Obsah

Jedným pohľadom

Tento modul počíta potenciál dodávok energie a súvisiace náklady na strešné solárne tepelné a FV systémy vo vymedzenej oblasti. Vstupmi do modulu sú rastrové súbory stopy budovy a slnečného žiarenia, náklady a účinnosť referenčných solárnych tepelných a FV systémov a zlomky využiteľnej strešnej plochy, kde sú nainštalované solárne tepelné a FV systémy.

To Top

Úvod

Cieľom výpočtového modulu je vypočítať solárny tepelný a fotovoltaický energetický potenciál a finančnú uskutočniteľnosť vybranej oblasti pomocou zváženia:

  • inštalácia nových solárnych tepelných / FV systémov na percentuálny podiel dostupných plôch (predvolenou oblasťou je pôdorys budovy),
  • posúdiť finančnú uskutočniteľnosť nových závodov.

To Top

Vstupy a výstupy

Vstupné parametre a vrstvy, ako aj výstupné vrstvy a parametre sú nasledujúce.

Vstupné vrstvy a parametre sú:

  • rastrový súbor:
    • priemerné ročné slnečné žiarenie [kWh / m 2 ],
    • s oblasťou dostupnou na využitie slnečnej energie. Predvolený raster používa rastrový súbor stopy budovy [m 2 ],
  • percento dostupnej plochy, ktorú je možné pokryť solárnymi panelmi [%],
  • parametre referenčného závodu:
    • priemerný inštalovaný špičkový výkon na zariadenie [kW_p],
    • účinnosť systému, hodnota medzi 0 a 1 [-],
    • slnečné žiarenie pri štandardných skúšobných podmienkach sa rovná 1 kW / m 2 ,
    • účinnosť modulu pri štandardných skúšobných podmienkach [kW m 2 ].

Výstupné vrstvy a parametre sú:

  • Celkové náklady na pokrytie vybranej oblasti FV panelmi [mena]
  • Celková ročná výroba energie [MWh / rok]
  • Znížené náklady na energiu [€ / kWh]
  • Rastrový súbor s najvhodnejšími oblasťami na výrobu FV energie

To Top

Metóda

Vychádzajúc z dostupnej oblasti a druhu FV technológie modul počíta výrobu FV energie za nasledujúcich predpokladov:

  • Optimálny sklon FV systému;
  • Plocha FV modulov sa rovná percentuálnej stope budovy zvolenej používateľom;
  • Unikátna vybraná technológia pre všetky nainštalované FV systémy;
  • Predvolená účinnosť systému je 0,75.

Tieto predpoklady boli urobené s cieľom zohľadniť fázu plánovania pre región, a nie návrh konkrétneho FV systému.

Ročný energetický výkon sa odvodzuje na základe priestorového rozloženia ročného slnečného žiarenia na stope budovy. Výroba FV energie sa počíta pre jeden reprezentatívny závod. Najreprezentatívnejším inštalovaným špičkovým výkonom pre FV systém je vstup modulu. Následne sa vypočíta povrch pokrytý jednou rastlinou a celkový počet rastlín.

Nakoniec sa najvhodnejšia plocha vypočíta na základe zohľadnenia striech s vyššou produkciou energie. Produkcia energie každého pixelu zvažuje pokrytie iba zlomku striech, ktoré sa rovná f_roof. Integrál výroby energie najvhodnejšej oblasti sa rovná celkovej produkcii energie vybranej oblasti.

To Top

Príklad

Aby som uviedol praktický príklad, logika / metodika CM sa aplikuje na vopred definovanú oblasť. V predvolenom nastavení je vstupná oblasť, ktorú používame, stopu budov. Takže napríklad mesto Bolzano (Taliansko), pretože veľká časť mesta je historické centrum (kde nie je možné inštalovať solárne panely), môžeme odhadnúť, že na zber solárnej energie je možné použiť iba jednu strechu každých 5 (~ 20%). Namiesto toho, ak poskytnete plochu, ktorá je k dispozícii na implementáciu nejakého solárneho poľa, môžete nastaviť, aby sa 100% plochy dalo využiť pre solárny systém.

Ktorú plochu z 20% striech v Bolzane možno pokryť FV panelmi? Pokrytie celej strechy nie je reálne, pretože časť strechy nemá vhodnú orientáciu. Pretože má budova všeobecne 4 strany, môžeme si predstaviť, že asi 25% strechy má dobrú orientáciu (aspoň v Bolzane, kde väčšina striech nie je rovná a má 2 alebo 4 strechy so sklonmi). Napriek tomu máme tieniace efekty z okolitých stromov, budov, hôr atď. Všeobecne nechávame nejaký priestor blízko hraníc striech, takže si predstavme, že 50% dobre orientovanej strechy môže využívať PV (25 % * 50% = 12,5%), predvolená hodnota je o niečo optimistickejšia (15%).

V prípade solárneho poľa všeobecne FV reťazec zaberá asi 40-50% plochy, aby sa zabránilo efektu tieňovania medzi FV reťazcami.

