tinklo maitinimo prietaiso prijungimo prie namo elektros instaliacijos ar viešojo el. tinklo taškas. Tiekimo į el. tinklą sistema Priešingai nei autonominė sistema, ši sistema yra įjungta į elektros tinklą ir jau nereikia kaupiamųjų baterijų. Tinklo maitinimo prietaisas (NEG) Inverteris su el. tinklo sinchronizatoriumi ir el. tinklo stebėjimu, kuris fotovoltiniame modulyje generuojamą su el. tinklu sujungtos saulės elektrinės nuolatinę elektros srovę paverčia kintamąja elektros srove ir paduoda ją į el. tinklą. Įjungimas į el. tinklą Necentrinių elektros generatorių, pvz., saulės elektrinių, įjungimas į viešąjį elektros tiekimo tinklą. pn sandūra Puslaidininkį užteršus svetimais atomais, pradžioje nelaidi medžiaga tampa teigiamai (elektronų trūkumas) arba neigiamai (elektronų perteklius) laidžia. Jeigu du tokie sluoksniai yra vienas šalia kito, draudžiamoji juosta vadinama pn sandūra. Ties šia draudžiamąja juosta medžiagoje susidaro elektros laukas. Polikristaliniai fotovoltiniai elementai Gamybos metu medžiaga susikristalizuoja į daug atskirų kristalų; tai atpažįstama iš paviršiuje matomos ledo gėlių struktūros. Saulės energijos generatorius Visų vienos saulės elektrinės fotovoltinių modulių visuma. Fotovoltinis modulis Atskiras saulės generatoriaus konstrukcinis elementas. Fotovoltiniame modulyje elektriškai sujungta ir apsaugai nuo klimato poveikio užsandarinta daug fotovoltinių elementų. Fotovoltinis elementas Atskiras elementas elektrai iš saulės energijos gaminti, kuris grynai fizikiniu procesu be mechaninių arba cheminių procesų ir be medžiagos vartojimo tiesiogiai paverčia saulės šviesą elektros srove; teoriškai naudojimo laikas yra neribotas (dydis maždaug 10 x 10 iki 15 x 15 cm). Saulės kolektoriai Konstrukcinė dalis šilumai iš saulės šviesos gauti (šiluminė saulės energija). Saulės valandos Specialūs meteorologiniai prietaisai fiksuoja saulės valandas. Iš saulės valandų skaičiaus negalima daryti tiesioginės išvados apie iš spinduliuotės gautą energiją tikslus dydis tam įvertinti yra visuotinė spinduliuotė. STC ( Standard Test Conditions ) Standartinės sąlygos, kuriomis matuojamos fotovoltinio modulio charakteristikos, kad būtų galima palyginti įvairių gamintojų produktus. Dalinės apkrovos diapazonas Fotovoltinė sistema tik retai tiekia pikinę galią (kw p ); paprastai mažiau, priklausomai nuo akimirkinio šviesumo. Sistema ir jos konstrukcinės dalys (tinklo maitinimo prietaisas) tuo metu veikia dalinės apkrovos diapazone, nes jie generuoja tik dalį maksimalios galios. Inverteris Nuolatinę elektros srovę (pvz., saulės energijos srovę) paverčia buityje įprasta kintamąja elektros srove (žr. tinklo maitinimo prietaisą). Kintamoji elektros srovė Elektros srovė,nuolat keičianti savo kryptį. Įprastinė buitinė elektros srovė keičia savo kryptį 100 kartų per sekundę (50 Hz), o jos vardinė įtampa yra 230 V. W p (pikiniai vatai) ir kw p (pikiniai kilovatai) Žr. galią ir energiją. 22 VIESMANN VITOVOLT

23 VITOVOLT VIESMANN 23

24 Spausdinta ant neteršiančio aplinkos, be chloro balinto popieriaus Galimi techniniai pakeitimai! Viessmann UAB Geležino Vilko 6B LT Vilnius Tel.: Faks.: El. paštas: 24 VIESMANN VITOVOLT