Solární fotovoltaický systém jako zdroj obnovitelné energie , Varnsdorf Demonstrační projekt „Varnsdorf - energeticky soběstačná škola“ Objekt : budova základní školy ZŠ Edisonova ul,, Varnsdorf Investor : Via Regia – občanské sdružení, Halasova 984, 460 06 Liberec Partner č.1 CZ: město Varnsdorf Partner č.2. CZ: Základní škola, ul. Edisonova, Varnsdorf Přeshraniční partner: Kreisentwicklunggeselschaft mbH, Zittau 1. Úvod Sluneční energie Na Zeměkouli ročně dopadá asi 1,540,000,000,000,000,000 kWh sluneční energie. Toto je asi 15 000 krát více než je celosvětová spotřeba energie. Nejnovější technologie dokáží využít cca 16% dopadající sluneční energie a přeměnit ji na elektrický proud. V dalších desetiletích se podle prognóz očekává na jedné zvyšující se spotřeba elektrické energie, na straně druhé nedostatek fosilních paliv, které budou nahrazeny obnovitelnými zdroji energie. V roce 2100 je předpoklad pokrytí celosvětové spotřeby elektrické energie přibližně z 3/5 sluneční energií. Demonstrační projekt „Varnsdorf - energeticky soběstačná škola“ Na plochu jednoho čtverečního metru v městě Varnsdorfu dopadne ročně průměrně 1 100 kWh energie. Na plochu střechy základní školy Edisonova ul. o ploše 4 200 m2 dopadne ročně cca 4.620 MWh energie. Stejná plocha fotovoltaických článků by byla schopná z této dopadající energie vyrobit cca 800 MWh energie. Přitom roční vlastní spotřeba elektrické energie školy je cca 400 MWh. Strana 1 (celkem 15)
Transcript
Solární fotovoltaický systém jako zdroj obnovitelné energie , Varnsdorf
Demonstrační projekt „Varnsdorf - energeticky soběstačná škola“ Objekt : budova základní školy ZŠ Edisonova ul,, Varnsdorf Investor : Via Regia – občanské sdružení, Halasova 984, 460 06 Liberec Partner č.1 CZ: město Varnsdorf Partner č.2. CZ: Základní škola, ul. Edisonova, VarnsdorfPřeshraniční partner: Kreisentwicklunggeselschaft mbH, Zittau 1. Úvod
Sluneční energie Na Zeměkouli ročně dopadá asi 1,540,000,000,000,000,000 kWh sluneční energie. Toto je asi 15 000 krát více než je celosvětová spotřeba energie. Nejnovější technologie dokáží využít cca 16% dopadající sluneční energie a přeměnit ji na elektrický proud. V dalších desetiletích se podle prognóz očekává na jedné zvyšující se spotřeba elektrické energie, na straně druhé nedostatek fosilních paliv, které budou nahrazeny obnovitelnými zdroji energie. V roce 2100 je předpoklad pokrytí celosvětové spotřeby elektrické energie přibližně z 3/5 sluneční energií.
Demonstrační projekt „Varnsdorf - energeticky soběstačná škola“ Na plochu jednoho čtverečního metru v městě Varnsdorfu dopadne ročně průměrně 1 100 kWh energie. Na plochu střechy základní školy Edisonova ul. o ploše 4 200 m2 dopadne ročně cca 4.620 MWh energie. Stejná plocha fotovoltaických článků by byla schopná z této dopadající energie vyrobit cca 800 MWh energie. Přitom roční vlastní spotřeba elektrické energie školy je cca 400 MWh.
Strana 1 (celkem 15)
Solární fotovoltaický systém jako zdroj obnovitelné energie , Varnsdorf
1.1 Obsah projektu Projekt řeší vybudování solárního systému produkujícího takové množství elektrické energie, jakou základní škola spotřebuje. Současně je instalován i systém předehřevu teplé užitkové vody ze solárních kolektorů. Tento projekt tak vytváří virtuální „energeticky soběstačnou školu“. Podrobné údaje o systému, jeho okamžitém i dlouhodobém výkonu, efektivnosti, technickém řešení budou presentovány na internetovém portálu. Tím dojde k publicitě využití obnovitelných zdrojů a možnosti multiplikačního efektu projektu. Technicky se jedná instalaci soustavy solárních fotovoltaických panelů produkujících elektrickou energii, která bude dodávána do distribuční sítě. Fotovoltaický systém o jmenovitém výkonu 86 kWp bude umístěn na budově základní školy. Na pavilonu školy s označením MVD3 bude osazeno 164 solárních modulů, na pavilonu S4 bude 136 solárních modulů. Významnou částí projektu je vizualizace projektu. V rámci projektu bude instalován inovativní vizualizační systém FRONIUS, který bude jednoduchý k ovládání a přenášení přesných dat. Vizualizace bude:
1. na internetových stránkách s možností ovládání systému, odečítání aktuálních údajů o systému, vizualizace statistik, analýzy apod.
2. v budově základní školy – veřejný panel zobrazující údaje o okamžitém výkonu 3. osobní zobrazovací displej umístěný v Liberci s přenosem dat přes GSM
Cílová skupina
• města a obce – projekt je pilotní/modelový a předpokládá se zájem ze stany měst a obcí podobné aplikace např. na městských budovách, školách apod. V případě obcí lze využít podobných systémů v kombinaci s dalšími technologiemi k úplnému samozásobení energiemi věřených budov.
• zájemci z řad privátního sektoru – např. zájemci o výrobu podobných zařízení se mohou inspirovat z tohoto modelového projektu
• veřejnost • studenti a žáci
Hlavní činnosti • pořízení solárního fotovoltaického systému • instalace systému a jeho provoz • zpracování informačních internetových stránek • provádění prohlídek a exkursí, informační kampaň, osvěta
Cíle: podpora společného úsilí zaměřeného na udržitelný rozvoj příhraničního regionu
podpora aktivity zaměřené na využití alternativního zdroje energie transfer zkušeností a znalostí ze Saska přes hranici do ČR vytvoření trvalých kooperačních přeshraničních sítí
Specifické cíle:
realizace demonstrativního (pilotního) projektu instalace zařízení o výkonu 86 kW využívajícího alternativního zdroje energie kooperace mezi partnery přes hranici pozitivní dopad na životní prostředí – úspora emisí CO2 cca přes 90 tun ročně
Strana 2 (celkem 15)
Solární fotovoltaický systém jako zdroj obnovitelné energie , Varnsdorf
Specifické dopady: Demonstrativní a pilotní projekt v příhraničním regionu bude předváděn jako další alternativní způsob využití obnovitelných zdrojů. Oproti instalaci větrných elektráren v hraničním prostoru je instalace solárních panelů urbanisticky zcela přijatelná a bezproblémová. Předpokládá se zájem o činnost systému, jeho efektivitu apod. zejména z měst a obcí a tento projekt by byl pro ně projektem vzorovým. Spolupráce s partnerem zajistí transfer zkušeností a znalostí s podobnými aplikacemi v Německu.
Seznam cílových skupin a odhadovaný počet přímých a nepřímých příjemců
• Města a obce (140 na české a 50 na saské straně) • Obyvatelé (cca 1500 obyvatel na internetových stránkách ročně) • Malé a střední podniky (cca 2 další aplikace v regionu)
1.2. Důvody pro výběr cílových skupin a činností
Města a obce (140 na české a 50 na saské straně) Zlepšení situace pro města a obce: realizací projektu bude k dispozici modelový projekt, který bude předváděn pro zájemce – města a obce. Města a obce doposud v oblasti obnovitelných zdrojů energie zpravidla uvažovala o větrných elektrárnách, jejichž umístění přinášelo řadu problémů. Tato aplikace solárních fotovoltaických panelů umožní městům a obcím se seznámit s touto technologií a instalovat další podobné projekty. Obyvatelé (cca 1500 obyvatel na internetových stránkách ročně) Projekt napomůže propagaci solární technologie pro veřejné, soukromé i občanské aplikace. Již v současnosti jsou nabízeny k instalaci domácí zařízení na ohřev teplé užitkové vody a výrobu elektřiny, avšak tyto aplikace nejsou dostatečně popularizovány. Tento projekt tuto situaci zlepší. Malé a střední podniky (cca 2 další aplikace v regionu) Projekt bude demonstrační i pro skupinu malých a středních podniků z oblasti produkce elektřiny z obnovitelných zdrojů energie. Popularizací tohoto demonstračního projektu se pravděpodobně najdou zájemci o realizaci podobných podnikatelsky zaměřených projektů, případně výrobci takovýchto zařízení.