To Top

Príklad s FV systémom na pôdoryse budovy

Kvôli príkladu vysvetľujeme metodiku pre jeden jediný pixel (plocha 1 hektára). CM použije rovnakú logiku pre každý pixel v oblasti vybranej používateľom. Predvolená vrstva (stopa budovy) má rozmer pixelov 100 x 100 m, preto máme k dispozícii plochu 10 000 m². Pre tento príklad si predstavte, že v pixeli je k dispozícii iba 3 000 m² striech, ďalšou chýbajúcou časťou povrchu je povrch určený na trasy, zelené plochy, rieku atď. Logika implementovaná CM je:

  • použite prvé percento na získanie iba striech, ktoré môžem hostiť v systéme: available_surface = 3000 [m²] * 20% = 600 [m²]
  • Plocha, ktorú je možné skutočne pokryť FV systémami, sa odhaduje na 12,5%, preto: available_pv_surface = 600 [m²] * 12.5% = 75 [m²]
  • Potom použijeme informáciu o FV účinnosti (štandardne 0,15) na výpočet povrchu potrebného na to, aby mal jeden FVE (štandardne 3 kWp) single_pv_surface = 3 [kWp] / 0.15 = 20 [m²]
  • potom vypočítame počet FV systémov, ktoré je možné nainštalovať do pixelu, a to: n_pv_plants = 75 [m²] // 20 [m²] = 3 a preto budeme mať na pixeloch 100 x 100 nainštalované 3 elektrárne s výkonom 3 KWp m (teda 9 kWp), a potom túto hodnotu vynásobíme energiou vyrobenou 1 kWp a vynásobíme účinnosťou FV systémov (štandardne invertor a prenos): 0,85), aby sme získali celkovú energiu vyrobenú pixelom: pv_energy = solar_radiation [kWh/kWp/year] * 9 [kWp] * 0.85

To Top

Príklad so solárnym FV poľom

Teraz máme pixel 100 x 100 m, ktorý je k dispozícii pre systém FV polí:

  • ako už bolo povedané, prvé percento je 100%, pretože FV systém môže byť hostiteľom celej oblasti: available_surface = (100 x 100) [m²] * 100% = 10000 [m²]
  • Povrch, ktorý je možné pokryť FV systémami, je: available_pv_surface = 10000 m² * 50% = 5000 m²
  • Potom použijeme informáciu o FV účinnosti (štandardne 0,15) na výpočet povrchu potrebného na to, aby mal jeden FVE (štandardne 3 kWp) single_pv_surface = 3 [kWp] / 0.15 = 20 [m²]
  • potom vypočítame počet systémov, ktoré je možné do pixelu nainštalovať, a to: n_pv_plants = 5000 // 20 = 250 a preto budeme mať na pixeloch s veľkosťou 100 krát 100 m (teda 750 kWp) nainštalovaných 250 rastlín s výkonom 3 KWp, a potom túto hodnotu vynásobíme hodinovou energiou vyrobenou o 1 kWp a vynásobíme účinnosťou FV systémov (štandardne invertor a prenos: 0,85), aby sme získali celkovú energiu vyrobenú pixelom: pv_energy = solar_radiation [kWh/kWp/year] * 750 kWp * 0.85

To Top

Príklad so systémom PV & ST na pôdoryse budovy

Použiteľný povrch budovy je obmedzeným zdrojom. Preto nie je možné použiť rovnaký povrch na zber solárnej energie s FV systémom a zároveň použiť solárny systém. Pripomíname teda predchádzajúci príklad, že už máme 75 m² povrchu vyhradeného pre FVE. Odhadovali sme, že dobre orientovaná strecha predstavuje 25% z celkového povrchu, a preto máme k dispozícii ešte ďalších 75 [m²]. Môžeme použiť iba zlomok, povedzme, že 7,5%. To znamená, že ak predtým zvážime 25% strechy s dobrou expozíciou, potom uvažujeme, že 12,5% je určených pre PV a 7,5 je určených pre ST, a preto používame 20% z 25%.

Uvediem praktický príklad:

  • použite prvé percento na získanie iba striech, ktoré môžem hostiť v systéme: available_surface = 3000 [m²] * 20% = 600 [m²]
  • Povrch, ktorý je možné skutočne pokryť systémami ST, je: 600 m² * 7,5% = 67,5 m² available_st_surface = 600 [m²] * 7.5% = 45 [m²] všimnite si, že 75 + 45 = 120 [m²] je menší ako odhadovaný povrch, ktorý by mohol mať dobrú expozíciu ( available_surface * 25% = 150 [m²] ).
  • Potom použijeme informácie o povrchu ST požadované systémom ST (štandardne 5 m²) na výpočet počtu rastlín ST: n_st_plants = 45 [m²] // 5 [m²] = 9
  • potom vypočítame inštalovaný povrch rastlín ST: st_surface = 9 * 5 m² = 45 [m²] `
  • a teraz aplikujeme globálne slnečné žiarenie (kWh / m²) na pokrytý povrch účinnosťou panelov ST (štandardne 0,85): solar_radiation [kWh/m²] * 45 [m²] * 0.85

To Top

Úložisko GitHub tohto výpočtového modulu

Tu získate špičkový vývoj pre tento výpočtový modul.

To Top

Skúšobná prevádzka 1

Tu sa spustí výpočtový modul pre región Lombardia v Taliansku (NUTS2).

  • Najskôr vyberte Nuts2 a zvolenú oblasť.
Obrázok 1: Vyberte oblasť
  • Postupujte podľa pokynov na obrázku nižšie:

    • Kliknutím na tlačidlo „Vrstvy“ otvoríte okno „Vrstvy“:
    • Kliknite na kartu „VÝPOČETNÝ MODUL“.
    • Kliknite na tlačidlo „SOLAR PV POTENCIÁL“.
  • Teraz sa otvorí „Solárny PV potenciál“ a je pripravený na prevádzku.

To Top

Ukážka behu

Testovací beh 1: predvolené vstupné hodnoty

Predvolené vstupné hodnoty berú do úvahy možnosť inštalácie strešných FV panelov na budovy. Tieto hodnoty sa vzťahujú na zariadenie s výkonom 3 kWp. Možno budete musieť nastaviť hodnoty nižšie alebo vyššie ako predvolené hodnoty, vzhľadom na ďalšie miestne faktory a náklady. Používateľ by preto mal tieto hodnoty upraviť, aby našiel najlepšiu kombináciu prahových hodnôt pre svoju prípadovú štúdiu.

Ak chcete spustiť výpočtový modul, postupujte podľa nasledujúcich krokov:

  • Priradenie relácie behu (voliteľné - tu sme zvolili „Test Run 1“) a nastavenie vstupných parametrov (tu boli použité predvolené hodnoty).
Fig. 2
  • Počkajte, kým sa proces nedokončí.
  • Ako výstup sú indikátory a diagramy zobrazené v okne „VÝSLEDKY“. Ukazovatele ukazujú:
    • Celková výroba energie,
    • Celkové náklady na nastavenie,
    • Počet nainštalovaných systémov,
    • Zrovnané náklady na energiu.
Fig. 3
  • Na plátno je tiež pridaná nová vrstva zobrazujúca budovy s vyšším energetickým potenciálom. Táto vrstva sa pridá do zoznamu vrstiev v kategórii „Modul výpočtu“. Názov relácie behu odlišuje výstupy tohto behu od ostatných. Ak ste zrušili výber predvolených vrstiev a vybrali možnosť TEST RUN 1, môžete vizualizovať najvhodnejšie oblasti pre inštalácie FV elektrární.
Fig. 4

To Top

Testovací beh 2: upravené vstupné hodnoty

V závislosti na vašich skúsenostiach a miestnych znalostiach môžete zvýšiť alebo znížiť vstupné hodnoty, aby ste dosiahli lepšie výsledky. Môžete sa rozhodnúť zväčšiť povrch budovy vhodný pre FVE.

  • Priraďte relácii relácie názov (voliteľné - tu sme vybrali možnosť „Test 2“) a nastavte vstupné parametre Percento budov so solárnymi panelmi rovné 50. To znamená, že pokrývame 50% dostupných striech budov. Všimnite si, že pretože každý pixel môže predstavovať viac ako jednu budovu a my nepokrývajú celú strechu FV panelmi, môže užívateľ nastaviť aj faktor efektívneho využitia strechy budovy. Predvolená hodnota je nastavená na 0,15. To znamená, že iba 15% povrchu strechy v pixeli je pokrytých FV panelmi.

  • Počkajte, kým sa proces nedokončí.

  • Ako výstup sú indikátory a diagramy zobrazené v okne „VÝSLEDKY“. Ukazovatele ukazujú:

    • Celková výroba energie,
    • Celkové náklady na nastavenie,
    • Počet nainštalovaných systémov,
    • Zrovnané náklady na energiu.

To Top

Ako citovať

Giulia Garegnani, in Hotmaps-Wiki, CM-Solar-PV-potential (apríl 2019)

To Top

Autori a recenzenti

Túto stránku napísala Giulia Garegnani ( EURAC ).

☑ Túto stránku skontroloval Mostafa Fallahnejad ( EEG - TU Wien ).

To Top

Licencia

Autorské práva © 2016-2020: Giulia Garegnani

Medzinárodná licencia Creative Commons Attribution 4.0

Toto dielo je licencované podľa medzinárodnej licencie Creative Commons CC BY 4.0.

Identifikátor licencie SPDX: CC-BY-4.0

Text licencie: https://spdx.org/licenses/CC-BY-4.0.html

To Top

Poďakovanie

Chceli by sme najhlbšie oceniť projekt Horizont 2020 Hotmaps (dohoda o grante č. 723677), ktorý poskytol finančné prostriedky na uskutočnenie tohto prešetrovania.

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* Polish* Portuguese (Portugal, Brazil)* Romanian* Slovenian* Swedish*

* machine translated