Obsah

Na první pohled

Tento modul počítá potenciál dodávek energie a související náklady na střešní solární tepelné a FV systémy v definované oblasti. Vstupy do modulu jsou rastrové soubory stopy budovy a slunečního záření, náklady a účinnost referenčních solárních tepelných a FV systémů a zlomky využitelné střešní plochy, kde jsou instalovány solární tepelné a FV systémy.

To Top

Úvod

Výpočtový modul si klade za cíl vypočítat solární tepelný a fotovoltaický energetický potenciál a finanční proveditelnost vybrané oblasti zvážením:

  • instalace nových solárních tepelných / FV systémů na procento dostupných ploch (výchozí oblastí je stopa budovy),
  • posoudit finanční proveditelnost nových závodů.

To Top

Vstupy a výstupy

Vstupní parametry a vrstvy, stejně jako výstupní vrstvy a parametry, jsou následující.

Vstupní vrstvy a parametry jsou:

  • rastrový soubor:
    • průměrné roční sluneční záření [kWh / m 2 ],
    • s oblastí dostupnou pro využití sluneční energie. Výchozí rastr používá rastrový soubor stavební stopy [m 2 ],
  • procento dostupné plochy, kterou lze pokrýt solárními panely [%],
  • parametry referenčního závodu:
    • průměrný instalovaný špičkový výkon na elektrárnu [kW_p],
    • účinnost systému, hodnota mezi 0 a 1 [-],
    • sluneční záření při standardních podmínkách zkoušky se rovná 1 kW / m 2 ,
    • účinnost modulu za standardních zkušebních podmínek [kW m 2 ].

Výstupní vrstvy a parametry jsou:

  • Celkové náklady na pokrytí vybrané oblasti FV panely [měna]
  • Celková roční výroba energie [MWh / rok]
  • Snížené náklady na energii [€ / kWh]
  • Rastrový soubor s nejvhodnějšími oblastmi pro výrobu FV energie

To Top

Metoda

Počínaje dostupnou oblastí a druhem FV technologie modul počítá výrobu FV energie za následujících předpokladů:

  • Optimální sklon FV systému;
  • Plocha FV panelů se rovná procentu stop budovy zvolenému uživatelem;
  • Unikátní vybraná technologie pro všechny instalované FV systémy;
  • Výchozí účinnost systému je 0,75.

Tyto předpoklady byly provedeny za účelem zvážení plánovací fáze pro region, a nikoli návrhu konkrétního FV systému.

Roční energetický výkon je odvozen z prostorového rozložení ročního slunečního záření na stopu budovy. Výroba FV energie se počítá pro jeden reprezentativní závod. Nejreprezentativnějším instalovaným špičkovým výkonem pro FV systém je vstup modulu. Následně se vypočítá povrch pokrytý jedinou rostlinou a celkový počet rostlin.

Nakonec je nejvhodnější plocha vypočítána z hlediska střech s vyšší produkcí energie. Produkce energie každého pixelu zvažuje pokrytí pouze zlomku střech rovného f_roof. Integrál výroby energie nejvhodnější oblasti se rovná celkové produkci energie vybrané oblasti.

To Top

Příklad

Abychom uvedli praktický příklad, logika / metodika CM se aplikuje na předem definovanou oblast. Ve výchozím nastavení je vstupní oblast, kterou používáme, stopu budov. Například například město Bolzano (Itálie), protože velká část města je historické centrum (kde není možné instalovat solární panely), můžeme odhadnout, že ke sbírání solární energie lze použít pouze 1 střechu každých 5 (~ 20%). Místo toho, pokud zadáte oblast, která je k dispozici pro implementaci nějakého solárního pole, můžete nastavit 100% plochy, kterou lze použít pro solární systém.

Kterou plochu 20% střech v Bolzanu lze pokrýt FV panely? Pokrytí celé střechy není realistické, protože část střechy nemá vhodnou orientaci. Vzhledem k tomu, že budova má obecně 4 strany, můžeme si představit, že přibližně 25% střechy má dobrou orientaci (alespoň v Bolzanu, kde většina střech není rovinná a má 2 nebo 4 svahy střech). Přesto máme stíny z okolních stromů, budov, hor atd. A obecně necháváme nějaký prostor blízko hranic střech, takže si představme, že 50% dobře orientované střechy může být použito PV (25 % * 50% = 12,5%), výchozí hodnota je o něco optimističtější (15%).

V případě solárního pole obecně FV řetězec zabírá asi 40-50% plochy, aby se zabránilo efektu stínování mezi FV řetězci.

To Top

Příklad s FV systémem na půdorysu budovy

Kvůli příkladu vysvětlujeme metodiku pro jeden jediný pixel (1 hektarová plocha). CM použije stejnou logiku pro každý pixel v oblasti vybrané uživatelem. Výchozí vrstva (stopa budovy) má rozměr pixelu 100 x 100 m, proto máme k dispozici plochu 10 000 m². Pro tento příklad si představte, že v pixelu je k dispozici pouze 3 000 m² střech, další chybějící část povrchu je povrch věnovaný trasám, zeleným plochám, řece atd. Logika implementovaná CM je:

  • použijte první procento, abyste získali pouze střechy, které mohu hostovat v systému: available_surface = 3000 [m²] * 20% = 600 [m²]
  • Povrch, který lze skutečně pokrýt FV systémy, se odhaduje na 12,5%, proto: available_pv_surface = 600 [m²] * 12.5% = 75 [m²]
  • Poté použijeme informace o FV účinnosti (standardně 0,15) k výpočtu povrchu potřebného pro provoz jednoho FV systému (standardně 3 kWp) single_pv_surface = 3 [kWp] / 0.15 = 20 [m²]
  • pak spočítáme počet FV systémů, které lze do pixelu nainstalovat, a to: n_pv_plants = 75 [m²] // 20 [m²] = 3 a proto budeme mít 3 pixely 3 KWp instalované na pixelu 100 krát 100 m (tedy 9 kWp), a poté tuto hodnotu vynásobíme energií vyprodukovanou 1 kWp a vynásobíme účinností FV systémů (standardně invertor a přenos: 0,85), abychom získali celkovou energii produkovanou pixelem: pv_energy = solar_radiation [kWh/kWp/year] * 9 [kWp] * 0.85

To Top

Příklad se solárním FV polem

Nyní máme pixel 100 x 100 m, který je k dispozici pro systém FV polí:

  • jak bylo řečeno dříve, první procento je 100%, protože celá oblast může hostovat FV systém: available_surface = (100 x 100) [m²] * 100% = 10000 [m²]
  • Povrch, který lze pokrýt FV systémy, je: available_pv_surface = 10000 m² * 50% = 5000 m²
  • Poté použijeme informace o FV účinnosti (standardně 0,15) k výpočtu povrchu potřebného pro provoz jednoho FV systému (standardně 3 kWp) single_pv_surface = 3 [kWp] / 0.15 = 20 [m²]
  • pak spočítáme počet systémů, které lze do pixelu instalovat, které jsou: n_pv_plants = 5000 // 20 = 250 a proto budeme mít na pixelu 100 x 100 m (tedy 750 kWp) nainstalovaných 250 rostlin o 3 KWp, a poté tuto hodnotu vynásobíme hodinovou energií vyprodukovanou 1 kWp a vynásobíme účinností FV systémů (střídač a přenos, standardně 0,85), abychom získali celkovou energii produkovanou pixelem: pv_energy = solar_radiation [kWh/kWp/year] * 750 kWp * 0.85

To Top

Příklad se systémem PV & ST na půdorysu budovy

Povrch budovy, který lze použít, je omezeným zdrojem. Proto není možné použít stejný povrch ke sběru solární energie s FV systémem a současně použít solární systém. Vzpomeneme-li tedy na předchozí příklad, máme již 75 m² plochy vyhrazené pro PV, odhadli jsme, že dobře orientovaná střecha představuje 25% celkové plochy, a proto máme k dispozici ještě dalších 75 [m²]. Můžeme použít pouze zlomek, řekněme, že 7,5%. To znamená, že pokud dříve uvažujeme o 25% střechy s dobrou expozicí, uvažujeme, že 12,5% je věnováno FV a 7,5 je věnováno ST, a proto používáme 20% z 25%.

Uvedu tedy praktický příklad:

  • použijte první procento, abyste získali pouze střechy, které mohu hostovat v systému: available_surface = 3000 [m²] * 20% = 600 [m²]
  • Povrch, který lze skutečně pokrýt systémy ST, je: 600 m² * 7,5% = 67,5 m² available_st_surface = 600 [m²] * 7.5% = 45 [m²] Všimněte si, že 75 + 45 = 120 [m²] , že je menší než odhadovaný povrch, který by mohl mít dobrou expozici ( available_surface * 25% = 150 [m²] ).
  • Poté použijeme informace o povrchu ST požadované systémem ST (standardně 5 m²) k výpočtu počtu rostlin ST: n_st_plants = 45 [m²] // 5 [m²] = 9
  • pak vypočítáme instalovaný povrch rostlin ST: st_surface = 9 * 5 m² = 45 [m²] `
  • a nyní aplikujeme globální sluneční záření (kWh / m²) na pokrytý povrch účinností panelů ST (standardně 0,85): solar_radiation [kWh/m²] * 45 [m²] * 0.85

To Top

Úložiště GitHub tohoto výpočetního modulu

Zde získáte špičkový vývoj pro tento výpočetní modul.

