Cuprins

Într-o privire

Acest modul calculează potențialul de alimentare cu energie și costurile aferente pentru sistemele solare termice și fotovoltaice instalate pe acoperiș într-o zonă definită. Intrările în modul sunt fișiere raster ale amprentei clădirii și ale iradierii solare, costurile și eficiența sistemelor solare termice și fotovoltaice de referință și a fracțiunilor din zona de acoperiș utilizabilă în care sunt instalate sistemele solare termice și fotovoltaice.

To Top

Introducere

Modulul de calcul își propune să calculeze potențialul solar termic și fotovoltaic și fezabilitatea financiară a unei zone selectate, luând în considerare:

  • instalarea de noi sisteme solare termice / fotovoltaice pe un procent din suprafețele disponibile (zona implicită este amprenta clădirii),
  • evaluarea fezabilității financiare a noilor uzine.

To Top

Intrări și ieșiri

Parametrii și straturile de intrare, precum și straturile și parametrii de ieșire sunt după cum urmează.

Straturile de intrare și parametrii sunt:

  • fișier raster:
    • iradierea solară medie anuală [kWh / m 2 ],
    • cu suprafața disponibilă pentru exploatarea energiei solare. Rasterul implicit folosește fișierul raster de amprentă a clădirii [m 2 ],
  • procentul suprafeței disponibile care poate fi acoperită cu panouri solare [%],
  • parametrii de referință ai instalației:
    • puterea medie de vârf instalată pe instalație [kW_p],
    • eficiența sistemului, valoare între 0 și 1 [-],
    • radiația solară la condiția standard de testare este egală cu 1 kW / m 2 ,
    • eficiența modulului la condițiile standard de testare [kW m 2 ].

Straturile și parametrii de ieșire sunt:

  • Costul total al acoperirii zonei selectate cu panouri fotovoltaice [monedă]
  • Producția anuală totală de energie [MWh / an]
  • Costul nivelului energiei [€ / kWh]
  • Fișier raster cu cele mai potrivite zone pentru producerea de energie fotovoltaică

To Top

Metodă

Pornind de la zona disponibilă și tipul de tehnologie fotovoltaică, modulul calculează producția de energie fotovoltaică în următoarele ipoteze:

  • Înclinarea optimă a sistemului PV;
  • Suprafața modulelor fotovoltaice egală cu procentul de amprentă al clădirii ales de utilizator;
  • Tehnologie unică selectată pentru toate sistemele fotovoltaice instalate;
  • Eficiența implicită a sistemului este egală cu 0,75.

Aceste ipoteze au fost făcute pentru a lua în considerare o fază de planificare pentru o regiune și nu proiectarea unui sistem PV specific.

Producția anuală de energie este derivată luând în considerare distribuția spațială a radiației solare anuale pe amprenta clădirii. Producția de energie fotovoltaică este calculată pentru o singură centrală reprezentativă. Cea mai reprezentativă putere instalată de vârf pentru un sistem fotovoltaic este o intrare a modulului. În consecință, se calculează suprafața acoperită de o singură plantă și numărul total de plante.

În cele din urmă, zona cea mai potrivită este calculată luând în considerare acoperișurile cu producție de energie mai mare. Producția de energie a fiecărui pixel consideră că acoperă doar o fracțiune din acoperișuri egală cu f_roof. Integrala producției de energie din zona cea mai potrivită este egală cu producția totală de energie din zona selectată.

To Top

Exemplu

Pentru a da un exemplu practic, logica / metodologia CM este aplicată unei zone predefinite. În mod implicit, zona de intrare pe care o folosim este amprenta clădirilor. De exemplu, orașul Bolzano (Italia), deoarece o mare parte a orașului este centrul istoric (unde nu este posibil să se instaleze panouri solare) putem estima că doar 1 acoperiș din 5 poate fi utilizat pentru colectarea energiei solare (~ 20%). În schimb, dacă furnizați o zonă care este disponibilă pentru a implementa un câmp solar, puteți seta 100% din suprafață care poate fi utilizată pentru sistemul solar.

Ce suprafață din 20% din acoperișurile din Bolzano poate fi acoperită de panouri fotovoltaice? Acoperirea întregului acoperiș nu este realistă, deoarece o parte a acoperișului nu are o orientare adecvată. Deoarece clădirea are în general 4 laturi, ne putem imagina că aproximativ 25% din acoperiș are o orientare bună (cel puțin în Bolzano, unde majoritatea acoperișurilor nu sunt plane și au 2 sau 4 pante de acoperiș). Cu toate acestea, avem efecte de umbrire ale copacilor, clădirilor, munților etc. din jur și, în general, lăsăm un spațiu aproape de marginea acoperișurilor, așa că să ne imaginăm că 50% din acoperișul orientat bine poate fi utilizat de PV (25 % * 50% = 12,5%), valoarea implicită este puțin mai optimistă (15%).

