Solarna elektrana na najboljem mestu u Srbiji
- Detalji
- Kategorija: Obnovljivi izvori energije
- Datum objavljivanja petak, 03 februar 2012 12:19
- Pogodaka: 293
Energetski resursi Srbije u obnovljivim izvorima su potencijal koji je potrabno iskoristiti, kako za razvoj lokalne privrede i društva, tako i energetske efikasnosti u zemlji. Popularizacija ekoloških projekata otvara mogućnost da i sredine poput Sjenice budu investiciono atraktivne nudeći dodatne pogodnosti u promociji istih. Uz to, postoje i olakšice koje pružaju fondovi EU za „zelenu energiju“ kojim se dodatno mogu rasteretiti ulagači.
I dok smo na samom početku teksta, potrebno je istaći da se ne radi o najavljenom projektu neke kompanije, domaće ili strane, već da se radi o studiji koju smo uradili zarad pronalaženja i određivanja najbolje lokacije na tlu Srbije sa najpovoljnijom klimom gde bi se izgradila solarna elektrana.
Sam naslov pored svoje “zvučnosti” i popularnosti, ima za cilj prikupljanja svih onih zainteresovanih strana za solarnu energiju da se upute ka jednom prelepom i ekološki čistom kraju, investiraju i pomognu privredi. Nadamo se da će tehnički parametri potkrepiti kako tvrdnju za lokaciju tako i mogućnost izvođenja samog projekta “grid-tie PV sistema”.
Solarne elektrane su počele da privlače sve veću pažnju stalnim padom cene solarnih panela kao i povoljnim Feed-in Tariff-ama, tj. subvencijama države odnosno strane koja vrši otkupljivanje. Pored toga savremena dešavanja u svetu na polju proizvodnje električne energije diktirala da se mnogi nuklearni pogoni u narednih 10-15 godina zamene solarnom energijom. Primer nam daje odluka Nemačke koja napušta koncept velikih nuklearki i okreće se obnovljivim izvorima (OIE). Tu je i odluka Vlade Japana da podrži još više FiT za zelene projekte, dok se sa druge strane otvaraju tržišta Kine, Indije i USA kao ogromni pokretači daljem razvoju solarne industrije.
Dakle, najpre da podsetimo zašto i kako solarna energija! Savremeni tokovi čovečanstva pokazuju povećanu potražnju za energentima, dok sa druge strane javno prizanje o “peak oil” eksploatacionoj pojavi nameće detaljno strateško planiranje svakog društva kako bi se energetska kriza što više ublažila. Nužnost održivog napretka celokupne zajednice pokrenulo je pre desetak godina inicijativu da se obnovljivi izvori energije postave na prioritetno mesto istraživanja i njihovog implementiranja. Ključni izvori su solarna i energija vetra, dok ostali su: hidro, geoteramlnu, energiju talasa i plime/oseke, kao energije iz otpada i biogoriva (mada proizvode CO2), itd. Mnogo je započetih i završenih projekata velikih vetro parkova kako na kopnu tako i na moru, dok se kod PV i Termalnih sistema duboko u zakoračilo širom sveta.
Energija Sunca je dostupna samo u toku dana, noću elektrana ne daje ništa (videti gornju sliku). Energija proizvedena u fotonaponskoj plantaži (popularan naziv) zavisi od vremenskih uslova i prognoze, geografske širine, nadmorske visine, neposredne okoline, zagađenja vazduha, vetrova, ugla, albeda, tipa solarnih panela, nosećeg sistema za solarne panele, tipa invertora, načina povezivanja solarnih invertora, načina optimizacije, načinu održavanja, itd. Jedan od parametara po kome se karakteriše podneblje-prostor jeste „Peak Sun Hours“ odnosno godišnji prosek dnevne energija globalnog (ukupnog) zračenja na horizontalnu površinu, obeležava se kWh/m2/day. Prema tim podacima se može brzo odrediti koja lokacija može biti investiciono interesantna. Naravno, dalja analiza je neophodna kako bi se precizno odredio položaj PV modla u nizu. Taj parametar će poslužiti za određivanje i najpovoljnije lokacije u Srbiji. Pre svega pouzdanost parametra je zasnovano na višegodišnjim NASA merenjima i prikupljanjima, a koja su inkorporirana u bazu program RETSreen.
Kako se na području Balkana (izuzev Bugarske i Grčke) tek započelo sa ulaganjem u obnovljive izvore, to je bitno pravilno usmeriti investiciona sredstva i time svakome ulagaču obezbediti najveći ROI i najbrže vreme otplate, a lokalnoj sredini povećati investicioni kredibilitet i obezbeđivanje upliva kapitala. Pored solarnih elektrana na tom području se otvara za stanovništvo ogromna povoljnost a to je da se na svakom krovu privatne ili pravne zgrade (poželjno da bude okrenut ka jugu) instalira solarni „grid-connected“ sistem u vlasništvu neke kompanije a da se vlasniku krova plaća određena suma. Na taj način se pasivna površina pretvara u privredno aktivnu. Ovaj način „pozajmljivanja opreme“ je postao jako aktuelan u USA, UK, itd. pod nazivom „Free Solar Panel Quotes“. Time bi se i pomoglo domaćinstvima oko plaćanja električne energije, tj. indirektno umanjila cena struje (sve zavisi kako se kompanije opredele za sklapanje ugovora sa onim ko otkupljuje energiju).
Kako je već pomenuto, srednji broj pik sunčanih sati je bitan faktor za prvi uvid u povoljnost posmatrane lokacije. Na primer poznate lokacije za koje su najavljeni projekti (mada lokalni mereni parametri mogu odudarati) su: Zlatibor sa 3.76 kWh/m2/day, Kopaonik 3.72 kWh/m2/day, Vranje 3.75 kWh/m2/day i Sjenica 4.06 kWh/m2/day. Dakle, 8% više od svih lokacija na kojima su najavlejni ili su već u izradi projekti solarne elektrane, i to bez obzira da li će se solarni paneli postaviti na fiksni ili prateći sistem. Podaci su iz najnovije baze programa RETScreen Plus sa update-om od 22.08.2011. Prema tome, lokacija je jako interesnatna i zanimljiva za PV postrojenja. Termalna postrojenja možda nisu pogodna zbog manje srednje temperature u toku godine.
Podneblje Sjenice se nalazi na nadmorskoj visini od 1039m tako da je intezitet insolacije znatno veći nego onih na 300-400m, jer svetlost prolazi manji put kroz najgušću atmosferu i takođe čistiju, čime je difuzija, apsorpcija i refleksija manja. Međutim, taj prostor zahvataju velike temperaturne oscilacije po godišnjim dobima kao i velike snežne padavine zimi. Zato kod projektovanja solarne elektrane je bitno obratiti pažnju na veličinu snežnog prekrivača jer se time u mnogome diktira posao osoblja održavanja i cene solarnih panela, tj. sistema koji bi ih držao.
A zašto utiče na cenu sistema? Iz razloga što se moraju postaviti jači nosači (svi su od aluminijuma te nema problema oko rđanja materijala) ili se postavljaju dvoosni nosači koji prate kretanje Zemlje-Sunca na horizontu. Prvi, fiksni sistem je jeftniji ali se nalazi svega na pola metra od tla, maksimalno, i potrebno čišćenje snega kako sa samih solarnih panela tako i sa određene okoline kako bi se obezbedio nesmetan „put“ zračenju Sunca. Kod dvoosnih sistema, sam pokretni deo sa PV modulima se tako može okretati da sam sa sebe skine sve naslage snega i izvrši samoodržavanje. Uz to, nalaze se na visini većoj od 2m što ih čini manje zahtevnim za održavanje tokom zime, a mogu da „uhvate“ što više svetla sa okolne refleksije koja itekako može da poveća dobijenu energiju zimi. Pored toga bolje je hlađenje PV modula zbog nesmetane cirkulacije vazdušne mase.
Na gornjoj slici je pokazano kolika je energetska dobit po mesecima za fiksni, jednooni i dvoosni sistem. Prvi je najjeftiniji, ali zato će izvući sa neke lokacije najmanje snage. Najbolji je dvoosni sa optimizovanim praćenjem najboljeg položaja sa najvećom apsorbovanom solarnom energijom. Statistika kaže da je povećanje energije kod dvoosnog u odnosu na fiksni: 10% više energije zimi, i 40% više energije leti. Međutim, kod projektovanja solarne elektrane mora se naći najisplativije rešenje za dati vremenski period od 12 godina (vreme za koje se sklapa ugovor o otkupu zelene energije), što iziskuje dodatne energetsko-ekonomske analize.
Kako je već pomenuto u tekstu iznad, Pešterska visoravan a pogotovo Sjenički okrug su jako bogati zelenom energijom. Pored obilja sunčeve insolacije u toku godine, dati kraj poseduje dosta i biomase takođe obnovljivog energenta. Pored neupotrebljivih delova letine, neiskoršćenih otpadaka od drveta, itd., energetski potencijal leži i u vetru (energiji vetra za elektrane), koji na ovim visinama itekako mogu da budu zastupljeni (kod procene kapaciteta za vetro-elektrane mora se voditi računa o poštovanju i neugrožavanju staništa ptica). Ovako prelepu prirodu ne smemo poremetiti niti bar malo izmeniti, jednostavno je ostaviti netaktnutom, sa jedne strane, a sa druge, uz ovakve investicije otvoriti joj vrata za održiv i nesmetan razvoj stanovništva. Čak bi se i energetski ceo taj deo jako bolje osigurao u snabdevanju, te ne bi se zavisilo od same cene struje niti njenih skokova.
Sada, nakon kraćeg uvoda, možemo se vratiti tehničkim parametrima solarne elektrane. Prema pokazanom grafiku „Poredenje sistema praćenja Sunca kod solarnih panela“ može se zaključiti da je bolje postaviti ili fiksni sistem ili dvoosni prateći sistem nosača solarni panela. Kod fiksnog sistema proračuni su pokazali da je optimalni godišnji ugao pri kome se dobija najviše energije 37o, pogledati sliku.
Još jedan parametar koji se mora uzeti u obzir a koji malo usložnjava analizu i projektovanje cele solarne elektrane jeste temperaturne oscilacije u toku godine, tj. veliki raspon između zimskih i letnjih spoljašnjih temperatura. Naime, dva su parametra koji određuju izlaznu karakteristiku a time i makslimalnu snagu solarnih panela: Isc (struja kratkog spoja) i Voc (napon otvorenog kola). Prvi, Isc jako malo se menja sa temperaturom, raste sa porastom temperature, ali je to neznatno malo, dok je promena Voc jako primetna. Zato je malo teže uklopiti solarno polje gde su godišnje amplitude temperature okoline velike, a što je slučaj za Sjenički kraj.
Ne sme se prekoračiti maksimalna struja, a posebno napon koji se menja u toku godine čak i za 300V po invertoru (misli se na solarno polje koje je priključeno na njega). Uz to, mora se voditi računa i na dolaznu snagu i njenu efikasnost, jer kod invertora koji su fitovani da daju tačno maksimum kada je vedro, dobijaće se manje snage za oblačno vreme, tako da nije na odmet malo povećati snagu invertora a time i opseg snage koji on pokriva. Tako će se malo izgubiti na maksimumu ali znatno povećati pri manjem globalnom zračenju Sunca. Sa druge strane, ako se pak optereti invertorska jedinica u dužem vremenskom periodu, dolazi do prevelike disipacije i paljenja. Takođe, mora se povesti računa i o MPPT optimizaciji („maximum power point tracker“ algoritam inkorporiran u samom invertoru), tj. opsegu u kome ona radi kao i broju MPPT ulaza. Za današnje invertore preporučuje se sa dva ili više ulaza.
Još jedan faktor spoljašnosti utiče na dobijenu ukupnu snagu iz solarnih panela. Radi se o Albedu okoline, odbijenom sunčevom zračenju koje učestvuje u formiranju difuzne svetlosti. Da bi se precizno popunila tabela potrebno je zanti okolinu same solarne elektrane, kao i njene promene u toku godine. Za Pešter je poznato da je leti prekriven pašnjacima te se uzimaju vrednosti za zelenu boju (videti sliku gore za vrednosti po mesecima), dok u zimi je sneg zastupljen u dužem periodu i suv (jako niske temperature). Prema tome, i sama okolina može u mnogome doprineti samom uvećanju dobijene energije u toku zime, što je dodatna prednost ovog kraja.
Međutim, postoji jedna mana a to je da se zbog katkad većih snežnih nanosa mora voditi računa o visini držača samih solarnih panela, kao i o redovnom čišćenju od snega ne samo unutar polja već i u nekoj njegovoj okolini. Dakle, sama konstrukcija mora biti čvršća i podignuta u odnosu na standardne visine.
Kod odabira tehnologije solarnih panela, predlažu se monokristalni ili polikristalni moduli, stim da se moraju proveriti koje standarde zadovoljavaju! Najčešći problem u toku njihove eksploatacije jesu izdržljivost na udare grada (mada se obavezno u samim fabrikama oni ispituju na udar), održivost vakimskog spoja koji čuva u čvrstu strukturu samih solarnih ćelija i sprečava prodor vlage, dobra povezanost solarnih „pločica“-wafer-a (dobar lem), i na kraju pouzdana tehnologija solarnih ćelija (retko se dešava kod ovoh tipova ćelija). Kod pregrevanja PV modula može doći i do topljenja plastičnih delova ali to se retko događa je se uvek pravi dobro provetravanje.
Kada je u pitanju samo postavljanje PV modula, u ovoj isprojektovanoj elektrani, videti sliku gore, urađena je optimizacija za vertikalno postavljene solarne panele je nije se vodilo računa o prostoru, podrazumevalo se da je dostupan proizvoljno. Inače, sama virtuelna solarna elektrana tipa grid-tie PV sistem ima nominalnu 173kWp, deset reda, sa ukipno 40 stringa i 24 modula u seriji.
Izvor: solarnipaneli.org
