Spis treści

W skrócie

Moduł ten oblicza potencjał dostaw energii i powiązane koszty dla zainstalowanych na dachu systemów solarnych i fotowoltaicznych na określonym obszarze. Dane wejściowe do modułu to pliki rastrowe powierzchni zabudowy i nasłonecznienia, kosztów i wydajności referencyjnych systemów solarnych i fotowoltaicznych oraz ułamki powierzchni użytkowej dachu, na której zainstalowane są systemy solarne i PV.

To Top

Wprowadzenie

Moduł obliczeniowy ma na celu obliczenie potencjału energii słonecznej termicznej i fotowoltaicznej oraz wykonalności finansowej wybranego obszaru, biorąc pod uwagę:

  • instalacja nowych systemów solarnych / PV na procentach dostępnych powierzchni (obszar domyślny to powierzchnia zabudowy),
  • ocenić wykonalność finansową nowych zakładów.

To Top

Wejścia i wyjścia

Parametry i warstwy wejściowe, a także warstwy i parametry wyjściowe są następujące.

Warstwy i parametry wejściowe to:

  • plik rastrowy:
    • średnie roczne nasłonecznienie [kWh / m 2 ],
    • z obszarem dostępnym do wykorzystania energii słonecznej. Domyślny raster używa pliku rastrowego obrysu budynku [m 2 ],
  • procent dostępnej powierzchni, który można pokryć panelami słonecznymi [%],
  • referencyjne parametry instalacji:
    • średnia zainstalowana moc szczytowa na zakład [kW_p],
    • sprawność systemu, wartość między 0 a 1 [-],
    • promieniowanie słoneczne w standardowych warunkach testowych wynosi 1 kW / m 2 ,
    • sprawność modułu w standardowych warunkach testowych [kW m 2 ].

Warstwy wyjściowe i parametry to:

  • Całkowity koszt pokrycia wybranego obszaru panelami PV [waluta]
  • Całkowita roczna produkcja energii [MWh / rok]
  • Ujednolicony koszt energii [€ / kWh]
  • Plik rastrowy z najbardziej odpowiednimi obszarami do produkcji energii PV

To Top

metoda

Zaczynając od dostępnej powierzchni i rodzaju technologii PV moduł oblicza produkcję energii PV przy następujących założeniach:

  • Optymalne nachylenie systemu PV;
  • Powierzchnia modułów PV równa procentowi powierzchni zabudowy wybranej przez użytkownika;
  • Unikalna wybrana technologia dla wszystkich zainstalowanych systemów PV;
  • Domyślna wydajność systemu równa 0,75.

Założenia te zostały przyjęte w celu rozważenia fazy planowania dla regionu, a nie projektowania konkretnego systemu PV.

Roczną produkcję energii oblicza się, biorąc pod uwagę przestrzenny rozkład rocznego promieniowania słonecznego na obrysie budynku. Produkcja energii PV jest obliczana dla jednej reprezentatywnej instalacji. Najbardziej reprezentatywną mocą szczytową zainstalowaną dla systemu PV jest wejście modułu. W rezultacie obliczana jest powierzchnia pokryta przez pojedynczą roślinę i całkowita liczba roślin.

Na koniec oblicza się najbardziej odpowiednią powierzchnię, biorąc pod uwagę dachy o większej produkcji energii. Produkcja energii każdego piksela uwzględnia pokrycie tylko części dachów równej f_roof. Całka produkcji energii z najbardziej odpowiedniego obszaru jest równa całkowitej produkcji energii w wybranym obszarze.

To Top

Przykład

Aby dać praktyczny przykład, logika / metodologia CM jest stosowana do predefiniowanego obszaru. Domyślnie obszarem wejściowym, którego używamy, jest obrys budynków. Na przykład miasto Bolzano (Włochy), ponieważ duża część miasta to historyczne centrum (gdzie nie ma możliwości zainstalowania paneli słonecznych) możemy oszacować, że tylko 1 dach na 5 może być wykorzystany do gromadzenia energii słonecznej (~ 20%). Zamiast tego, jeśli podasz obszar, który jest dostępny do zaimplementowania jakiegoś pola słonecznego, możesz ustawić 100% obszaru, który może być wykorzystany dla układu słonecznego.

Którą powierzchnię z 20% dachów w Bolzano można pokryć panelami fotowoltaicznymi? Pokrycie całego dachu nie jest realistyczne, ponieważ część dachu nie ma odpowiedniej orientacji. Ponieważ budynek ma ogólnie 4 ściany, możemy sobie wyobrazić, że około 25% dachu ma dobrą orientację (przynajmniej w Bolzano, gdzie większość dachów nie jest płaska i ma 2 lub 4 nachylenia). Niemniej jednak mamy efekty cieniowania z otaczających drzew, budynków, gór itp. I generalnie pozostawiamy trochę miejsca w pobliżu granicy dachów, więc wyobraźmy sobie, że 50% dobrze zorientowanego dachu może być wykorzystane przez PV (25 % * 50% = 12,5%), wartość domyślna jest nieco bardziej optymistyczna (15%).

W przypadku pola słonecznego generalnie łańcuch paneli fotowoltaicznych zajmuje około 40-50% powierzchni, aby uniknąć efektu zacienienia między łańcuchami paneli fotowoltaicznych.

To Top

Przykład z systemem PV na powierzchni budynku

Dla przykładu wyjaśniamy metodologię dla jednego piksela (obszar 1 hektara). CM stosuje tę samą logikę dla każdego piksela w obszarze wybranym przez użytkownika. Warstwa domyślna (ślad budynku) ma wymiar w pikselach 100x100m, dlatego mamy dostępną powierzchnię 10000 m². W tym przykładzie wyobraźmy sobie, że w pikselu dostępnych jest tylko 3000 m² dachów, pozostałą brakującą częścią powierzchni jest powierzchnia przeznaczona na trasy, tereny zielone, rzekę itp. Logika realizowana przez CM to:

  • zastosuj pierwszy procent, aby uzyskać tylko dachy, na których mogę hostować system: available_surface = 3000 [m²] * 20% = 600 [m²]
  • Powierzchnia, którą rzeczywiście mogą pokryć systemy fotowoltaiczne, szacowana jest na 12,5%, stąd: available_pv_surface = 600 [m²] * 12.5% = 75 [m²]
  • Następnie wykorzystujemy informacje o wydajności PV (domyślnie 0,15) do obliczenia powierzchni wymaganej do posiadania pojedynczej instalacji PV (domyślnie 3 kWp) single_pv_surface = 3 [kWp] / 0.15 = 20 [m²]
  • następnie obliczamy liczbę systemów PV, które można zainstalować w pikselu, która wynosi: n_pv_plants = 75 [m²] // 20 [m²] = 3 i dlatego będziemy mieć 3 instalacje o mocy 3 KWp zainstalowane na pikselu 100 na 100 m (czyli 9 kWp), a następnie mnożymy tę wartość przez wyprodukowaną energię przez 1 kWp i mnożymy przez sprawność systemów PV (falownik i transmisja, domyślnie: 0,85), aby otrzymać całkowitą energię wyprodukowaną przez piksel: pv_energy = solar_radiation [kWh/kWp/year] * 9 [kWp] * 0.85

To Top

Przykład z polem fotowoltaicznym

Teraz mamy piksel 100x100m, który jest dostępny dla systemu pola PV:

  • jak wspomniano wcześniej, pierwszy procent to 100%, ponieważ cały obszar może pomieścić system PV: available_surface = (100 x 100) [m²] * 100% = 10000 [m²]
  • Powierzchnia, którą mogą pokrywać systemy PV to: available_pv_surface = 10000 m² * 50% = 5000 m²
  • Następnie wykorzystujemy informacje o wydajności PV (domyślnie 0,15) do obliczenia powierzchni wymaganej do posiadania pojedynczej instalacji PV (domyślnie 3 kWp) single_pv_surface = 3 [kWp] / 0.15 = 20 [m²]
  • następnie obliczamy liczbę systemów, które można zainstalować w pikselu, która wynosi: n_pv_plants = 5000 // 20 = 250 i dlatego będziemy mieli 250 roślin o mocy 3 KWp zainstalowanych na pikselu 100 na 100 m (czyli 750 kWp), a następnie mnożymy tę wartość przez godzinową energię wytwarzaną przez 1 kWp i mnożymy przez sprawność systemów PV (falownika i transmisji, domyślnie: 0,85), aby otrzymać całkowitą energię wyprodukowaną przez piksel: pv_energy = solar_radiation [kWh/kWp/year] * 750 kWp * 0.85

To Top

Przykład z systemem PV i ST na powierzchni budynku

Powierzchnia budynku, którą można wykorzystać, jest zasobem ograniczonym. Dlatego nie jest możliwe wykorzystanie tej samej powierzchni do gromadzenia energii słonecznej za pomocą systemu PV i jednoczesne użycie systemu solarnego. Tak więc przywołując poprzedni przykład, mamy już 75 m² powierzchni przeznaczonej na PV, oszacowaliśmy, że dobrze zorientowany dach stanowi 25% całkowitej powierzchni, a zatem mamy jeszcze inne 75 [m²] do dyspozycji. Możemy użyć tylko ułamka, powiedzmy, że 7,5%. Oznacza to, że jeśli wcześniej rozważymy 25% dachu z dobrą ekspozycją, to rozważymy, że 12,5% jest przeznaczone na PV, a 7,5 na ST, a zatem używamy 20% z 25%.

Podajmy więc praktyczny przykład:

  • zastosuj pierwszy procent, aby uzyskać tylko dachy, na których mogę hostować system: available_surface = 3000 [m²] * 20% = 600 [m²]
  • Powierzchnia, którą naprawdę można pokryć systemami ST to: 600 m² * 7,5% = 67,5 m² available_st_surface = 600 [m²] * 7.5% = 45 [m²] należy zauważyć, że 75 + 45 = 120 [m²] jest mniejsza niż szacunkowa powierzchnia, która mogłaby mieć dobrą ekspozycję ( available_surface * 25% = 150 [m²] ).
  • Następnie wykorzystujemy informacje o powierzchni ST wymaganej przez system ST (domyślnie 5 m²) do obliczenia liczby roślin ST: n_st_plants = 45 [m²] // 5 [m²] = 9
  • następnie obliczamy zainstalowaną powierzchnię roślin ST: st_surface = 9 * 5 m² = 45 [m²] `
  • a teraz przykładamy globalne promieniowanie słoneczne (kWh / m²) przez pokrytą powierzchnię przez sprawność paneli ST (domyślnie 0,85): solar_radiation [kWh/m²] * 45 [m²] * 0.85

To Top

Repozytorium GitHub tego modułu obliczeniowego

Tutaj otrzymujesz najnowocześniejszy rozwój tego modułu obliczeniowego.

To Top

Uruchomienie testowe 1

Tutaj moduł obliczeniowy jest prowadzony dla regionu Lombardii we Włoszech (NUTS2).

  • Najpierw wybierz Nuts2 i wybrany obszar.
Rys. 1: Wybierz region
  • Wykonaj czynności pokazane na poniższym rysunku:

    • Kliknij przycisk „Warstwy”, aby otworzyć okno „Warstwy”:
    • Kliknij na zakładkę „MODUŁ OBLICZENIOWY”.
    • Kliknij przycisk „POTENCJAŁ SOLARNY PV”.
  • Teraz „Solar PV Potential” otwiera się i jest gotowy do pracy.

To Top

Próbka Run

Uruchomienie testowe 1: domyślne wartości wejściowe

Domyślne wartości wejściowe uwzględniają możliwość instalacji paneli fotowoltaicznych montowanych na dachu na budynkach. Wartości te odnoszą się do instalacji o mocy 3 kWp. Konieczne może być ustawienie wartości poniżej lub powyżej wartości domyślnych, biorąc pod uwagę dodatkowe kwestie lokalne i koszty. Dlatego użytkownik powinien dostosować te wartości, aby znaleźć najlepszą kombinację progów dla swojego studium przypadku.

Aby uruchomić moduł obliczeniowy, wykonaj następujące kroki:

  • Nadaj nazwę sesji uruchomieniowej (opcjonalnie - tutaj wybraliśmy „Test Run 1”) i ustaw parametry wejściowe (tutaj zostały użyte wartości domyślne).
Fig. 2
  • Poczekaj, aż proces się zakończy.
  • Jako wynik, wskaźniki i diagramy są pokazane w oknie „WYNIKI”. Wskaźniki pokazują:
    • Całkowita produkcja energii,
    • Całkowite koszty instalacji,
    • Liczba zainstalowanych systemów,
    • Ujednolicony koszt energii.
Fig. 3
  • Dodano również nową warstwę do płótna, pokazującą budynki o wyższym potencjale energetycznym. Ta warstwa jest dodawana do listy warstw w kategorii „Moduł obliczeniowy”. Nazwa sesji uruchamiania odróżnia wyniki tego przebiegu od innych. Jeśli odznaczysz domyślne warstwy i wybierzesz URUCHOMIENIE TESTOWE 1, możesz zwizualizować najbardziej odpowiednie obszary dla instalacji PV.
Fig. 4

To Top

Uruchomienie testowe 2: zmodyfikowane wartości wejściowe

W zależności od własnego doświadczenia i wiedzy lokalnej możesz zwiększyć lub zmniejszyć wartości wejściowe, aby uzyskać lepsze wyniki. Możesz zdecydować się na zwiększenie powierzchni budynku odpowiedniej dla instalacji PV.

  • Nadaj nazwę sesji uruchamiania (opcjonalnie - tutaj wybieramy „Test Run 2”) i ustaw parametry wejściowe. Procent budynków z panelami słonecznymi równy 50. Oznacza to, że pokrywamy 50% dostępnych dachów budynków. Zauważ, że ponieważ każdy piksel może reprezentować więcej niż jeden budynek, a my nie pokrywamy całego dachu panelami PV, użytkownik może ustawić również współczynnik efektywnego wykorzystania dachu budynku. Wartość domyślna to 0,15. Oznacza to, że tylko 15% powierzchni dachu w pikselu jest pokryte panelami PV.

  • Poczekaj, aż proces się zakończy.

  • Jako wynik, wskaźniki i diagramy są pokazane w oknie „WYNIKI”. Wskaźniki pokazują:

    • Całkowita produkcja energii,
    • Całkowite koszty instalacji,
    • Liczba zainstalowanych systemów,
    • Ujednolicony koszt energii.

To Top

Jak cytować

Giulia Garegnani, w Hotmaps-Wiki, CM-Solar-PV -ential (kwiecień 2019)

To Top

Autorzy i recenzenci

Ta strona została napisana przez Giulię Garegnani ( EURAC ).

☑ Ta strona została sprawdzona przez Mostafa Fallahnejad ( EEG - TU Wien ).

To Top

Licencja

Prawa autorskie © 2016-2020: Giulia Garegnani

Licencja międzynarodowa Creative Commons Attribution 4.0

Ta praca jest objęta licencją Creative Commons CC BY 4.0 International License.

Identyfikator licencji SPDX: CC-BY-4.0

Tekst licencji: https://spdx.org/licenses/CC-BY-4.0.html

To Top

Potwierdzenie

Chcielibyśmy wyrazić nasze najgłębsze uznanie dla projektu Hotmaps programu „Horyzont 2020 (umowa o udzielenie dotacji nr 723677), który zapewnił fundusze na przeprowadzenie obecnego dochodzenia.

To Top

This page was automatically translated. View in another language:

English (original) Bulgarian* Czech* Danish* German* Greek* Spanish* Estonian* Finnish* French* Irish* Croatian* Hungarian* Italian* Lithuanian* Latvian* Maltese* Dutch* Portuguese (Portugal, Brazil)* Romanian* Slovak* Slovenian* Swedish*

* machine translated