Archiwum kategorii: Energia słoneczna

Program Prosument

Program Prosument realizowany jest przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej, który za pośrednictwem wspierania inwestycji w rozproszone, odnawialne źródła energii ma na celu ograniczenie lub uniknięcie emisji CO2 w wyniku zwiększenia produkcji energii z odnawialnych źródeł, poprzez zakup i montaż małych instalacji lub mikroinstalacji odnawialnych źródeł energii.
Z założenia programu Prosument wynika, że efektem ekologicznym ma być coroczne ograniczenie emisji CO2 w ilości 215 000 ton oraz roczna produkcja energii z odnawialnych źródeł na poziomie 470 000 MWh.

Program prosument

Program Prosument realizowany będzie w latach 2014 – 2022 i jego budżet wynosi 800 mln zł (występuje w nim możliwość umów pożyczek do 2020 roku).

W ramach programu Prosument możliwe jest uzyskanie pożyczki/kredytu preferencyjnej (oprocentowanie wynosi 1%) wraz z dotacją łącznie do 100% kosztów kwalifikowanych instalacji lub dotacji w wysokości 20% lub 40% dofinansowania (15% lub 30% po 2015 r.). Maksymalna wysokość kosztów kwalifikowanych mieści się w granicach 100 tys. zł – 450 tys. zł i uzależniona jest w zależności od rodzaju beneficjenta oraz przedsięwzięcia.

Program Prosument

Dofinansowanie przedsięwzięć w programie Prosument obejmie zakup i montaż nowych instalacji i mikroinstalacji odnawialnych źródeł energii do produkcji:
energii elektrycznej (systemy fotowoltaiczne, małe elektrownie wiatrowe, oraz układy mikrokogeneracyjne o zainstalowanej mocy elektrycznej do 40 kWe),
ciepła i energii elektrycznej (źródła ciepła opalane biomasą, pompy ciepła oraz kolektory słoneczne o zainstalowanej mocy cieplnej do 300 kWt,).

Beneficjentami programu Prosument mogą być osoby fizyczne, spółdzielnie mieszkaniowe, wspólnoty mieszkaniowe oraz jednostki samorządu terytorialnego (ewentualnie ich związki).

Program prosument

W programie Prosument przewidziane są trzy kanały dystrybucji środków:
– nabór wniosków dla jednostek samorządu terytorialnego był realizowany od 26.05.2014 do 31.12.2014 (kontynuacja naboru zostanie ogłoszona w 2015 r.),
– nabór wniosków dla WFOŚiGW był realizowany od 16.07.2014 do 31.12.2014 kontynuacja naboru zostanie ogłoszona w 2015 r.)
– nabór wniosków dla banków został ogłoszony 2.01.2015 (wnioski od banków będą przyjmowane do 30.01.2015 natomiast początek naboru wniosków dla beneficjentów nastąpi po ogłoszeniu naboru przez banki).

Program prosument

 

Bezpieczeństwo energetyczne

Bezpieczeństwo energetyczne obejmuje wiele aspektów gospodarki energetycznej, które są istotne dla prawidłowego funkcjonowania nie tylko systemu energetycznego, ale przede wszystkim wszystkich obywateli.

Z jednej strony bezpieczeństwo energetyczne to ekologia, która wpływa nie tylko na zdrowie obywateli (czyste powietrze oznacza mniej zachorowań, mniej wizyt u lekarza i tym samym niższe wydatki na opiekę zdrowotną), ale ma również olbrzymie znaczenie na występujące zmiany klimatyczne (topnienie lodowców, podnoszenie się wód oceanów, zmiany koncentracji gazów cieplarnianych czy zmiany kierunków róży wiatrów).

Bezpieczeństwo energetyczne

Z drugiej strony bezpieczeństwo energetyczne to zapewnienie ciągłości zasilania w energię elektryczną na przestrzeni czasu. W systemie energetycznym występują normalne warunki podaży i popytu, które sprawiają, że chcąc je między sobą równoważyć zmuszeni jesteśmy do podejmowania różnych działań w celu zapobieżenia możliwości wystąpienia blackout-u.

Tym samym biorąc pod uwagę przebieg szczytów energetycznych (wielkość popytu) w Polsce warto zwrócić uwagę na fakt, że niezależnie od miejsc generowania zwiększonego zapotrzebowania na energię zawsze występują podobne zachowania. Szczyt poranny rozpoczyna się w godzinach 5:00 – 6:00, kiedy większość obywateli wstaje i następne wykonuje typowe czynności związane z przygotowaniem się do wyjścia do pracy, szkoły, przedszkola. Następnie w godzinach 8:00 – 16:00 występuje stopniowy wzrost zapotrzebowania na energię związany z rozpoczęciem pracy przez firmy, biura, administrację państwową, szkoły, przedszkola, czy szpitale. Chcąc zaspokoić rosnące potrzeby energetyczne szczytu porannego podejmowane są różne działania mające na celu zwiększenie mocy generowanej w systemie energetycznym (uruchomienie elektrowni szczytowo-pompowych, uruchamianie rezerw opartych o źródła konwencjonalne).

Bezpieczeństwo energetyczne

Innym działaniem mogącym zabezpieczyć potrzeby energetyczne szczytu porannego jest energią elektryczna wytwarzana w źródłach prosumenckich (fotowoltaika, energetyka wiatrowa). Na przykład fotowoltaika generuje energię elektryczną dokładnie w okresach występowania szczytu porannego. Tym samym niezależnie od tego, czy popyt generowany jest przez prosumenta, czy też przez odbiorców zewnętrznych, energia szczytowa jest jak najbardziej pożądana przez rynek i powinna być konsumowana najlepiej bez magazynowania (magazynowanie oraz transformowanie to niestety straty i dodatkowo wzrost nakładów inwestycyjnych).

Ważnym elementem bezpieczeństwa energetycznego jest również dywersyfikacja źródeł energii, która będzie miała olbrzymie znaczenie w sytuacjach awaryjnych (awaria systemu energetycznego, konflikt zbrojny). Im większa liczba źródeł energii i im bardziej rozproszona, tym niższe koszty przesyłu oraz większe bezpieczeństwo związane z zapewnieniem ciągłości zasilania w energie elektryczną.

Bezpieczeństwo energetyczne

Oczywiście najlepszym rozwiązaniem jest możliwość zużywania energii w miejscu jej wytworzenia, jednakże w tym zakresie nie warto ograniczać się do tego samego budynku czy nieruchomości na którym występuje źródło energii. Nawet jak nie zużywamy energii elektrycznej jako prosumenci, to w szczycie zostanie ona zużyta przez najbliższe otoczenie i dlatego każde źródło energii szczytowej jest jak najbardziej pożądane przez gospodarkę i przez cały system energetyczny.

Dlatego warto jest inwestować w źródła energii elektrycznej, które wspierają system energetyczny i zwiększają bezpieczeństwo zasilania, przy jednoczesnym uwzględnieniu ich wpływu na atmosferę oraz środowisko naturalne.

Bezpieczeństwo energetyczne

Pomiary elektryczne instalacji fotowoltaicznej

Instalacja fotowoltaiczna najczęściej składa się z części prądu stałego i prądu zmiennego. Zakres wartości mierzonych wielkości elektrycznych zależny jest od wielkości i rodzaju instalacji fotowoltaicznej.

Pomiary elektryczne instalacji fotowoltaicznej

A. Część prądu stałego
napięcie elektryczne zwykle zawiera się w zakresie do 750 – 1000 V (wartości te są maksymalnymi dopuszczalnymi napięciami pracy zarówno większości inwerterów, jak i modułów fotowoltaicznych),
prąd elektryczny w małych instalacjach osiąga zwykle kilka do kilkunastu amper (do 100 kWp), natomiast w średnich i dużych instalacjach prądy mogą osiągać wartości nawet kilka tysięcy amper (w szczególności w przypadku instalacji z inwerterami centralnymi).
B. Część prądu zmiennego
napięcie elektryczne typowe 220/380 V (małe instalacje fotowoltaiczne), a w przypadku konieczności podłączenia do zewnętrznej sieci elektroenergetycznej średniego lub wysokiego napięcia wartości te odpowiadają napięciu sieci elektroenergetycznej (może to być na przykład 15, 20 lub 30 kV),
prąd elektryczny po stronie prądu zmiennego uzależniony jest to wielkości (mocy instalacji) oraz napięcia jej pracy. W przypadku większych instalacji zmuszeni jesteśmy do przejścia na średnie lub wysokie napięcia z uwagi na konieczność ograniczenia strat elektrycznych występujących podczas przesyłu energii elektrycznej w sieci energetycznej. Zwykle pądy w małych instalacjach nie przekraczają wartości kilkudziesięciu amper (przy średniej wielkości instalacji kilkuset amper).

Pomiary elektryczne instalacji fotowoltaicznej

Teoretycznie pomiary wielkości elektrycznych instalacji fotowoltaicznej możemy przeprowadzić przy pomocy mierników uniwersalnych, posiadających stosowne zakresy pracy. Problemy mogą się pojawić w przypadku pomiarów napięć powyżej 1000 V oraz prądów elektrycznych o wartościach powyżej 10A (konieczność stosowania przekładników prądowych lub napięciowych).

Ponadto elementem niezbędnym przy wykonywaniu pomiarów elektrycznych jest konieczność ustalenia rzeczywistego natężenia promieniowania słonecznego, które wprost przekłada się na osiągane chwilowe moce przez instalację fotowoltaiczną. Do tego celu niezbędne jest zastosowanie czujników promieniowania słonecznego lub pyranometrów, które pozwalają na pomiar natężenia promieniowania słonecznego [W/m2] i tym samym na oszacowanie chwilowej wartości energii elektrycznej jaką powinna generować instalacja fotowoltaiczna.

Pomiary elektryczne instalacji fotowoltaicznej

Dodatkowym czynnikiem wpływającym na wydajność instalacji fotowoltaicznej jest temperatura, dlatego chcąc prawidłowo ocenić wydajność musimy ją uwzględnić w naszych pomiarach wielkości elektrycznych.

Przykładowo jeśli natężenie promieniowania słonecznego wynosi 300 W/m2 przy temperaturze zewnętrznej 25 st. C, to wtedy przy sprawności modułu fotowoltaicznego na poziomie 15% i polu powierzchni czynnej modułu fotowoltaicznego wynoszącej 1,6 m2, powinniśmy uzyskać moc chwilową na poziomie 72 W (pomimo, że moduł w warunkach standardowych generuje 240 W).

Moc modułów fotowoltaicznych opisywana jest w jednostkach Wp (Watt peak, czyli moc osiąganą przez moduł fotowoltaiczny w testowych warunkach standardowych – STC).

Tym samym zmiana wartości natężenia promieniowania słonecznego oraz/i temperatury powierzchni modułu będą wpływały na zmianę wartości mocy chwilowej generowanej przez instalację fotowoltaiczną – moc rzeczywista.

Mając na uwadze konieczność uwzględnienia przy pomiarach elektrycznych instalacji fotowoltaicznych zarówno temperatury modułu, temperatury otoczenia, jak i wartości natężenia promieniowania słonecznego, dlatego do pomiarów elektrycznych instalacji fotowoltaicznych najczęściej wykorzystywane są specjalistyczne zestawy pomiarowe, które umożliwiają wykonywanie kompleksowych pomiarów instalacji (napięć prądów, natężenia promieniowania, temperatur).

Pomiary elektryczne instalacji fotowoltaicznej

Podłączenie instalacji fotowoltaicznej do sieci energetycznej

Najważniejszym kryterium decydującym o możliwości podłączenia instalacji fotowoltaicznej do sieci elektroenergetycznej jej wielkości.
Mikroinstalacje najczęściej pracują na niskim napięciu (220/380 V) i produkowana przez nie energia elektryczna może być zużyta bezpośrednio przez wytwórcę energii i/lub przez sąsiednie budynki – bardzo rzadko wymaga przesyłu energii elektrycznej na dłuższe odległości (w szczególności na obszarach silnie zurbanizowanych).

Mikroinstalacje najczęściej powstają na istniejących obiektach (budynki mieszkalne, hale produkcyjne) i w takich przypadkach w zależności od stanu istniejącego złącza kablowego, rozdzielnicy licznikowej, korytek kablowych, czy tablic bezpiecznikowych może wystąpić konieczność ich modernizacji lub dopasowania do wymagań planowanej instalacji fotowoltaicznej.

Podłączenie instalacji fotowoltaicznej

Miniinstalacje (moc powyżej 40kWp) mogą również pracować na niskim napięciu, przy czym wraz ze wzrostem mocy może wystąpić konieczność transformacji na średnie napięcie (od 1 do 60 kV, najczęściej 15 kV). Zwykle energię przesyła się w sieci energetycznejsieci energetycznej na dalekie odległości na średnim lub na wysokim napięciu, z uwagi na minimalizację strat energii – konieczność transformacji występuje w przypadku braku możliwości zużycia jej w miejscu wytworzenia.

Podczas przyłączenia instalacji fotowoltaicznej do sieci energetycznej może się pojawić konieczność wykonania układu pomiarowo-rozliczeniowego zarówno na napięciu niskim, jak również na średnim (rozliczenie ilości wyprodukowanej energii elektrycznej większość zakładem energetycznym).
Jednocześnie większość instalacji fotowoltaicznych posiada potrzeby własne, w związku z czym niezbędne jest wykonanie zasilania potrzeb własnych (zasilanie ogrzewania pomieszczeń roboczych, instalacji oświetlenia, systemu monitoringu i nadzoru oraz gniazd odbiorników 1 fazowych).

Podłączenie instalacji fotowoltaicznej

W przypadku lokalizacji instalacji fotowoltaicznej w miejscach zlokalizowanych w dużej odległości od istniejącej infrastruktury energetycznej (Rozdzielczego Punktu Zasilania RPZ, Głównych Punktów Zasilania GPZ lub stacji transformatorowej SN/nn) może wystąpić konieczność budowy brakującej linii energetycznej i/lub stacji transformatorowej. W takim przypadku koszt wykonania instalacji fotowolotaicznej może znacząco wzrosnąć, co może wpłynąć na niską rentowność takiego projektu.
Decyzję o warunkach podłączenia planowanej instalacji fotowoltaicznej podejmuje operator sieci energetycznej biorąc pod uwagę wiele elementów (m.in. związanych ze stanem oraz planami rozwoju sieci elektroenergetycznej, czy lokalizacją przyszłych odbiorców energii elektrycznej).

