Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Stabilność produkcji energii elektrycznej z instalacji fotowoltaicznej – wpływ dystrybucji przestrzennej

Stability of energy generation from a photovoltaic installation – spatial distribution impact
Stabilność produkcji energii elektrycznej z instalacji fotowoltaicznej – wpływ dystrybucji przestrzennej
Stabilność produkcji energii elektrycznej z instalacji fotowoltaicznej – wpływ dystrybucji przestrzennej
fot. Pixabay.com

W nachodzących latach dojdzie do znacznego wzrostu udziału energetyki słonecznej w polskim systemie elektroenergetycznym. Przy budowie energetyki solarnej i smart grids należy dążyć do takiego rozmieszczenia źródeł energii, które zmniejszy podatność odbiorcy na wpływ lokalnych warunków atmosferycznych.

Docierająca do powierzchni Ziemi ilość promieniowania słonecznego jest zmienna w zależności od pory roku, warunków klimatycznych panujących w danej szerokości geograficznej, a w znacznie krótszej skali (minuty, sekundy) od przemieszczających się po nieboskłonie chmur.

Systemy pozyskujące energię elektryczną w oparciu o efekt fotowoltaiczny z roku na rok zyskują coraz większe poparcie zarówno ze strony rządów, jak i pojedynczych odbiorców energii elektrycznej, których coraz częściej zaczyna się nazywać prosumentami. Termin ten ma oddawać fakt, że część energii wygenerowanej z instalacji fotowoltaicznej (PV) będzie wykorzystana na własne potrzeby użytkowników, a powstające nadwyżki zostaną przesłane do sieci. Warunki klimatyczne, a w szczególności średnie roczne sumy nasłonecznienia docierającego na płaszczyznę horyzontalną, są głównymi determinantami ekonomicznej opłacalności wspomnianych systemów PV.

 

W niektórych krajach europejskich (m.in. Hiszpania, Włochy, Cypr) koszt energii elektrycznej wygenerowanej z PV osiągnął już tzw. parytet sieci, należy mieć jednak na uwadze, że dotyczy to cen energii, w jakich kupują ją gospodarstwa domowe. W 2014 r. osiągnięto parytet dla cen energii elektrycznej kupowanej przez zakłady przemysłowe w Niemczech, Włoszech czy Hiszpanii [1]. Co więcej, nakłady inwestycyjne na systemy PV systematycznie maleją. Wynika to głównie z rosnących zdolności produkcyjnych zakładów wytwarzających moduły fotowoltaiczne, usprawnień oraz wprowadzania na rynek nowych rozwiązań, np. w postaci modułów cienkowarstwowych. Przykładem są Stany Zjednoczone, gdzie w latach 1998–2011 odnotowywano spadek kosztów instalacji PV na poziomie 5–7% rocznie [2].

 

Czytaj także >> Konfiguracja systemów fotowoltaicznych

Przytoczone powyżej przykłady są dobrymi przesłankami, by twierdzić, że w pewnym momencie rozwój energetyki solarnej nie będzie już napędzany różnymi formami wsparcia ze strony państwa, a stanie się jedynie efektem rachunku ekonomicznego przeprowadzanego przez każdego z odbiorców energii. Należy przy tym zauważyć, że system fotowoltaiczny niewyposażony w odpowiedni układ magazynowania energii nie może być postrzegany jako źródło pozwalające na zapewnienie autonomii w zakresie zasilenia odbiornika w energię elektryczną.

Wynika to ze wspomnianej wcześniej czasowej zmienności dostępnej energii promieniowania słonecznego, która może zostać przekształcona w energię elektryczną. Teoretyczne nasłonecznienie może zostać bardzo dokładnie określone na podstawie modeli czystego nieba, które precyzyjnie oddają tę zmienność na przestrzeni roku. Jednak dające się prognozować jedynie w ograniczonym zakresie warunki atmosferyczne zniekształcają gładką krzywą uzysku energii. Tym samym źródło energii, jakim jest PV, staje się niestabilne i prawdopodobieństwo utraty zasilania odbiornika rośnie.