În cazul unui câmp solar în general, șirul fotovoltaic ocupă aproximativ 40-50% din suprafață pentru a evita efectul de umbrire între șirurile fotovoltaice.

To Top

Exemplu cu un sistem fotovoltaic pe o amprentă a clădirii

De exemplu, explicăm metodologia pentru un singur pixel (suprafață de 1 hectar). CM aplică aceeași logică pentru fiecare pixel din zona selectată de utilizator. Stratul implicit (amprenta clădirii) are o dimensiune a pixelilor de 100x100m, prin urmare avem o suprafață disponibilă de 10000 m². Pentru acest exemplu imaginați-vă că doar 3000 m² de acoperișuri sunt disponibile în pixel, cealaltă parte lipsă a suprafeței este suprafața dedicată rutelor, zonelor verzi, râului etc. Logica implementată de CM este:

  • aplicați primul procent pentru a obține doar acoperișurile pe care pot găzdui sistemul: available_surface = 3000 [m²] * 20% = 600 [m²]
  • Suprafața care poate fi acoperită cu adevărat de sistemele fotovoltaice este estimată la 12,5%, prin urmare: available_pv_surface = 600 [m²] * 12.5% = 75 [m²]
  • Apoi folosim informațiile despre eficiența PV (implicit 0,15) pentru a calcula suprafața necesară pentru a avea o singură instalație fotovoltaică (implicit 3 kWp) single_pv_surface = 3 [kWp] / 0.15 = 20 [m²]
  • apoi calculăm numărul de sisteme fotovoltaice care pot fi instalate în pixel care sunt: n_pv_plants = 75 [m²] // 20 [m²] = 3 și, prin urmare, vom avea 3 centrale de 3 KWp instalate pe pixelul de 100 la 100 m (deci 9 kWp), și apoi înmulțim această valoare cu energia produsă cu 1 kWp și înmulțim cu eficiența sistemelor fotovoltaice (invertor și transmisie, implicit: 0,85) pentru a obține energia totală produsă de pixel: pv_energy = solar_radiation [kWh/kWp/year] * 9 [kWp] * 0.85

To Top

Exemplu cu un câmp fotovoltaic solar

Acum avem un pixel de 100x100m, care este disponibil pentru un sistem fotovoltaic:

  • așa cum am spus înainte, primul procent este de 100%, deoarece toată zona poate găzdui sistemul fotovoltaic: available_surface = (100 x 100) [m²] * 100% = 10000 [m²]
  • Suprafața care poate fi acoperită de sistemele fotovoltaice este: available_pv_surface = 10000 m² * 50% = 5000 m²
  • Apoi folosim informațiile despre eficiența PV (implicit 0,15) pentru a calcula suprafața necesară pentru a avea o singură instalație fotovoltaică (implicit 3 kWp) single_pv_surface = 3 [kWp] / 0.15 = 20 [m²]
  • apoi calculăm numărul de sisteme care pot fi instalate în pixel care sunt: n_pv_plants = 5000 // 20 = 250 și, prin urmare, vom avea 250 de instalații de 3 KWp instalate pe pixelul de 100 pe 100 m (deci 750 kWp), și apoi înmulțim această valoare cu energia orară produsă cu 1 kWp și înmulțim cu eficiența sistemelor fotovoltaice (invertor și transmisie, implicit: 0,85) pentru a obține energia totală produsă de pixel: pv_energy = solar_radiation [kWh/kWp/year] * 750 kWp * 0.85

To Top

Exemplu cu un sistem PV & ST pe o amprentă a clădirii

Suprafața clădirii care poate fi utilizată este o resursă limitată. Prin urmare, nu este posibil să se utilizeze aceeași suprafață pentru a colecta energia solară cu un sistem fotovoltaic și, în același timp, să se utilizeze un sistem solar termic. Amintind astfel de exemplul anterior, avem deja 75 m² de suprafață dedicată PV, am estimat că acoperișul bine orientat reprezintă 25% din suprafața totală și, prin urmare, mai avem alți 75 [m²] disponibili. Putem folosi doar o fracțiune, să spunem că 7,5%. Acest lucru înseamnă că, dacă înainte luăm în considerare 25% din acoperiș cu o expunere bună, atunci luăm în considerare faptul că 12,5% este dedicat PV și 7,5 este dedicat ST și, prin urmare, folosim 20% din 25%.

Deci, pentru a da un exemplu practic:

  • aplicați primul procent pentru a obține doar acoperișurile pe care pot găzdui sistemul: available_surface = 3000 [m²] * 20% = 600 [m²]
  • Suprafața care poate fi acoperită cu adevărat de sistemele ST este: 600 m² * 7,5% = 67,5 m² available_st_surface = 600 [m²] * 7.5% = 45 [m²] rețineți că 75 + 45 = 120 [m²] că este mai mică decât suprafață estimată care ar putea avea o expunere bună ( available_surface * 25% = 150 [m²] ).
  • Apoi folosim informațiile despre suprafața ST cerute de un sistem ST (implicit 5 m²) pentru a calcula numărul de plante ST: n_st_plants = 45 [m²] // 5 [m²] = 9
  • apoi calculăm suprafața instalată a plantelor ST: st_surface = 9 * 5 m² = 45 [m²] `
  • și acum aplicăm radiația solară globală (kWh / m²) de suprafața acoperită prin eficiența panourilor ST (implicit 0,85): solar_radiation [kWh/m²] * 45 [m²] * 0.85

To Top

Depozitul GitHub al acestui modul de calcul

Aici veți obține dezvoltarea de sângerare pentru acest modul de calcul.