Przy dużych instalacjach fotowoltaicznych (moc powyżej 1 MWp) olbrzymie znaczenie na możliwość podłączenia nowych instalacji ma stan sieci energetycznej, odległości od odbiorców (rozpływ mocy), struktura zapotrzebowania w energię elektryczną oraz obecność linii przesyłowej średniego lub wysokiego napięcia w pobliżu miejsca planowanej instalacji fotowoltaicznej. Dodatkowo z powodu zapewnienia stabilności sieci energetycznej operatorzy dużych instalacji fotowoltaicznych muszą przedstawić przewidywany bilans produkcji energii elektrycznej (jest on szczególnie istotny w przypadku tzw niestabilnych źródeł energii elektrycznej).

Podłączenie instalacji fotowoltaicznej

Nowelizacja prawa energetycznego w postaci „Małego Trójpaku” gwarantuje mikroinstalacjom fotowoltaicznym bezpłatne przyłączenie do sieci energetycznej oraz minimalizację niezbędnych dokumentów (budowa może zostać zrealizowana w oparciu o zgłoszenie robót i tym samym nie wymaga uzyskania pozwolenia na budowę).

W przypadku instalacji większych inwestor zwykle ponosi połowę kosztów podłączenia do sieci, a ponadto najczęściej występuje również konieczność uzyskania pozwolenia na budowę.

Podłączenie instalacji fotowoltaicznej

Śledzenie punktu MPP (MPP tracking)

Maksimum Power Point (MPP) jest optymalnym punktem pracy zarówno pojedynczego modułu, jak również poszczególnych stringów składających się na instalację fotowoltaiczną i cechuje go najwyższa moc dla danych warunków pracy układu.

Po podpięciu stringu (ciągu modułów fotowoltaicznych) do wejścia inwertera automatycznie dobiera on optymalny punkt pracy układu (w praktyce sprowadza się to do dobrania określonej wartości prądu i napięcia pracy, które powinno dążyć do wartości MPP – maksymalizacja uzysku).

Śledzenie punktu MPP

Dostosowanie się inwertera do systemu fotowoltaicznego określane jest w praktyce śledzeniem punktu MPP (TPP Tracking) i ma duży wpływ na wydajność instalacji fotowoltaicznej.

W przypadku podłączenia modułów fotowoltaicznych posiadających bardzo różniące się moce instalacja fotowoltaiczna nie będzie pracowała w optymalnych warunkach i tym samym energia produkowana przez układ będzie daleka od oczekiwań. W takiej sytuacji inwerter będzie dopasowywał się do najsłabszych modułów podłączonych do niego w jednym ciągu – stringu (lepsze moduły, o większych wartościach prądu, będą stanowiły dla nas stratę).

Dlatego też, każdy inwerter ma 2 lub nawet 3 wejścia aby możliwe było podłączenie do niego modułów o zbliżonych parametrach elektrycznych.

Podobna sytuacja ma miejsce również w przypadku częściowego zacienienia instalacji fotowoltaicznej (część instalacji fotowoltaicznej okresowo zacienianą warto podłączyć do niezależnego wejścia inwertera i tym samym warto ją również wydzielić jako część instalacji fotowoltaicznej pracującej niezależnie).

Śledzenie punktu MPP

Bardzo ważnym elementem przy zakupie i późniejszym projektowaniu instalacji fotowoltaicznej jest posiadanie szczegółowych parametrów pracy modułów (każdy moduł fotowoltaiczny cechują różne parametry pracy, w szczególności w punkcie MPP), które będą pomocne przy optymalizacji warunków pracy całej instalacji fotowoltaicznej.
Podczas zakupu modułów fotowoltaicznych warto domagać się od sprzedawcy przedstawienia szczegółowej listy parametrów elektrycznych modułów fotowoltaicznych, tak aby podczas ich montażu wydzielić słabsze moduły i ewentualnie podłączyć je w postaci niezależnego stringu.

Tym samym podłączając moduły w szereg warto wziąć pod uwagę parametry ich pracy gdyż to ile energii wyprodukuje nasza elektrownia zależy zarówno od sposobu wykonania jak i od sposobu zaprojektowania instalacji fotowoltaicznej.

Śledzenie punktu MPP

Energia słoneczna

Słońce jest kulą zjonizowanego gazu składającego się głównie z gazów lekkich wodoru (74%) i helu (24 %), która emituje w przestrzeń kosmiczną olbrzymie ilości energii (natężenie promieniowania słonecznego wynosi 3,827×1026 W i jest emitowana radialnie).

Energia słoneczna

Do powierzchni ziemi dociera znaczna część energii promieniowania słonecznego, przy czym wielkość ta uzależniona jest od wielu czynników, z których najważniejsze to:
pora roku (wysokość słońca nad horyzontem i tym samym kąt padania promieni słonecznych na powierzchnię modułu fotowoltaicznego),
długość drogi promieniowania słonecznego jaką musi przejść przez atmosferę ziemską ,
zachmurzenie (w tym również wilgotność).

Gdyby nie było chmur i powietrza w atmosferze ziemskiej, wtedy do każdego miejsca na ziemi – zlokalizowanego pod określonym kątem do promieni słonecznych – docierała by taka sama wartość energii. Po drodze do Ziemi promieniowanie słoneczne ulega jednak znacznemu osłabieniu w związku z występowaniem gazów oraz cząstek stałych w atmosferze ziemskiej oraz z uwagi na zjawisko odbicia, pochłaniania oraz rozproszenia promieniowania słonecznego.

Energia promieniowania słonecznego docierająca do ziemi może być przetworzona na inne rodzaje energii (najczęściej cieplna i elektryczna). Skuteczność przetwarzania energii promieniowania słonecznego na energie elektryczną wynosi:
moduły fotowoltaiczne (14- 20 % – dla krzemu Si),
kolektory grzewcze (min. 45-50 % i zależy m.in. od rodzaju kolektora, warunków zewnętrznych oraz od rodzaju zastosowanego czynnika).

Energia słoneczna
W przypadku modułów fotowoltaicznych, w zależności od rodzaju zastosowanego materiału półprzewodnikowego, energia promieniowania słonecznego będzie przetwarzana na energię elektryczną w różnym zakresie widmowym. Dla krzemu (Si) wartością graniczną jest fala elektromagnetyczna o długości 1100 nm (energią 1,1eV), która odpowiada za uwolnienie elektronu z ostatniej powłoki krzemu. Oczywiście fala elektromagnetyczna o długościach krótszych również pracuje przy krzemie jako, że niesie ze sobą wyższą energię promieniowania od energii uwolnienia elektronu z ostatniej powłoki atomu Krzemu (Si) – promieniowanie słoneczne pracuje w szerokim zakresie długości fali od 200 – 1100 nm i obejmuje ultrafiolet, promieniowanie widzialne oraz część zakresu podczerwieni.

Jednym z ważniejszych czynników wpływających na osłabienie natężenia promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni ziemi jest atmosfera ziemska na którą składają się gazy, pyły oraz para wodna.

Największa energia promieniowania słonecznego dociera prostopadle do powierzchni ziemi, czyli w rejonie równika, gdzie występuje najkrótsza droga promieniowania słonecznego przebiegająca przez atmosferę ziemską.
Kąt nachylenia promieniowania słonecznego do powierzchni ziemi zmienia się również wraz z porą rokuzimą dla dowolnej lokalizacji zlokalizowanej na terenie Polski słońce znajduje się dużo niżej na horyzoncie i tym samym max. natężenie promieniowania słonecznego jakie dociera do Ziemi wynosi max. 500 W/m2, natomiast w okresie letnim promieniowanie słoneczne może nieść ze sobą energię wyższą niż 1000 W/m2 (słońce wtedy jest najwyżej i najdłużej na horyzoncie).

Słońce jest niewyczerpalnym źródłem energii, która dociera do ziemi i którą warto zagospodarować również na potrzeby pojedynczych gospodarstw domowych. Jest to energia która na początku wymaga dokonania inwestycji i później korzystamy z niej przez okres kilkudziesięciu lat (ponosząc tylko niewielkie koszty związane z utrzymaniem instalacji – zarówno fotowoltaicznej jak i grzewczej).

Energia słoneczna

Termomodernizacja

W zależności od rocznego poziomu zapotrzebowania na ciepło można wyróżnić następujące klasy energetyczne budynków:
dom tradycyjny – zapotrzebowanie 90-120 kWh/m2,
dom niskoenergetyczny – zapotrzebowanie 30 – 60 kWh/m2,
dom pasywny – zapotrzebowanie poniżej 15 kWh/m2.

W przypadku typowego budynku mieszkalnego o powierzchni 100 m2 (współczynnik przewodności ścian, dachu i piwnicy ok. 0.7 W/m2K) i posiadającego zapotrzebowanie na ciepło na poziomie 120 k Wh/m2 jego największe straty ciepła obejmują:

Termomodernizacja

Chcąc ogrzać taki typowy budynek mieszkalny będziemy potrzebowali wytworzyć co najmniej 14,2 MWh energii w ciągu roku (straty energii cieplnej ok. 16,5 MWh oraz uzysk energii wewnętrznej (mieszkańcy, urządzania gospodarstwadomowego) i zewnętrznej (słońce) ok. 2,25 MWh), co pociągnie za sobą następujące koszty:
ogrzewanie energią elektryczną (cena ok. 0,28 PLN/kWh) – 3.990 PLN (koszt może się różnić dla różnych operatorów energetycznych),
ogrzewanie piecem węglowym (cena ok. 0,11 PLN/kWh) – 1.635 PLN (sprawność pieca węglowego na poziomie 75%).

W przypadku ogrzewania węglem kamiennym będziemy potrzebowali do tego celu ok. 5,3 ton węgla, przy cenie 550 PLN/tona i kaloryczności ok. 23 MJ/tona). Jednocześnie ponieważ podczas spalania węgla powstają odpady stałe oraz odpady lotne w postaci pyłów, dlatego ich ilość przy zawartości popiołu na poziomie 11% będą wynosiły :
emisja pyłu – 22 kg/tona węgla,
odpady stałe – 88 kg/tona węgla.

Termomodernizacja

Z przyjętych danych wynika, że przy spaleniu 5,3 ton węgla emisja pyłu wyniesie 116 kg podczas całego sezonu grzewczego oraz dodatkowo powstanie ponad 460 kg odpadów stałych (ilości te będą oczywiście różne dla różnej zawartości popiołu w spalanym przez nas węglu).

Największe straty ciepła dotyczą okien zewnętrznych, ścian zewnętrznych oraz dachu i wentylacji.

W dalszej części symulacji przeprowadzimy termomodernizację budynku na którą będą się składały następujące działania:
ocieplenie ścian (styropian o grubości min. 16 cm),
ocieplenie dachu (wełna mineralna o grubości min. 14 cm),
ocieplenie piwnicy (wełna mineralna o grubości min. 6 cm),
wymiana okien i drzwi (przewodność cieplna 1,0 W/m2K),
instalacja rekuperacji (odzysk ciepła podczas wentylacji budynku).

W wyniku powyższych działań można uzyskać znaczący efekt energetyczny, który przyniesie ze sobą zmianę zapotrzebowania na ciepło z poziomu 120 kWh/m2 do ok. 30 – 40 kWh/m2, która w konsekwencji przyczyni się do znacznego spadku kosztów ogrzewania:
ogrzewanie energią elektryczną (cena 0,28 PLN/kWh) – ok. 1.302PLN (koszt może się różnić dla różnych operatorów energetycznych),
ogrzewanie piecem węglowym (cena 0,11 PLN/kWh) – ok. 533 PLN (sprawność pieca węglowego na poziomie 75%).

W przypadku ogrzewania węglem równie istotny co oszczędność finansowa jest fakt, że dzięki termomodernizacji jesteśmy w stanie zmniejszyć ilość powstałego przy tej okazji pyłu z ponad 116 kg, do ok. 38 kg, czyli do ok. 1/3 wartości pierwotnej (emisja tego pyłu w dużej mierze jest odpowiedzialna za powstawanie smogu w powietrzu, który jest uciążliwy dla mieszkańców szczególnie w okresie zimowym).

Kolejnymi działaniami wspomagającymi termomodernizację może być zastosowanie kolektorów grzewczych do ogrzewania wody grzewczej oraz budowa elektrowni fotowoltaicznej do wytwarzania energii elektrycznej, które jeszcze bardziej mogą przyczynić się do mniejszenia kosztów ponoszonych przez gospodarstwo domowe za zużycie energii elektrycznej i cieplnej.

Termomodernizacja

Elektrownia hybrydowa

Fotowoltaika oraz energetyka wiatrowa samodzielnie nie są w stanie pokryć zapotrzebowania dziennego zarówno kraju, jak również województw czy regionów, dlatego dobrym rozwiązaniem tego problemu może być budowa elektrowni hybrydowych.

Fotowoltaika najwięcej energii generuje od wczesnej wiosny do późnej jesieni (najwięcej energii w ciągu dnia generowane jest w południe). Z kolei energetyka wiatrowa największe uzyski ma od jesieni do wczesnej wiosny. Przy okazji obydwie technologie mogą być wykonane na tym samym terenie, mogą korzystać z tych samych transformatorów oraz przyłączy energetycznych (powstają w bliskiej odległości od siebie).

Elektrownia hybrydowa

W celu zapewnienia ciągłości tak powstałej elektrowni hybrydowej (fotowoltaiki oraz energetyki wiatrowej), możliwe jest uzupełnienie tych dwóch technologii o następujące źródła energii:
elektrownia biogazowa,
elektrownia gazowa (zasilana gazem ziemnym lub metanem),
elektrownia opalana biomasą,
elektrownia wodna (szczytowo-pompowa).

Jedną z wielu dodatkowych możliwości zwiększenia bezpieczeństwa zasilania może być również wykorzystanie magazynowania energii elektrycznej w różnej formie (magazynujemy energię wytworzoną w okresach dużego jej występowania po to, aby następnie ją zużyć wtedy gdy ją potrzebujemy i jednocześnie nie możemy jej uzyskać z wiatru lub ze słońca).

Elektrownia hybrydowa

W ten sposób powstała elektrownia hybrydowa jest w stanie zapewnić całoroczne zapotrzebowanie na energie elektryczną całego regionu lub miasta, który dodatkowo jest w stanie stworzyć nowe miejsca pracy, zapewnić bezpieczeństwo energetyczne oraz uzyskać oszczędności lub dodatkowe przychody do budżetu lokalnego.

Wytwarzanie energii elektrycznej w miejscu jej zużycia jest o tyle istotne, że każda transformacja oraz przesył energii elektrycznej na dłuższe dystanse wiążą się z powstawaniem strat oraz ze spadkami napięć, które w ten sposób możemy wyeliminować.

Elektrownie hybrydowe w przyszłości mogą uniezależnić od cen energii elektrycznej, której cena będzie kształtowana w zależności od odległości odbiorcy do źródła jej wytwarzania – w ten sposób możemy uzyskać niezależność, bezpieczeństwo zasilania oraz dodatkowo również spadek cen energii elektrycznej.

Elektrownia hybrydowa

Inwerter w instalacji fotowoltaicznej

Inwerter jest urządzeniem służącym do zamiany napięcia stałego na zmienne. Inwertery są ważnym elementem instalacji fotowoltaicznej, ponieważ moduły fotowoltaiczne produkują prąd stały (można nimi również zasilić bezpośrednio urządzenia prądu stałego, jednakże w praktyce najbardziej rozpowszechnionymi odbiornikami są zasilane prądem zmiennym).

Inwertery zależnie do sposobu pracy dzielą się na dwie zasadnicze grupy:
„off-grid” – pracuje niezależnie od zewnętrznej sieci energetycznej i tym samym wymagają budowy instalacji tzw. wyspowych ( odseparowanych od zewnętrznej sieci energetycznej),
„on-grid” – pracuje w ścisłym powiązaniu z zewnętrznym systemem energetycznym, stale dopasowując podstawowe parametry pracy (amplituda, faza oraz częstotliwość napięcia) do parametrów zewnętrznej sieci energetycznej. W przypadku zaniku napięcia w sieci zewnętrznej następuje automatyczne wyłączenie inwertera.

Inwerter w instalacji fotowoltaicznej

Moc inwertera zależy od mocy planowanej instalacji fotowoltaicznej i w przypadku małych instalacji (do 5 kWp) można przyjąć jeden inwerter o mocy zbliżonej do mocy znamionowej instalacji.
W przypadku instalacji większych warto przewidzieć montaż kilku inwerterów ponieważ:
– przy większej liczbie inwerterów zmniejszamy ryzyko postoju instalacji podczas uszkodzenia jednego z nich,
– mamy możliwość lepszego porównania wydajności poszczególnych inwerterów i stwierdzenia nieprawidłowości ich pracy.

Jednym z ważniejszych kryteriów oceny inwertera jest jego sprawność, która dla bardzo dobrej klasy inwerterów osiąga wartość 98 % (powinno się unikać inwerterów posiadających sprawność poniżej 93%). Ponadto istotnym kryterium oceny inwertera jest jego dobór pod względem optymalnego wykorzystania jego parametrów pracy (zwykle sprawność inwerterów spada wraz ze spadkiem poziomu wykorzystania jego mocy). Dlatego nie opłaca się instalować inwerterów o mocy znacznie przekraczającej moc szczytową instalacji fotowoltaicznej, ponieważ będą one pracowały z niższą sprawnością (sprawność inwertera na rozsądnym poziomie występuje przy mocy min. 1/3 mocy znamionowej).

Inwerter w instalacji fotowoltaicznej

Zwykle moc inwerterów w stosunku do mocy szczytowej instalacji fotowoltaicznej powinna być w zakresie 85-115 %, optymalna wartość wynosi 95-100 %).

Poza tym wśród istotnych kryteriów wyboru inwertera można wymienić:
okres gwarancji (minimalny okres gwarancji wynosi 2 lata i może być wydłużony przez producenta),
parametry elektryczne (zakres napięcia wejścia, zakres prądu wejścia, napięcie i prąd wyjścia) które należy dopasować do parametrów generatora fotowoltaicznego,
lokalizacja inwertera (urządzenia instalowane w pomieszczeniach zamkniętych powinny mieć IP20 do IP44, natomiast instalowane na zewnątrz powinny być klasy IP54 do IP65),
wykonanie inwertera (z transformatorem lub bez, przy czym przy transformacji zawsze występują straty i najczęściej na rynku dostępne są rozwiązania beztransformatorowe),
budowa inwertera (zintegrowany z modułem fotowoltaicznym o mocy do 1 kWp, w wykonaniu do podłączenia ciągów modułów o mocy do 50 kWp lub pracujące jako jednostki centralne i posiadające najczęściej moc powyżej 100 kWp),
liczba wejść (przy inwerterach do 100 kWp najczęściej liczba ta wynosi 2 lub 3 wejścia, przy czym do każdego wejścia powinny być podłączone moduły o podobnej charakterystyce elektrycznej),
zacienienie instalacji fotowoltaicznej (w przypadku podłączenia do inwertera ciągu modułów, które mogą być zasłaniane przez obiekty zewnętrze, warto przewidzieć dla nich niezależny inwerter),
możliwości serwisowania, napraw gwarancyjnych i pogwarancyjnych oraz ewentualnej wymiany inwertera.

Miejsce montażu inwertera powinno być tak dobrane, aby znajdował się możliwie blisko instalacji fotowoltaicznej, w celu obniżenia strat elektrycznych (im dłuższa odległość od modułów tym dłuższe kable przewodzące energię elektryczną i tym samym większe straty).
Ponadto z uwagi na generowanie szumu podczas pracy inwertera powinno się je instalować z dala od pomieszczeń mieszkalnych. Z uwagi na możliwość chłodzenia inwertera, powinny one być zlokalizowane w miejscach chłodnych i wolnych od kurzu (zabezpieczenia temperaturowe inwerterów często powodują ich wyłączenie przy przekroczeniu określonej wartości temperatury, najczęściej granica ta wynosi ok. 70 C). Ponadto wraz ze wzrostem temperatury pracy inwertera spada jego wydajność oraz żywotność (dlatego warto przewidzieć instalację dodatkowego chłodzenia inwertera).

Inwerter w instalacji fotowoltaicznej

Inwestycja w zdrowie – OZE?

W okresie od października do kwietnia każdego roku występują olbrzymie problemy z jakością powietrza, które w dużej mierze związane są ze spalaniem paliw stałych.

Szczególnie widoczne jest to w takich parametrach powietrza jak stężenie pyłu zawieszonego (PM10) oraz (PM2,5). W najbardziej uciążliwych okresach przekroczenie norm wynosi 300% i więcej.

Inwestycja w zdrowie

Jak wykazują badania pyły stanowią poważny czynnik chorobotwórczy, osiadając na ściankach pęcherzyków płucnych powodują podrażnienie naskórka i śluzówki, zapalenie górnych dróg oddechowych oraz wywołują choroby alergiczne, astmę, nowotwory płuc, gardła i krtani.

Więcej na temat skutków długookresowego oddziaływania pyłu zawieszonego na organizm ludzki można przeczytać pod adresem:
www.airqualitynow.eu.

Liczba dni w roku 2012 w czasie których występowało przekroczenie normy pyłu zawieszonego (PM10) o ponad 100% (dane obliczone na podstawie Śląskiego Monitoringu Powietrza):
Bielsko-Biała – 61
Cieszyn – 42
Częstochowa – 48
Dąbrowa Górnicza – 66
Gliwice – 123
Katowice – 139
Rybnik – 127
Sosnowiec – 114
Tychy – 98
Wodzisław – 139
Zabrze – 137
Złoty Potok – 39
Żywiec – 129

Można się zastanawiać, jak duży jest udział motoryzacji oraz przemysłu w tym problemie, jednakże niestety tak duże i częste przekroczenia norm pojawiają się wyłącznie w okresie zimowym (w mniejszym stopniu również wiosennym i jesiennym, przy dużych spadkach temperatur zewnętrznych).
Przypuszczenia te potwierdzają dane zbierane przez Portal www.eea.europa.eu, wg którego spalanie paliw ma największy udział w powstawaniu pyłu zawieszonego w Europie (w Polsce udział ten jest jeszcze wyższy od średniej europejskiej, z uwagi na strukturę paliwową występująca przy ogrzewaniu budynków).

Inwestycja w zdrowie

Dodatkowo wraz ze spadkiem temperatur zewnętrznych pogarsza się stan
otaczającego nas powietrza (zwiększa się ilość spalanych paliw stałych
zarówno w piecach gospodarstw domowych, jak również w energetyce zawodowej). Tym samym mieszkańcy coraz bardziej odczuwają tego skutki, czego wynikiem są coraz częściej pojawiające się problemy ze zdrowiem.

Rozwiązaniem tego problemu z jednej strony może być stosowanie
energooszczędnych technologii w budownictwie, a z drugiej strony powszechniejsze wykorzystanie odnawialnych źródeł energii takich jak:
pompy ciepła,
instalacje solarne (grzewcze),
instalacje fotowoltaiczne.

Szczególnie jest to istotne w obszarach silnie zurbanizowanych, gdzie ilość emitentów na km2 jest olbrzymia i gdzie tym samym powietrze jest najbardziej zanieczyszczone.

Źródło danych: www.stacje.katowice.pios.gov.pl.

Inwestycja w zdrowie