Fotonapon – izračun jednog primjera

Fotonapon – izračun jednog primjera

Da li je i Vama dosta stalno rastućih troškova struje? Tada biste trebali razmisliti o postrojenju fotovoltaika. Fotovoltaik postrojenja pretvaraju sunčanu energiju u struju. Navedena struja pohranjuje se u javnu mrežu struje a Vi dobivate vrlo atraktivnu – zakonom propisanu – naknadu. Tako možete svoje troškove struje drastično reducirati! Na primjeru prosječnog domaćinstva pokazat ćemo Vam koliko morate investirati u postrojenje i koliko novaca možete uštedjeti!

Naš primjer: U jednoj jedno obiteljskoj kući, u kojoj stanuje četvero člana obitelj, potrošit će u prosjeku cca. 4.000 kilo vata struje u godini. Cijena je se u međuvremenu porasla na 17 centi po kilo vat satu, što godišnje iznosi 680 eura. Uz te troškove plaćaju se obično i naknade, koji u ovom primjeru nećemo navesti.

Prosječno postrojenje fotovoltaik za našu obitelj veličine je 20 kvadrata i prema položaju krova i nagnuća kuta proizvodio bi godišnje između 1.500 i 2.500 kilovata struje.

U našem primjeru polazimo od srednje vrijednosti, tj. od 2.000 kilovat sati po godini. Moderna postrojenja za fotonapon proizvode preko cijele godine struju! Ta sunčana struja pohranjuje se u javnu mrežu struje, za što naša obitelj dobiva nadoknadu.

Prema Zakonu o obnovljivoj energiji (EEG) vlasnik postrojenja za fotovoltajku od 2008. godine dobiva na rok od 20 godina potvrdu/bon u vrijednosti od 46,75 centi po kilovat satu struje od opskrbljivača, koji mora primiti struju. Obitelj iz našeg primjera tako godišnje dobiva bon za svoju sunčanu energiju u visini od 935 eura. Nakon 20 godina dolaze do iznosa od 18.700 eura!

Nasuprot tome treba staviti troškove postrojenja za fotonapon: naša obitelj imat će troškove, uključujući instalaciju, 12.000 eura. To znači investicija se amortizirala nakon 13 godina.

Kako se mora računati s tim da će cijene struje i dalje rasti, postrojenja za ffotonapon će se

isplatiti i mnogo ranije. Tako moderna postrojenja za fotonapon u pravili rade 30-40 godina skoro bez popravaka.

Naš primjer još jednom sažet:

Jednoobiteljska kuća s 4 člana Potrošnja struje: 4.000 kilovat sata po 0,17 centi Dosadašnja potrošnja struje godišnje: 680 eura Postrojenje za fotonapon proizvodi: 2.000 kilovata sata godišnje Naknada za sunčanu struju: : 46,75 centi za 20 godina fiksno Troškova za struju s postrojenjem za fotonapon: nema, umjesto toga 255 dobiti po godini Troškovi postrojenja za fotonapon (20 kvadratnih metara) uključujući montažu: 12.000 eura Amortizacija postrojenja: nakon cca. 13 godina Fotonapon– da li postrojenje za fotonapon šteti okolišu? Fotonapon je najpovoljnija metoda proizvodnje struje. Radi bešumno, ne izbacuje štetne tvari, i osim sunčane energije nije potrebno gorivo.

Proizvodnja stanica fotonapona u pravilu se obavlja s povratnim materijalom i djelomično s otpadnim materijalom iz drugih industrijskih grana.

Mogućnosti korištenja postrojenja za fotonapone raznovrsne su. Pružaju energiju za rasvjetu, crpke, hlađenje, radiostanice, itd.

Troškovi postrojenja za fotonapon ovise o području uporabe i sjedištu. Kada domaćinstvo nije priključeno na električnu mrežu i kada se za priključak moraju položiti vodovi, postrojenje za fotonaon su jeftinija, jednostavnija i jako sigurna alternativa.

Solarni uređaji – razlike solarni sustav i fotonaponski sustav

Razlike solarnog postrojenja i postrojenja za fotovoltaik su slijedeće:

Solarno postrojenje proizvodi toplu vodu. Kod solarnih postrojenja sunčani kolektori primaju energiju sunčane svjetlosti preko limenih toplotnih vodiča od bakra, takozvanih upijača i istu pretvara u toplotu. S kolektora toplota se preko vodenog-mješavine za sprečavanje smrzavanja preko voda cijevi i izmjenjivača toplote predaje rezervoaru vode za potrošnju.

U rezervoarima za vodu nadalje se nalazi izmjenjivač toplote, koji se po potrebi puni iz tijeka toplote i vodu zagrijava na temperaturu povoljnu za toplotu, ukoliko je sunčana energija nije dovoljna.

Kako bi solarni tijek ekonomično djelovao, potreban je usmjerivač. Opremljen s mnogobrojnim funkcijama koje pospješuju prinose, uspoređuje temperature s kolektora i vode u donjem dijelu rezervoara i pali električnu crpku, čim se pređe određena razlika u temperaturi. Ne štetnost solarnih postrojenja je nedvojbena, uz to štedite ogromne troškove za energiju.

Nasuprot tome postrojenje za fotovoltajku proizvodi pomoću solarnih stanica struju. Aktivne solarne stanice pretvaraju svjetlo direktno u struju.

Proizvode se od kvarcnog pijeska, takozvanog silicija, i tragova drugih elemenata u višestrukim visoko sterilnim postupcima. S malim povezanim metalnim žilama više solarnih stanica objedinjuje se u jedno kućište, u jedan solarni modul.

Od više spojenih solarnih modula nastaje jedno postrojenje za fotovoltaik. Proizvodena solarna struja pohranjuje se u javnu mrežu i naplaćuje se. Postrojenje za fotovoltaik je najvjerojatnije za okoliš najbolja metoda proizvodnje struje. Tako postrojenje radi tiho, slobodno od emisiona i pored sunčane svjetlosti nije joj potrebno drugo gorivo.

Proizvodnja stanica fotovoltaik u pravilu se obavlja od povratnih materijala i djelomično s otpadnim materijalima iz drugih industrijskih grana.

Načini korištenja postrojenja za fotovoltaik su raznolika. Proizvode struju za rasvjetu, crpke, hlađenje, itd. Kolektor vakumskih cijevi funkcionira u principu jednako kao i ravni kolektor.

Rabi se za proizvodnju toplote iz sunčanih zraka. Kolektor vakumskih cijevi sastoji se od više cijevi, koje se proizvode od stakla. Unutarnjim vakumom cijevi su zaštićene od gubitka toplote i omogućuju optimalnu iskorištenost sunčanih zraka.

Razlikuju se dvije vrste kolektora vakuumskih cijevi:

Vukuumske cijevi kroz koje direktno teče toplota: tečnost teče kroz toplotnu cijev, koja se nalazi u vakuumskoj cijevi i direktno prima toplotu.

Heat-Pipes: toplotna cijev je napunjena s vodom ili alkoholom. Uz navedeno u toplotnoj cijevi proizvodi se podtlak, koji se brine, da tečnost već pri nižim temperaturama (od oko 25°C) isparava. Toplota koja nastaje u procesu isparavanja iskorištava se.

Solarana postrojenja – intenzitet sunčanih zraka u Hrvatskoj

Intenzitet sunčanih zraka u Hrvatskoj u svim pokrajinama je dovoljno jak, kako bi se isplatilo rabiti solarno termička postrojenja. Površina krova okrenuta između jugo istoka i jugo zapada, po mogućnosti bez sjena, s padom od 20° do 60° najbolja je za postavljanje solarnog postrojenja. Po osobi ovdje je potrebo oko 1 m2 kolektorske površine za zagrijavanje vode.

S nešto većom kolektorskom površinom može se i zapadnoj ili istočnoj strani postići isti energetski prinos. Ravni krovovi se također mogu rabiti a moguća je i zidna montaža.

Fotonaponska postrojenja – montaža

Fotovoltaik uvjerava s minimalnim radovima oko montaže. Klasična jednadžba «montaža = prljavština» ovdje više ne važi. Postrojenje solarne struje postavlja se jednostavno i bez problema. Za Vas to znači ušteda vremena, novca i živaca. Već nakon svega nekoliko dana postajete isporučitelj čiste sunčane struje i pri tome aktivno štitite

okoliš.