Czytaj także >> Zastosowanie narzędzi GIS w ocenie lokalnych warunków solarnych

Z punktu widzenia gospodarstwa domowego podłączonego do sieci przesyłowej zmienność nasłonecznienia nie ma wpływu na stabilność zasilania. Natomiast krajowy system elektroenergetyczny musi być przygotowany na nagłe skoki wartości zarówno po stronie podażowej, jak i popytowej rynku energii elektrycznej. Rosnący udział odnawialnych i jednocześnie w znacznym stopniu nieprzewidywalnych źródeł energii, do których zalicza się energetykę wiatrową oraz słoneczną, w koszyku energetycznym kraju wymusza budowę nowych magazynów energii oraz utrzymywanie goręcej rezerwy.

 Rys. 1. Zmienność nasłonecznienia; źródło: oprac. własne
Rys. 1. Zmienność nasłonecznienia; źródło: oprac. własne

Na rys. 1 przedstawiono zmienność wartości nasłonecznienia promieniowania słonecznego z krokiem czasowym wynoszącym 5 min dla czterech kolejnych dni czerwca 2005 r. w Krakowie. Ilość energii promieniowania słonecznego, która dotarła w tych dniach na powierzchnię jednego metra kwadratowego nachyloną pod kątem 35°, to odpowiednio: 0,73; 1,96; 3,45 oraz 7,68 kWh.

Obserwowana w takich krótkich odstępach czasu zmienność wynika z przemieszczających się chmur, natomiast wyraźnie widać, że na przestrzeni czterech dni ilość docierającej energii zwiększyła się przeszło dziesięciokrotnie, tak by trzynastego dnia krzywa nasłonecznienia była bliska modelowanej.

Mała chmura przemieszczająca się nad instalacją PV może spowodować, że na powierzchnię ogniw przestanie docierać bezpośrednie promieniowanie słoneczne. W efekcie generowana przez instalację moc elektryczna w ciągu kilkunastu sekund znacząco spadnie, a następnie wróci do stanu wyjściowego. Zmienność ta może mieć negatywny wpływ na funkcjonowanie systemu energetycznego.

Problem ten został poruszony po raz pierwszy w 1992 r., kiedy to wielu autorów zaczęło się zastanawiać nad wpływem rosnącego udziału PV w rynku energetycznym [3, 4, 5].

 

W odniesieniu do energetyki wiatrowej oraz słonecznej zastosowano więc odnoszący się pierwotnie do elektrowni zawodowych termin szybkości narastania (ramp rate) – załączane lub wyłączane są one w zależności od popytu. W związku z tym w przeprowadzonym badaniu dążono do zbadania współczynnika korelacji pomiędzy wartościami nasłonecznienia w wybranych lokalizacjach na obszarze Polski oraz wpływu rozmieszczenia przestrzennego instalacji na wygładzenie krzywej produkcji energii elektrycznej.

Czytaj też: Rynek budowlany i instalacyjny >>>

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!
   16.12.2015

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Czym mogą Cię zaskoczyć nowoczesne pompy do wody »

pompy do wody

 



Zadbaj o bezpieczeństwo swoje i swoich pracowników » Szukasz partnera w projektowaniu inżynieryjnym i specjalistycznym? »
bezpieczeństwo instalatora pomoc w projektowaniu
czytam więcej » poznaj go już dziś »

 


Jak projektować instalacje najwyższej jakości »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj bezpieczne systemy do dezynfekcji wody pitnej i basenowej » Jakich zabezpieczeń wentylatorów dachowych potrzebujesz »
czysta woda wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Czy klimatyzacja jest zdrowa »

wentylacja

 



Kompendium wiedzy o procesach wymiany ciepła » Czy ogrzewanie może wpływać na nasze zdrowie »
pompy woda powietrze pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


Jak dobrze odseparować wodę kanalizacyjna od gruntowej »

studzienka kanalizacyjna

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
7-8/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 7-8/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - WT 2021 dla budynków wielorodzinnych
  • - Klimakonwektory, belki i sufity chłodzące
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl