Загуби в слънчевите електроцентрали

[stoqn]

Благодаря за точния отговор г-н Матеев.Има много неща написани в тази книга с които не съм съгласен.Много негативно са настроени към аморфните модули които според мен са фаворит за нашата страна.

[Mateev]

Аз не съм привърженик на аморфните модули, а на възможно най-евтините електроцентрали при пазарната конюнктура към момента. И ако сега това са модулите Kaneka - съгласен съм. Но ако утре се появи по-евтин вариант - веднага ще разлюбя Kaneka-та и ще се влюбя в новите модули. Просто се опитвам да бъда прагматик. И се интересувам основно от икономическите разчети и минималните разходи за поддръжка. И на база на това смятам, че потенциал за победата на Kaneka-та имат само евентуалните бъдещи евтини 1-axis български позиционери с максимум 5-6 монокристални китайски модула с TUV сертификат. Дефакто успях само с 1 изречение да изразя моето виждане за бъдещето на електроцентралите в България. И това виждане е подкрепено с огромен теоретичен и най-вече практически опит от експлоатацията на тестовите централи.

[Mateev]

Продължаваме с поредните загуби, а именно

ЗАГУБИ В БЛОКИРАЩИТЕ ДИОДИ НА ПАНЕЛИТЕ

Както всички знаете, всеки панел е оборудван с един, два или 3 байпас диода + един блокиращ диод. Ролята на байпас диодите е да осигурят алтернативен път на тока, когато има засенчване на част от клетките. Ролята на блокиращия диод е да предотврати обратен ток от други стрингове или от акумулаторите през нощта. Дефакто наличието на поне един байпас диод и един блокиращ диод вече се е превърнало в стандарт и ще остана учуден, ако някой ми посочи модул без такива диоди. И докато байпас диода няма нищо общо със загубите, то при блокиращия диод това не е така. Блокиращия диод е свързан последователно на модула и върху него има пад на напрежение от около 0.6-0.7V в права посока (ако е обикновен силициев диод). Ако говорим за Шотки диод, то пада на напрежение е по-малък (0.4-0.5V), но и цената на диода е по-голяма. Малко производители обявяват какъв е типа на техния байпас диод. И за тези производители, които мълчат, можем смело да предположим, че слагат обикновенни силициеви диоди (иначе щяха да се хвалят). Следователно всеки техен модул има по 0.7V загуби, което при ток 5-7А означава загуби от около 4-5W или 2-3%. Става въпрос за стандартните моно и поли-кристални модули с мощност 160-180Wp. При модулите Kaneka загубите в блокиращите диоди са на ниво от около 1%, защото са с високо напрежение (около 60V) и нисък ток (около 1А).

Интересен остава въпросът дали тези загуби са отчетени, при сортирането на модулите по мощност при производителя, или не? Тоест кога производителя замерва мощността на модулите? Преди или след монтажа на байпас диода. Изхождайки от факта, че PV*SOL отчита тези загуби в сметките си, стигаме до извода, че производителите отново ни прекарват, карайки ни да плащаме за мощност, която отива за отопление на байпас диода. Вие сами трябва да си решите, дали ще добавяте тези загуби в бъдещите си разчети или не. Аз лично предпочитам да ги добавям. Защото съм убеден, че един проект трябва да изглежда привлекателен даже и в най-песимистичния си вариант. Иначе въобще не трябва да се захващаме.

[Mateev]

ЗАГУБИ ОТ НАГРЯВАНЕ НА МОДУЛИТЕ

Това са най-тривиалните загуби, с които всеки е наясно. Всички модули имат отрицателен температурен коефициент на мощността, който е около 0.4-0.5% на градус Целзий при моно и поли-кристалните модули и 0.2-0.3% на градус при аморфните модули. При големите радиации и околни температури през лятото модулите могат да се нагреят до 65-70 градуса, което ще доведе до спад на тяхната мощност с цели 20% (10% при Kaneka-та). Това е един неизбежен факт, с който досега никой не се е преборил. Не че няма идеи. Напротив - те са хиляди. Но нито една идея досега не е издържала на икономическата обосновка. Тоест - не може да се изплати от увеличението на енергията. В резултат на това и до ден днешен модулите са оставени на свобода да си се награвят доколкото си искат. И в проектите само се отчита този неприятен факт. Загубите от него в средногодишен план за територията на България са около 5-6% (за моно и поли) и около 3-4% (за Kaneka). Между другото PVSYST ми изчислява точно 3.8% загуби от температура за PV01 с модули Kaneka. Но трябва да се има в предвид, че Габрово е сравнително студен регион. За южните райони на страната този процент може и да надхвърли 4%.

[Mateev]

ЗАГУБИ ОТ ЗАМЪРСЯВАНЕ НА МОДУЛИТЕ

Причините за замърсяване на модулите могат да бъдат най-различни. Като се започне от запрашаване, премине се през птичи изпражнения и се достигне до кални дъждове. Много е трудно предварително да се прогнозира размера на тези загуби. Той зависи от страшно много локални фактори. Например за района на Габрово се наблюдава ефекта на калните чучурки. През деня модулите се напрашават (защото извършвах наблизо строителни работи). През нощта пада роса и на другата сутрин потичат кални чучурки, които са непрозрачни. Когато прекратих строителните работи изчезнаха и калните чучурки. Другия наблюдаван ефект са птичите изпражнения, особенно по горната част на най-горните модули от конструкцията. Просто птичките обичат да кацат по горния ръб на най-горните модули. Силно запрашаване е възможно и ако около централата минава селски път или ако наблизо има например въгледобивна мина (имам такъв клиент).

Ясно е, че нито една програма не може да ни помогне при определяне на загубите от замърсяване на модулите. Това е така, защото няма никаква яснота за конкретните условия, в които работи дадена централа. За да ни е чиста съвестта, хубаво е да добавим поне 1% загуби от замърсяване. Това пак от презумпцията за удовлетворяване на песимистичния вариант. Иначе в HELP-a на PV*SYS е казано, че ако модула е с наклон, по-голям от 20 градуса, то тогава замърсяванията директно могат да бъдат пренебрегнати. Разчита се на самопочистване по време на дъжд.

Към загубите от замърсяване могат да бъдат причислени и още един вид загуби, а именно

ЗАГУБИ ОТ НЕПРОЗРАЧНОСТ ПРИ СНЯГ, СКРЕЖ И ЛЕД ПРЕЗ ЗИМНИТЕ МЕСЕЦИ

Тези загуби са много по-сериозни и според източници в Internet те могат да достигнат до размер от 40 до 70% от цялата енергия през зимните месеци. Това са доста шокиращи цифри, но за съжаление това е истината. Особенно що се касае за централи по покриви, при които почистването е практически невъзможно. Доказателство за това са и последните 40 дни, през които снежната покривка по покривите практически не можа да се разтопи. А с последните снеговалежи сигурно добавихме още 40 дни. За съжаление това е много лоша новина. Хубавата новина обаче е тази, че през 3-те зимни месеца поначало има много малко слънчева радиация и нейната тежест в годишен план е само 10-12%. А 40-70% от 10-12% означава средногодишни загуби от непрозрачност от порядъка на 4-8%. Това вече са по-приемливи цифри. Освен това ако се извършва периодично почистване, тези цифри могат да бъдат намалени наполовина. А за южните райони на страната тези цифри са още по-малки и там трябва да се планират само около 1% загуби.

[Mateev]

ЗАГУБИ В ИНВЕРТОРИТЕ

При тези загуби има възможно най-голямата яснота. Първо тези загуби са определени като параметър от производителите (Euro ЕТА) и второ - производителите са обявили каква е зависимостта на тези загуби като функция от входящата DC мощност от панелите. Всичко това прави изчисляването (моделирането) им сравнително лесно при наличието на качествени метеорологични данни за слънчевата радиация.

В зависимост от типа на инвертора тези загуби могат да бъдат от 2 до 9%. Най-малки загуби има при безтрансформаторните инвертори с голяма мощност (5-10 kW). При по-малките инвертори загубите нарастват. Добавянето на трансформатор за галванично развързване също увеличава тези загуби с 2-3%.

Освен тези официално обявени загуби, в инверторите има още няколко вида загуби, а именно:

1. Загуби при превишаване на входната DC мощност. Това се получава обикновено при първото слънце след обилен дъжд. Тогава въздуха е с много висока прозрачност и слънчевата радиация може да надхвърли максимално разрешената с 10, че и даже с 20%. При това положение инвертора намира друга точка от волтамперната характеристика, която е с по-ниска мощност. Резултата е известно количество недоусвоена енергия. В годишен план размера на тази недоусвоена енергия не надхвърля 0.1-0.2%. Разбира се ако инвертора е оразмерен правилно. За района на Германия се препоръчват 95-105%, но за региона на България трябва да има известно недооразмеряване (102-108%).

2. Загуби при прегряване на инверторите. Всички самоуважаващи се инвертори имат защита от прегряване. Тя се състои в това, че инвертора редуцира отдаваната мощност в опитите си да се охлади. Такава ситуация може да възникне при много висока външна температура и работа на инвертора на максимална мощност. Дефакто това лято имаше няколко дни с 45-градусови температури, които бяха в състояние да предизвикат прегряване. Друг начин за предизвикване на прегряване е извършването на неправилен монтаж с неспазване на задължителните отстояния от стени, прегради или от други инвертори. По принцип при правилен монтаж и за метеорологичните условия на България не би трябвало да възникват никакви прегрявания, но последното лято обори тези разсъждения. Затова за по-сигурно прибавете в колекцията си още 0.1-0.2% загуби от прегряване, особенно ако сте в най-южните части на страната.

3. Загуби при излизане на DC напреженията и токовете извън допустимите диапазони. Такива ситуации са едва ли не теоретично невъзможни при правилно оразмеряване на инверторите, но за съжаление на практика се случват. При надвишаване на горните диапазони инвертора се защитава с редуциране на мощността, намирайки по-безопасна точка на волтамперната характеристика. Причина за това са, както казах по-горе, инцидентните случаи с много висока радиация след дъжд. А ако има пропадане под долните диапазони - то тогава инвертора просто се самоизключва. Такава ситуация възниква всяка сутрин и вечер при тръгване и спиране на инвертора. Такава ситуация възниква и когато модулите са покрити със сняг, лед или скреж. Тука също трябва да предвидите около 0.1% загуби.

[Mateev]

ЗАГУБИ В КАБЕЛИТЕ

Загубите в кабелите се дължат на тяхното съпротивление и се изчисляват сравнително лесно с изпозуване на закона на Ом. Програмните модели са малко по-сложни, защото те отчитат и промяната на специфичното съпротивление на медта при нагряването на кабела. Повечето програми (и проектанти) така изчисляват сеченията на кабелите, щото да направят загубите по-малки от 1% за AC часта и 1% за DC часта. Но при своите изчисления те въобще не се съобразяват с цената на кабелите. Правилния подход е друг. Знае се, че с увеличаване на сеченията се намаляват загубите, но в същото време нараства цената на кабелите. Следователно трябва да се направи ценова оптимизация и да се минимизират разходите.

Това всъщност са и последните загуби от моя списък. Дано да не съм пропуснал нещо. Ако някой се сети за други загуби - да пише.

Дефакто чрез сумиране на всички видове загуби (умножаване на ефективностите) вие ще получите общите загуби или общата ефективност на вашата фотоволтаична централа при преобразуване на слънчевата енергия в електрически ток. Нормално е да получите общи загуби от порядъка на 20-25%. Ако получите общи загуби под 20% - значи или много добре сте се справили с оптимизациите. А ако получите общи загуби под 15% - значи някъде грешите и сте подценили някой фактор.

Основната задача на СТС Солар е при проектирането на соларната част на вашата централа да направи възможно най-пълната оптимизация или минимизация на всяка една от цитираните по-горе загуби, като за целта използува вече натрупания до момента колосален теоретичен и практически опит. Има разбира се и нон-хау под формата на софтуерни разработки, които са уникални по своята същност и които дават възможност за оптимизации на някои аспекти от проектирането, слабо засегнати в стандартните софтуерни продукти. Става въпрос за ценови оптимизации на окабеляването и на междуредовите разстояния на модулите (с прецизно отчитане на различните варианти на взаимно засенчане).

[dido 2]

Беше дискутирано и преди , но не мога да го намеря :
Всякакви досадни птички , кацат на горния ръб на модулите ми и не стига , че правят моментна сянка , ами и цвъкат яко . Това замърсяване хич не е за подценяване , щото слаб дъжд не го мие .
Та как решихте проблема при вас ? Аз за сега-никак .
Сещам се , че на запад от нас си пазят статуите и фасадите , в центровете на градовете , с ивици от малки шипове .........

[Miro]

Това, до което стигнахме е да се опъне тънка тел на 2-3 см от горния ръб на модулите, така че пилетата да не кацат по ръба

[DanielDimov]

http://www.birdbusters.com/

плашилата които са с големи очи са много ефективни, има и такива които са закачени на вертикална ос и се въртят от вятъра...

[dido 2]

Това, до което стигнахме е да се опъне тънка тел на 2-3 см от горния ръб на модулите, така че пилетата да не кацат по ръба

Явно сте го пробвали вече . Птичките не кацат ли по тая тел и пак да цвъкат по модулите ? Моите са дебели и чени врани или гарвани .

[Miro]

Не и ако е тънка... като рибарска корда. Примерно 0.4 - 0.5 мм. Може да опънеш няколко струни около горния край на модулите на разстояние 2-3 см от ръба и така никое птиче няма да си рискува краката за да ти ползва модулите за тоалетна. Минусът е, че при по-силен вятър, инсталацията ти може да свирука.

[Vandal]

Абе сетих се нещо, ама не знам дали може да стане.
Може ли да се опитоми сокол! В смисъл да му се направи една къщичка на високо, и той да си живее там.
Като се научат птичките че там има сокол, да бягат.
Знам че звучи малко смахнато ама..

[dido 2]

Ясно , благодаря ти и ще докладвам , като пробвам .
Миро , ти не ползваше ли тракери ? Или и там е същия проблем ?

[Miro]

Мда, ползвам. Там обач не мога да приложа тази хватка, защото плочата ми често се хоризонтира и пилетата имат на разположение цяла хеликоптерна площадка.... за късмет за сега са предпочели да се завират под нея, вместо да трамбоват отгоре. Предполагам донякъде ги плашат и анемометрите по горния ръб.