To Top

Zkušební provoz 1

Zde je spuštěn výpočetní modul pro region Lombardie v Itálii (NUTS2).

  • Nejprve vyberte Nuts2 a zvolenou oblast.
Obr. 1: Vyberte oblast
  • Postupujte podle pokynů na obrázku níže:

    • Kliknutím na tlačítko „Vrstvy“ otevřete okno „Vrstvy“:
    • Klikněte na záložku „VÝPOČETNÍ MODUL“.
    • Klikněte na tlačítko „SOLAR PV POTENCIÁL“.
  • Nyní se otevře „solární PV potenciál“ a je připraven k provozu.

To Top

Ukázkový běh

Testovací běh 1: výchozí vstupní hodnoty

Výchozí vstupní hodnoty berou v úvahu možnost instalace střešních FV panelů na budovy. Tyto hodnoty se vztahují na závod o výkonu 3 kWp. Možná budete muset nastavit hodnoty níže nebo nad výchozí hodnoty s ohledem na další místní úvahy a náklady. Uživatel by proto měl tyto hodnoty vyladit, aby našel nejlepší kombinaci prahových hodnot pro svou případovou studii.

Chcete-li spustit výpočetní modul, postupujte podle následujících kroků:

  • Přiřaďte relaci běhu název (volitelně - zde jsme zvolili „Test Run 1“) a nastavte vstupní parametry (zde byly použity výchozí hodnoty).
Fig. 2
  • Počkejte, až se proces dokončí.
  • Jako výstup jsou indikátory a diagramy zobrazeny v okně „VÝSLEDKY“. Ukazatele ukazují:
    • Celková výroba energie,
    • Celkové náklady na nastavení,
    • Počet nainstalovaných systémů,
    • Vyrovnané náklady na energii.
Fig. 3
  • Na plátno je také přidána nová vrstva zobrazující budovy s vyšším energetickým potenciálem. Tato vrstva je přidána do seznamu vrstev v kategorii „Modul výpočtu“. Název relace běhu odlišuje výstupy tohoto běhu od ostatních. Pokud zrušíte výběr výchozích vrstev a vyberete TEST RUN 1, můžete vizualizovat nejvhodnější oblasti pro instalace FV zařízení.
Fig. 4

To Top

Testovací běh 2: upravené vstupní hodnoty

V závislosti na vašich zkušenostech a místních znalostech můžete zvýšit nebo snížit vstupní hodnoty, abyste dosáhli lepších výsledků. Můžete se rozhodnout zvětšit povrch budovy vhodný pro FV elektrárny.

  • Přiřaďte relaci běhu název (volitelně - zde jsme zvolili „Testovací běh 2“) a nastavte vstupní parametry Procento budov se solárními panely rovné 50. To znamená, že pokrýváme 50% dostupných střech budov. Všimněte si, že protože každý pixel může představovat více než jednu budovu a nepokrýváme celou střechu FV panely, může uživatel nastavit také faktor Efektivní využití střechy budovy. Výchozí hodnota je nastavena na 0,15. To znamená, že pouze 15% povrchu střechy v pixelu je pokryto FV panely.

  • Počkejte, až se proces dokončí.

  • Jako výstup jsou indikátory a diagramy zobrazeny v okně „VÝSLEDKY“. Ukazatele ukazují:

    • Celková výroba energie,
    • Celkové náklady na nastavení,
    • Počet nainstalovaných systémů,
    • Vyrovnané náklady na energii.

To Top

Jak citovat

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

To Top

Autoři a recenzenti

Tuto stránku napsala Giulia Garegnani ( EURAC ).

☑ Tuto stránku zkontroloval Mostafa Fallahnejad ( EEG - TU Wien ).

To Top

Licence

Copyright © 2016-2020: Giulia Garegnani

Mezinárodní licence Creative Commons Attribution 4.0

Tato práce podléhá licenci na základě mezinárodní licence Creative Commons CC BY 4.0.

SPDX-identifikátor licence: CC-BY-4.0

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

To Top

Potvrzení

Rádi bychom vyjádřili své nejhlubší uznání projektu Horizont 2020 Hotmaps (Grant Agreement number 723677), který poskytl finanční prostředky na provedení tohoto šetření.

To Top

This page was automatically translated. View in another language:

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

* machine translated