To Top

Testul 1

Aici, modulul de calcul este rulat pentru regiunea Lombardia din Italia (NUTS2).

  • Mai întâi, selectați Nuts2 și zona aleasă.
Fig. 1: Selectați o regiune
  • Urmați pașii așa cum se arată în figura de mai jos:

    • Faceți clic pe butonul „Straturi” pentru a deschide fereastra „Straturi”:
    • Faceți clic pe fila „MODUL DE CALCUL”.
    • Faceți clic pe butonul „SOLAR PV POTENTIAL”.
  • Acum, „Solar PV Potential” se deschide și este gata de rulare.

To Top

Exemplu Run

Test Run 1: valori implicite de intrare

Valorile implicite de intrare iau în considerare posibilitatea de a instala panouri fotovoltaice montate pe acoperiș pe clădiri. Aceste valori se referă la o instalație de 3 kWp. Poate fi necesar să setați valori mai jos sau mai mari decât valorile implicite, luând în considerare costuri și considerații locale suplimentare. Prin urmare, utilizatorul ar trebui să modifice aceste valori pentru a găsi cea mai bună combinație de praguri pentru studiul său de caz.

Pentru a rula modulul de calcul, urmați pașii următori:

  • Alocați un nume sesiunii de rulare (opțional - aici, am ales „Test Run 1”) și setați parametrii de intrare (aici au fost utilizate valorile implicite).
Fig. 2
  • Așteptați până când procesul se termină.
  • Ca rezultat, indicatorii și diagramele sunt afișate în fereastra „REZULTATE”. Indicatorii arată:
    • Producția totală de energie,
    • Costuri totale de configurare,
    • Numărul de sisteme instalate,
    • Costul nivelat al energiei.
Fig. 3
  • De asemenea, un nou strat este adăugat pe pânză care arată clădirile cu potențial energetic mai mare. Acest strat este adăugat la lista straturilor din categoria „Modul de calcul”. Numele sesiunii de rulare distinge ieșirile acestei rulări de altele. Dacă ați deselectat straturile implicite și selectați TEST RUN 1, puteți vizualiza cele mai potrivite zone pentru instalațiile fotovoltaice.
Fig. 4

To Top

Test Run 2: valori de intrare modificate

În funcție de experiența și cunoștințele locale, puteți crește sau micșora valorile de intrare pentru a obține rezultate mai bune. Puteți decide să măriți suprafața clădirii potrivită pentru instalațiile fotovoltaice.

  • Alocați un nume sesiunii de rulare (opțional - aici, am ales „Test Run 2”) și setați parametrii de intrare Procentul clădirilor cu panouri solare egal cu 50. Înseamnă că acoperim 50% din acoperișurile disponibile ale clădirii. Observați că, din moment ce fiecare pixel poate reprezenta mai multe clădiri și nu acoperim întregul acoperiș cu panouri fotovoltaice, utilizatorul poate seta și factorul de utilizare eficientă a acoperișului clădirii. Valoarea implicită este setată la 0,15. Aceasta înseamnă că doar 15% din suprafața acoperișului într-un pixel este acoperită de panouri fotovoltaice.

  • Așteptați până când procesul se termină.

  • Ca rezultat, indicatorii și diagramele sunt afișate în fereastra „REZULTATE”. Indicatorii arată:

    • Producția totală de energie,
    • Costuri totale de configurare,
    • Numărul de sisteme instalate,
    • Costul nivelat al energiei.

To Top

Cum se citează

Giulia Garegnani, în Hotmaps-Wiki, CM-Solar-PV-potential (aprilie 2019)

To Top

Autori și recenzori

Această pagină a fost scrisă de Giulia Garegnani ( EURAC ).

☑ Această pagină a fost revizuită de Mostafa Fallahnejad ( EEG - TU Wien ).

To Top

Licență

Copyright © 2016-2020: Giulia Garegnani

Licență internațională Creative Commons Attribution 4.0

Această lucrare este licențiată sub o licență internațională Creative Commons CC BY 4.0.

Identificator licență SPDX: CC-BY-4.0

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

To Top

Confirmare

Dorim să transmitem cea mai profundă apreciere pentru Proiectul Hotmaps Horizon 2020 (acordul de subvenționare numărul 723677), care a furnizat finanțarea pentru desfășurarea prezentei investigații.

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)* Slovak* Slovenian* Swedish*

* machine translated