Napelemparkok árnyékolási veszteségeinek modell alapú elemzése
A megújuló energiaforrások az energiatermelésben és hétköznapi életünkben elfogadottak és nagyfokú támogatottságnak örvendnek. A legelterjedtebb megújuló alapú technológia a Nap energiáját hasznosító fotovoltaikus napelem. Az egész világon a napelemes rendszerek teljesítménye a harmincszorosára növekedett az elmúlt 10 évben, mára meghaladja a félmillió GW-ot. Jelentősen előtérbe kerülnek az intelligens hálózatok (smart grid) esetén, mint elosztott, vagy decentralizált energiatermelő egységek. A fotovoltaikus napelemek technológiája fejlett, ám a hatásfokuk viszonylag alacsony, a napsugárzás időjárásfüggő, volatilis tulajdonsága miatt a termelés ingadazó. A napelem leadott teljesítményét befolyásolja a hőmérséklet, a tájolás, a besugárzás mértéke, az árnyékolás és a napelemek kapcsolása. Ezen paraméterek többnyire jól mérhetők.
Számos szakirodalom foglalkozott már a napelemek beárnyékolódásával, ám ezek leginkább a felhőzet okozta árnyékhatás témakörére fókuszálnak. Jelentős árnyékolódás tapasztalható a napelemparkok leggyakoribb elrendezése során, vagyis a napelemek egymással párhuzamos sorokba történő elhelyezésével. Jelen dolgozat központi eleme az, hogy ezen sorok milyen mértékben takarják ki egymást, és ezzel milyen hatást gyakorolnak a termelésre.
A számítási módok, modellezések egy napelemsor termelési hatékonyságára világítanak rá. MATLAB környezetben készült el a nappálya, a sugárzási- és árnyékolódási-, továbbá a cellahőmérséklet, a napelem és az inverter modell. A modell mért meteorológiai adatokat használ. Pontosan kiszámításra kerül az árnyékolás hatása a napelemek többsoros elrendezése esetén. A modell egy év bármely napjának, bármely időszakára számítja a napelemre eső globálsugárzás, továbbá a villamosenergia-termelés nagyságát.
Növekvő besugárzás hatására a sztringben folyó áram is növekszik. Az árnyékolásra a napelemcellák gyors teljesítményeséssel reagálnak, amely csökkenthető a sztringek megfelelő fizikai elrendezésével. A kábelezés költségeit is figyelembe véve megtalálható a legkedvezőbb elrendezés. A modellel számolt részletes eredmények alapján pontosabban meghatározható a napelemek optimális dőlésszöge és sortávolsága is.
Az eredmények hozzájárulnak a napelemparkok gazdaságosságának javításához. Optimálisan meghatározhatók a paraméterek (dőlésszög, tájolás, sortávolság), melyekkel kedvezőbb termelési adatok érhetők el, a profit emelkedhet, a technológia pedig még széleskörűbben elterjedhet.
szerző
-
Varga Nóra
Energetikai mérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Dr. Mayer Martin János
adjunktus, Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék
