Elektronika 2011-06 II.pdf - Instytut Systemów Elektronicznych ...

Układ modułów fotowoltaicznych systemu PV, zasilającegosieć trójfazową prądu, musi być dzielony na trzy segmentyo równej mocy wyjściowej. W celu bezpieczeństwa pracysystemu PV musi on także posiadać uziemienie i instalacjęodgromową. Konfigurację dowolnego systemu PV i jego bilansenergetyczny można obecnie obliczyć wykorzystująckomercyjnie dostępne programy komputerowe np. PVsyst5.03. [79].Jeden z największych systemów PV w Polsce znajduje sięna dachu mroźni firmy FROSTA w Bydgoszczy. Bezobsługowysystem o mocy 80,5 kW p, zbudowany na powierzchni 600 m 2 ,składa się z 366 modułów mc-Si firmy Conergy i pozwala na30% oszczędność energii elektrycznej, koniecznej do wychładzaniachłodni. Duży system PV zintegrowany z siecią energetycznąo mocy 53 kW p, zbudowany z modułów a-Si i mc-Si,znajduje się na gmachu Wydziału Inżynierii Środowiska PolitechnikiWarszawskiej.6. Aspekty ekonomiczne fotowoltaikiBudowa gotowego produktu rynkowego w postaci systemufotowoltaicznego wymaga wielu komponentów składowych,spośród których wytworzenie materiału bazowego ogniwai samego ogniwa słonecznego jest najbardziej kosztownymi zaawansowanym technologicznie składnikiem. Dokładneobliczenia nakładów finansowych zależą od wielu czynnikówekonomicznych ale pewne poziomy wartości można oszacowaćna podstawie dostępnych danych. Koszty produkcji modułufotowoltaicznego na bazie krzemu krystalicznego możnapodzielić na koszty: wytworzenia bloków krzemu metodą odlewania,koszty pocięcia bloków na płytki, koszty produkcji ogniwai wytworzenia modułu. Tabela 10 zawiera powyższe kosztyprodukcji, obliczone dla przedsiębiorstw o wydajności napoziomie 30…50 kW procznie, przy założeniu ceny 40 €/kg dlawsadowego materiału polikrystalicznego otrzymanego w procesieSiemensa. W tabeli koszty pracy ludzkiej uwzględnionojako „praca”, natomiast pozycja dotycząca „straty” uwzględniaprocentową wydajność danego procesu.Tab. 10. Koszty składowe podane w €/W pdla poszczególnych etapówprocesu wytworzenia 1 W pmocy modułu fotowoltaicznego o sprawności14,5% wykonanego na bazie sześciocalowych płytek krzemumc-Si o grubości 220 µm [80]Etapy procesu wytwarzania modułu PVceny bazowego materiału organicznego, są przewidywanena poziomie ceny modułów z ogniw krzemowych, ale bezgwarancji stabilności parametrów wyjściowych w czasieeksploatacji.Koszty systemu PV będą zależały w dużej mierze od jegozaplanowanej mocy wyjściowej, a także rodzaju i miejsca lokalizacji.Dla małych systemów PV koszt modułów fotowoltaicznychstanowi około 73% kosztów całego systemu. W tab. 11przedstawiono procentowy udział w kosztach poszczególnychskładowych zintegrowanego systemu PV, określane w fotowoltaicejako koszty BOS (Balance of System).Tab. 11. Procentowe zestawienie udziału poszczególnych składowychw kosztach systemu PV o mocy 5 kW p[82]Element składowysystemu PVUdział w kosztachsystemu PVModuły fotowoltaiczne 73%Konstrukcja nośna, instalacja 8%Przewody, puszki połączeniowe 3%Inwertery 7%Projekt, dokumentacja 6%Inne 3%Zasadność rozwoju fotowoltaiki jest także uwarunkowanarachunkiem ekonomicznym, w którym zasadnicze znaczeniema czas zwrotu kosztów poniesionych na instalację systemuPV. Zależy to przede wszystkim od ceny zakupu za 1W pmocy sytemu PV i ceny energii elektrycznej wyprodukowanejprzez system PV, którą uzyska wytwórca za 1 kWh.Czas zwrotu kosztów będzie także zdeterminowany ilościągodzin słonecznych dla danego obszaru, czyli czasem podanymw godzinach, podczas którego na określone miejscepadają promienie słoneczne. W przypadku terenu Polski jestto 1500…1800 godzin. W rachunku ekonomicznym należytakże uwzględnić stopę procentową, mając na uwadzekoszt kredytu czy zyski z lokaty bankowej zamiast inwestycjiposiadanych środków w instalację systemu PV. Wyniki obliczeńdotyczących zwrotu kosztów poniesionych na zakupsystemu PV, uwzględniające wyżej przedstawione czynniki,przedstawia graficznie rys. 45 i 46.KosztyskładoweMateriałwsadowyCięciepłytekProcesodlewaniaWytworzenieogniwaWytworzeniemodułuRazem[€/W p]Urządzenia 0,03 0,03 0,09 0,07 0,22Praca 0,03 0,05 0,11 0,17 0,36Materiał 0,27 0,04 0,08 0,15 0,42 0,96Strata 0,04 0,06 0,09 0,06 0,25Dodatkowe 0,06 0,02 0,13 0,11 0,32Razem[€/W p]0,27 0,20 0,24 0,57 0,83 2,11Dynamiczny postęp prac naukowo-badawczych i technologicznychpowoduje systematyczny spadek cen ogniw i modułów.Obecnie można już nabyć ogniwo w cenie 1,2 $/W pa moduł za 1,60 $/W p[81]. W powyższym aspekcie należypodkreślić fakt, że ogromne oczekiwania, dotyczące ogniworganicznych studzą wstępne obliczenia kosztów wytworzeniamodułów z powyższych ogniw, które mimo niskiejRys. 45. Czas zwrotu kosztów poniesionych na zakup systemuPV w zależności od wyjściowej ceny za 1 W pmocy systemui ceny energii elektrycznej, wytworzonej przez system i traktowanejjako produkt finalny; obliczenia wykonane przy założeniuoświetlenia systemu przez 5 godzin słonecznych i stopie procentowejo wartości 5% [7]Elektronika 6/2011 91