W związku z ciągle rosnącym zapotrzebowaniem obiektów budowlanych na energię elektryczną przy jednocześnie ograniczonych zasobach nośników energii konwencjonalnej, pojawiły się alternatywne możliwości wytwarzania energii elektrycznej w sposób mogący zapewnić autonomiczność energetyczną budynku mieszkalnego lub w znacznym stopniu uniezależnić obiekt od sieci zawodowej. Dzięki dynamicznemu rozwojowi produkcji generatorów fotowoltaicznych oraz wzrostowi sprawności układów zasilania z ich zastosowaniem, następuje równocześnie pozytywny proces dotyczący opłacalności ekonomicznej stosowania systemu zasilania fotowoltaicznego do obiektów mieszkalnych.

W prowadzonych badaniach wykorzystano systemy zasilania typu on-grid oraz off-grid. System zasilania on-grid podłączony jest do sieci elektroenergetycznej poprzez inwerter sieciowy elektroniczny, który posiada blokadę podania napięcia w przypadku zaniku potencjału w sieci zawodowej. Omawiany falownik automatycznie synchronizuje się z parametrami sieci zawodowej i w optymalny sposób generuje prąd z sytemu PV. Oddzielnym układem zasilania jest system zasilania off-grid, który  zasila obwody odbiorcze obiektu w sposób autonomiczny bez podłączenia do sieci zewnętrznej zawodowej.  W badanym systemie on-grid,  zastosowano dwa układy o mocy nominalnej generatorów fotowoltaicznych 4140 Wp oraz inwerter beztransformatorowy sieciowy. W tym układzie rejestrowane są wszystkie parametry elektryczne biorące udział w procesie produkcji energii DC z fotoogniw polikrystalicznych, przetwarzania napięcia DC na AC oraz charakterystyki pracy urządzeń odbiorczych. W inwerterze zastosowany został układ podwójnego MPPT (maximum power point tracking) czyli systemu, którego zadaniem jest optymalne obciążenie paneli fotowoltaicznych, w celu generowania przez nie maksymalnej mocy wyjściowej. Kolejnym badanym systemem jest układ zasilania off-gird. Zastosowany został również wiatrowo-fotowoltaiczny hybrydowy układ w którym inwertery hybrydowe zasilają domową sieć wewnętrzną i magazyny energii elektrycznej o pojemności 1900 Ah oraz cieplnej w wymiennikach cieczowych o pojemności 450 litrów. W tym układzie generatory fotowoltaiczne  posiadają moc nominalną 2040 Wp, natomist generatory wiatrowe generują moc nominalną o wartościach sumarycznych turbin 3 kW. W układzie fotowoltaicznym zastosowano generatory poli i mono krystaliczne, natomist w układzie generatorów wiatrowych zastosowano turbiny wiatrowe o poziomym wirniku. Inwerter hybrydowy jest połączony z wydzielonymi obwodami odbiorczymi, dzięki możliwości podłączenia dwóch układów zasilania z zastosowaniem generatorów fotowoltaicznych, wiatrowych oraz systemu  magazynowania energii, dzięki temu  uzyskujemy pełną autonomiczność zasilania budynku. Oczywiście istotnym czynnikiem wpływającym na sprawność systemu jest wartość energii słonecznej oraz wiatrowej możliwej do uzyskania z danej lokalizacji obiektu. Dane te są bardzo istotne, gdyż dotyczą lokalnych warunków klimatycznych, które mogą znacznie odbiegać od ogólnodostępnych danych podawanych przez np. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej. Dlatego istotnym elementem procesu projektowania układów wiatrowych jest dokonanie lokalnych pomiarów parametrów mikro-klimatycznych lokalnych, które mogą w zanaczym stopniu odbiegać od ogólnych uśrednonych wyników charakterystyk klimatycznych makro-regionów.

 

Dzięki dynamicznemu rozwojowi systemów zasilania źródłami energii odnawialnej, w szczególności układów fotowoltaicznych oraz wiatrowych, powstały nowe możliwości dotyczące wykorzystania tych układów w budynkach pasywnych oraz zaimplementowania do obecnie istniejących. W związku z ciągle rosnącymi cenami energii elektrycznej oraz poszukiwaniem ekologicznych źródeł energii, powstają koncepcje oraz projekty wykorzystania systemów hybrydowych do stworzenia autonomicznych systemów zasilana obiektów budowlanych, które stają sie alternatywnym sposobem pokrycia zapotrzebowania obiektu w energię elektryczną bez konieczności połączenia z siecią zawodową.


Due to the dynamic development of power systems supplied with renewable energy sources, especially solar and wind energy objects, new possibilities have appeared in the aspects concerning applying such systems in passive houses and implementing them into existing buildings. Taking into account continuous increase in energy prices and the need of searching for the ecological energy sources it is necessary to develop the idea and elaborate technical projects using hybrid power systems as the way to create autonomous power supply system.

 

 



 

 

 



Podstawowe definicje związane z energią słoneczną:


Natężenie promieniowania słonecznego to chwilowa wartość gęstości mocy promieniowania słonecznego padającego w ciągu jednej sekundy na powierzchnię jednego m², prostopadłą do kierunku promieniowania. Wartość ta podawana jest zazwyczaj w [W/m²] lub [kW/m²]. Do granicy atmosfery ziemi dociera ze słońca w sposób ciągły strumień energii o mocy 1366 [W/m²] i jest to tak zwana stała słoneczna (choć nie jest do końca wielkością stałą). Natężenie promieniowania słonecznego docierające do powierzchni ziemi ulega ciągłym zmianom zazwyczaj w przedziale 100 – 800 [W/m²] w ciągu dnia. Najwyższe wartości notowane są w słoneczne bezchmurne dni i mogą osiągać 1000 [W/m²].


Nasłonecznienie to suma natężenia promieniowania słonecznego w danym czasie i na danej powierzchni np. suma natężenia promieniowania słonecznego w czasie godziny, dnia, roku na powierzchni 1m². Nasłonecznienie jest wielkością opisującą zasoby energii słonecznej w danym miejscu i czasie. Nasłonecznienie najczęściej wyrażane jest w Wh/m², kWh/m², MJ/m², GJ/m² na dzień, miesiąc lub rok.


Usłonecznienie jest definiowane, jako liczba godzin słonecznych, czas podany w godzinach, podczas którego na powierzchnię Ziemi padają bezpośrednio promienie słoneczne. Jest to parametr opisujący głównie warunki pogodowe a nie zasoby energii słonecznej. Wykorzystuje się go jednak w energetyce słonecznej do szacowania warunków pracy instalacji np. do wyliczania godzin pracy pompy cyrkulacyjnej w instalacji kolektorów słonecznych. Warunki klimatyczne, które między innymi opisuje usłonecznienie determinują zarówno możliwości wykorzystania energii słonecznej, jak również limitują opłacalny okres eksploatacji instalacji słonecznych. W Polsce jednym z najbardziej usłonecznionych regionów jest region lubelski, gdzie średnie wartości usłonecznienia  wynoszą  około 1630 h/rok.

 

Portal miroslawmazur.eu wykorzystuje pliki cookies, czyli tzw "ciasteczka". W przypadku braku akceptacji korzystania z plikĂłw cookies prosimy o opuszczenie strony.
Zamknij