Mali dio komponenti, kao solarni moduli i preusmjerivači i naknadno se mogu jednostavno ugraditi u Vašu kuću.

Solarna struja pohranjuje se u javnu mrežu struje. Za «svoju» struju dobivate naknadu, koja je viša nego cijena struje koju Vi plaćate. Tako refinancirate troškove postrojenja i nakon završene amortizacije postrojenja Vi ste u dobiti.

Postrojenja za fotonapon – razlike u usporedbi s solarnim postrojenjima

Razlike solarnih postrojenja i postrojenja za fotonapon su slijedeće:

Kod solarnih postrojenja sunčani kolektori primaju energiju sunčane svjetlosti preko limenih toplotnih vodiča od bakra, takozvanih upijača i istu pretvaraju u toplotu. S kolektora toplota se preko vodenog-mješavine za sprečavanje smrzavanja preko voda cijevi i izmjenjivača toplote predaje rezervoaru vode za potrošnju.

U rezervoarima za vodu nadalje se nalazi izmjenjivač topline, koji se po potrebi puni iz tijeka toplote i vodu zagrijava na temperaturu povoljnu za toplotu, ukoliko je sunčana energija nije dovoljna.

Kako bi solarni tijek ekonomično djelovao, potreban je usmjerivač. Opremljen s mnogobrojnim funkcijama koje pospješuju prinose, uspoređuje temperature s kolektora i vode u donjem dijelu rezervoara i pali električnu crpku, čim se pređe određena razlika u temperaturi. Ne štetnost solarnih postrojenja je nedvojbena, uz to štedite ogromne troškove za energiju.

Nasuprot tome postrojenje za fotovoltaik proizvodi pomoću solarnih stanica struju. Aktivne solarne stanice pretvaraju svjetlo direktno u struju.

Proizvode se od kvarcnog pijeska, takozvanog silicija, i tragova drugih elemenata u višestrukim visoko sterilnim postupcima. S malim povezanim metalnim žilama više solarnih stanica objedinjuje se u jedno kućište u jedan solarni modul.

Od više spojenih solarnih modula nastaje jedno postrojenje za fotovoltajku. Proizvedena solarna struja pohranjuje se u javnu mrežu i naplaćuje se. Postrojenje za fotovoltaik je najvjerojatnije za okoliš najbolje metoda proizvodnje struje. Tako postrojenje radi tiho, slobodno od emisiona i pored sunčane svjetlosti nije joj potrebno drugo gorivo.

Proizvodnja stanica fotonapona u pravilu se obavlja od povratnih materijala i djelomično s otpadnim materijalima iz drugih industrijski grana.

Načini korištenja postrojenja za fotonapon su raznolika. Proizvode struju za rasvjetu, crpke, hlađenje, itd.

Fotovoltak – autonomna postrojenja

Fotovoltajka – izračun na primjeru

Troškovi struje rastu i rastu!

Da li je i Vama dosta stalno rastućih troškova struje? Tada biste trebali razmisliti o postrojenju za fotovoltajku.

Postrojenja za fotovoltajku pretvaraju sunčanu energiju u struju. Navedena struja pohranjuje se u javnu mrežu struje a Vi dobivate vrlo atraktivnu – zakonom propisanu – naknadu. Tako možete svoje troškove struje drastično reducirati! Na primjeru prosječnog domaćinstva pokazat ćemo Vam koliko morate investirati u postrojenje i koliko novaca možete uštedjeti!

Naš primjer: U jednoj jedno-obiteljskoj kući, u kojoj stanuje četvero člana obitelj, potrošit će u prosjeku cca. 4.000 kilo vata struje u godini. Cijena je u međuvremenu porasla na 17 centi po kilovat satu, što godišnje iznosi 680 eura. Uz te troškove plaćaju se obično i naknade, koji u ovom primjeru nećemo navesti.

Prosječno postrojenje za fotovoltajku za našu obitelj veličine je 20 kvadrata i prema položaju krova i nagnuća kuta proizvodilo bi godišnje između 1.500 i 2.500 kilovata struje.

U našem primjeru polazimo od srednje vrijednosti, tj. od 2.000 kilovat sati po godini. Moderna postrojenja za fotovoltaiku proizvode preko cijele godine struju! Ta sunčana struja pohranjuje se u javnu mrežu struje, a za što naša obitelj dobiva nadoknadu.

Prema Zakonu o obnovljivoj energiji (EEG) vlasnik postrojenja za fotovoltajku od 2008. godine na rok od 20 godina dobiva potvrdu/bon u vrijednosti od 46,75 centi po kilovat satu struje od opskrbljivača, koji mora preuzeti njegovu struju. Obitelj iz našeg primjera tako godišnje dobiva bon za svoju sunčanu energiju u visini od 935 eura. Nakon 20 godina dolaze do iznosa od 18.700 eura!

Nasuprot tome treba staviti troškove postrojenja za fotovoltaiku: naša obitelj imat će troškove, uključujući instalaciju, 12.000 eura. To znači investicija se amortizirala nakon 13 godina.

Kako se mora računati s tim da će cijene struje i dalje rasti, postrojenja za fotovoltaiku će se isplatiti i mnogo ranije. Tako moderna postrojenja za fotovoltaiku u pravili rade 30-40 godina skoro bez kvara.

Primjer još jednom sažet:

Jednoobiteljska kuća s 4 člana

Potrošnja struje: 4.000 kilovat sata po 0,17 centi

Dosadašnja potrošnja struje godišnje: 680 eura

Postrojenje za fotovoltajku proizvodi: 2.000 kilovata sata godišnje

Naknada za sunčanu struju: : 46,75 centi za 20 godina fiksno

Troškova za struju s postrojenjem za fotovoltaiku: nema, umjesto toga 255 dobiti po godini

Troškovi postrojenja za fotovoltajku (20 kvadratnih metara) uključujući montažu: 12.000 eura

Amortizacija postrojenja: nakon cca. 13 godina

Fotovoltaika – da li postrojenje za fotovoltaiku šteti okolišu?

Fotovoltaika je najpovoljnija metoda proizvodnje struje. Radi bešumno, ne izbacuje štetne tvari, i osim sunčane energije nije potrebno gorivo.

Proizvodnja stanica fotovoltajke u pravilu se obavlja s povratnim materijalom i djelomično s otpadnim materijalom iz drugih industrijskih grana.

Mogućnosti korištenja postrojenja za fotovoltaik su raznovrsne. Pružaju energiju za rasvjetu, crpke, hlađenje, radiostanice, itd.

Troškovi postrojenja za fotovoltaik ovise o području uporabe i sjedištu. Kada domaćinstvo nije priključeno na električnu mrežu i kada se za priključak moraju položiti vodovi, postrojenje za fotovoltaik je jeftinija, jednostavnija i jako sigurna alternativa.

Fotovoltaik – postrojenja koja su priključena na mrežu

Postrojenja, koja su priključena na javnu mrežu struje i koji u istu pohranjuju energiju, nazivaju se postrojenja povezana na mrežu ili uređaji-električne mreže. Mreža pri tome djeluje kao rezervoar energije: danju uređaj pohranjuje suvišnu struju preko izmjenjivača u mrežu, navečer se struja može koristiti iz mreže.

Sva na strujnu mrežu priključena postrojenja pretvaraju svoju cjelokupnu proizvodnju u 230 V izmjeničnu struje.

Standard za uređaje, koji su priključeni na mrežu tj. povezana postrojenja na jednoobiteljskim kućama danas je 3-k-Wp-postrojenje. (kWp znači «kilovat peak» i označava maksimalnu snagu modula pri standardiziranom rukovanju). Sa svojih 20-30 qm (ovisno o vrsti stanice) može se komotno smjestiti na južnom krovu i najvećem dijelu može pokriti potrošnju struje jednog štedljivog domaćinstva.

Korištenje Sunčeve energije u Hrvatskoj

Za razliku od termalnih kolektora, gdje dominira uvoz iz Njemačke i Turske, uz manji dio domaće proizvodnje, u Hrvatskoj postoje dvije PV tvornice; Solaris Novigrad i Solarne ćelije iz Splita

Tradicionalno, Sučeva energija je vrlo dostupan izvor energije, i u Hrvatskoj se koristi dugi niz godina, poglavito u Istri i Dalmaciji, ali i u sjevernim krajevima zbog većih potreba za toplinskom energijom. Porastom ponude kolektorskih i fotonaponskih sustava, raste potražnja, no nekonkurentnost klasičnim izvorima, još uvijek je (pre)velika barijera.

ŠPANSKO: Solarna kuća u Španskom gospodina Ljubomira Majdanžića, doajena korištenja Sunčeve energije u Hrvatskoj

Kolektorski sustavi

Ako se izuzme, da se Sunčeva energija koristi direktno za osvjetljavanje prostora, početak prave energetske eksploatacija Sunčeve energije, bio je u 80-tim godinama prošlog stoljeća, kada se, poglavito u turistički razvijenim sredinama, pojavio pravi bum Sunčanih toplinskih kolektora. No, što zbog lošeg održavanja i uništavanja, što zbog životnog vijeka, površina takvih sustava se smanjivala. Danas, s porastom standarda i interesa za Sunčanu energiju, postoji, prema procjenama, oko 15-20 000 m2 Sunčanih kolektora.

Fotonaponski sustavi

Što se tiče fotovoltaika (PV sustavi) najviše se koriste kao bazno napajanje izoliranih sustava (off-grid) ko što su, telekomunikacijski i radijski sistemi, svjetionici, cestovna signalizacija ili pak naplata parkirališta. Kao bazna energija za napajanje kućanstava, nisu našli širu primjenu osim u parcijalnom napajanju vikendica ili manjih kućica te u nekoliko pilot projekata, koji su vrijedni spomena. Prvi je svakako „Solarna kuća – Špansko“ g. Ljubomira Majdanžića, doajena korištenja Sunčeve energije u Hrvatskoj sa 7,14 kW instalirane električne vršne snage i sa 10 m2 Sunčanih kolektora, gdje se zimi pokriva i više od 50% poreba za električnom energijom, a ljeti gotovo cjwelokupna potrošnja. Vrijedno je istaknuti i 36,1 kW od tvrtke Stilin d.o.o. i 5,6 kW na obiteljskoj kući u Čakovcu.

Za razliku od termalnih kolektora, gdje dominira uvoz iz Njemačke i Turske, uz manji dio domaće proizvodnje, u Hrvatskoj postoje dvije PV tvornice; Solaris Novigrad i Solarne ćelije iz Splita.

U Hrvatskoj je prosječna vrijednost dnevne insolacije na horizontalnu plohu 3-4,5 kWh/m2, i osnovni problemi iskorištavanja su relativno mala gustoća energetskog toka, velike oscilacije intenziteta zračenja i veliki investicijski troškovi, i dok načelno, postoje tri osnovna principa iskorištavanja energije Sunca, a to su:

solarni kolektori – pripremanje tople vode i zagrijavanje prostorija fotonaponske ćelije - direktna pretvorba Sunčeve energije u električnu energiju fokusiranje Sunčeve energije - upotreba u velikim energetskim postrojenjima

u nas je trenutno je daleko najzastupljenija proizvodnja tople vode.

Potencijal Sunčeva zračenja u Hrvatskoj

Da bi se odredio potencijal Sunčeva zračenja potrebno je mjeriti i njegove parametre, a to se u nas započelo poslije drugog svjetskog rata na opservatoriju Zagreb-Grič pomoću Robitzscheova aktinografa, a zatima na Sljemenu, Splitu, Križevcima itd. Od 1957. godine, proglašene Međunarodnom geofizičkom godinom, počinje redovita obrada izmjerenih podataka.

Do 1983. godine radilo osam mjernih postaja, a od 1989. godine ukupno Sunčevo zračenje se ne mjeri ni na jednoj postaji iz mreže meteoroloških postaja Državnog hidrometeorološkog zavoda (DHMZ). Takva situacija značajno ograničava točno određivanje energetskog potencijala Sunčevog zračenja u Republici Hrvatskoj. Trenutno je u Hrvatskoj objavljen atlas Sunčevog zračenja na području Hrvatske, znanstvenika Zdeslava Matića, koji je osnova za bilo kakvo projektiranje ili optimiziranje Sunčanih sustava.

HOD: Srednji dnevni hod satne ozračenosti vodoravne plohe za lipanj i srpanj (W/m2)

Buduće smjernice

Da bi se povećalo korištenje Sunčanih sustava, bilo za proizvodnju toplinske energije ili elektrine energije (lokalno ili sa spojem na mrežu), prvo moraju biti ostvareni financijski mehanizmi poticanja, jer uz današnje cijene energenata i cijene kolektora a pogotovo fotovoltaika, ovi sustavi nisu konkurentni (klasičan povrat investicije za kolektore je 5-10 godina, a za fotovoltaike 10-20 godina). Prvi koraci su već učinjeni, i to za on-grid sustave, gdje se subvencionira proizvedeni kWh, no za lokalni rad se još uvijek očekuje pomoć ranih ekoloških fondova i/ili države.

Istodobno, poticanje ovakvih izvora energije može biti ekonomski i energetski zamašnjak za naš turizam, kako za hotele i kampove, tako i za privatne turističke jedinice, jer količina Sunčeve energije, upravo prati i količinu potreba, tako da se kapaciteti mogu optimalno koristiti.

Konstrukcija fotonaponskog uređaja

Fotonaponski uređaj se satoji od više fotonaponskih modula ( solarnih modula ), koji sunčevu svjetlost pretvaraju u istosmjernu struju. Većinom se ta istosmjerna struja pretvara u uobičajenu 230 V – naizmjeničnu struju.

Fotonaponski modul se opet sastoji od pojedinačnih solarnih ćelija ( većinom 36 ili 72 ćelije od kristaličnog silicija). One se sastoje od različitih dotiranih poluvodičkih materijala, koji imaju svojstvo proizvodnje elektriciteta direktno iz sunčeve svjetlosti.

To svojstvo se bazira na fotonaponskom efektu. Zato se ta tehnika i naziva fotonaponskom tehnikom. Iz više pojedinačnih solarnih ćelija formira se solarni modul koji se opet s drugim solarnim modulom spaja u solarni generator.

Način funkcioniranja fotonaponskog uređaja(fotovoltaik PV-uređaj)

Kada na solarnu ćeliju dospije svjetlost nastaje električni napon (1) između strane okrenute svjetlosti i strane koja nije okrenuta svjetlosti. Kada je zatvoren strujni krug protiče električna struja (2).

Ravni kolektori

Svi ravni kolektori koji se mogu naći na tržištu sastoje se od metalnog apsorbera smještenog u ravnom, pravokutnom kućištu.Ono je toplinski izolirano prema stražnjoj strani i prema uskim stranama, a na prednjoj strani okrenutoj prema suncu ima transparentnu pokrivnu ploču (specijalno staklo). Dva cijevna priključka za protok i odtok medija-nositelja topline- vode uglavnom bočno iz kolektora.

Jezgra ravnog kolektora je apsorber. On se sastoji od metalnog lima koji dobro provodi toplinu (npr. bakar ili aluminij), s tamnom, selektivnom zaštitom i bakrenim provodnički povezanim cijevima.

Kada solarno zračenje dospije na apsorber veći dio se apsorbira a dio se reflektira. Apsorpcijom nastaje toplina koja se preko bakrenih cijevi odvodi na lim. Kroz cijevi struji tekućina koja je nositelj topline, ona preuzima toplinu i prenosi je u spremište.

Kolektori s vakuumskim cijevima

Za smanjenje tehničkih gubitaka se u kolektor evakuiraju stakleni cilindri, s unutra postavljenim apsorpcijskim trakama na principu termos-boce. Na taj način setoplinski gubici smanjuju konvekcijom i provođenjem topline. Gubici zračenja se ne mogu reducirati proizvodnjom vakuuma, jer za transport zračenja nije potreban medij.

Održavaju se na niskoj razini kao kod ravnih kolektora selektivnim apsorpcijskim slojevima. Gubici topline iz vanjskog zraka su tako izrazito smanjeni. Čak i pri temperaturi apsorbera od 120°C pa i više , staklena cijev ostaje s vanjske strane hladna.

Kolektor s vakuumskim cijevima se sastoji od određenog broja međusobno žicama spojenih cijevi, koje su frontalno povezane razdjelnim odnosno sabirnim ormarom. Unutra se nalaze izolacijski povezani i povratni vodovi.

U podnožju su cijevi na jednoj šini učvršćene cijevnim držačem. Razlikuju se protočni i heat-pipe-kolektori s vakuumskim cijevima.