2. TECHNICKÉ ŘEŠENÍ
Souhlas s připojením na soustavu ČEZ Vzhledem k udržitelnosti projektu je nejvhodnějším řešením napojení solárního systému na distribuční soustavu ČEZ, odkud je zpět odebírána školou ke své spotřebě. V současnosti je připravena žádost o Stanovisko ČEZ k připojení.
Základní technické údaje
Výkonová bilance ( výkon získané el. energie ) Soustava solárních panelů produkujících elektrickou energii, která bude dodávána do distribuční sítě, obsahuje všechny nezbytné komponenty pro montáž na střechu, kabelový rozvod a soustavu síťových měničů. Systém se skládá z těchto komponentů: Měniče (Návrh FRONIUS)
Strana 3 (celkem 15)
Solární fotovoltaický systém jako zdroj obnovitelné energie , Varnsdorf
Provoz FRONIUSU IG je plně automatický. V momentě, kdy je po východu slunce vyroben dostatečný výkon ze solárních modulů, začnou pracovat řídící a regulační jednotky sledování síťového napětí a síťové frekvence. Při dostatečném slunečním záření začne solární měnič s napájením. Podle provedení postačí i malý watový solární výkon. FRONIUS pracuje tak, aby odvedl maximálně možný výkon ze solárních modulů. Tato funkce se označuje MPPT (Maximum Power Point Tracking) a je prováděna s velmi vysokou přesností. Jakmile nastane soumrak a energie již nestačí, k napájení proudu do sítě, oddělí FRONIUS IG spojení se sítí a zastaví provoz. Všechny nastavení a data samozřejmě zůstávají uloženy. FRONIUS IG disponuje HF – vysokofrekvenčním transformátorem, který zabezpečuje galvanické dělení mezi stejnosměrným proudem a sítí. Zato ale dovoluje HF koncept drastické zmenšení transformátoru a tím výraznou redukci místa a váhy. - Kontrola sítě FRONIUS IG přebírá úkol kontroly sítě. Pod tím se rozumí opatření pro ochranu osob a přístroje při výpadku sítě. FRONIUS IG je naprogramován, tak aby při síťové nesrovnalosti (např. vypadnutí sítě, přerušení sítě) ihned přerušil provoz a napájení do sítě. FRONIUS IG disponuje řadou možností jak rozpoznat přerušení proudu: - kontrola napětí - kontrola frekvence Významné v této souvislosti je to, že mohou být samotným FRONIUSEM IG vykonány měřící a platící kontrolní dohody specifické v různých zemích, bez dodatečných měřících elektronik. Toto redukuje instalační náklady a s tím spojené celkové náklady. Vysoké technické provedení nového typu solárního měniče nám umožnilo uživatelsky přehledně vytvořit grafický displej pro jednoduchou obsluhu a permanentní dostupnost k datům.
Do projektu jsou navrženy: Střídače typ , Fronius Fotovoltaické panely, počet: 600 modulů. Nominální – optimální výkon P: 200 W Účinnost přeměny 16% Typ článků: poly-krystall
Strana 4 (celkem 15)
Solární fotovoltaický systém jako zdroj obnovitelné energie , Varnsdorf
Monitoring a vizualizace fotovoltaického systému V rámci projektu je plánovaná vizualizace a monitoring PV sytému. Bude instalován takový systém, který bude jednoduchý k ovládání a přenášení přesných dat. Vizualizace bude:
• na internetových stránkách s možností ovládání systému, odečítání aktuálních údajů o systému, vizualizace statistik, analýzy apod.
• v budově základní školy – veřejný panel zobrazující údaje o okamžitém výkonu Základní schéma
Princip vizualizace a monitoringu PV systému je založen na následujících komponentech a systémech:
FRONIUS IG.online Jedná se o jedinečnou vlastnost systémů Fronius, a to možnost ovládat PV systém z jakéhokoliv počítače na světě připojeného na internet. Dále může každá autorizovaná osoba sledovat údaje o provozu systému. Displej pro vstupní halu: The FRONIUS IG Public Display obsahuje vstup a velkoformátový alfanumerický displej o rozměrech 650 x 450 x 50 mm. Zobrazuje hodnoty PV systému formou rotace údajů na displeji. Jeden údaj je vždy vybrán jako ústřední a je zobrazován každou druhou sekundu.
Strana 5 (celkem 15)
Solární fotovoltaický systém jako zdroj obnovitelné energie , Varnsdorf
Displej pro osobní zobrazení: Součástí vizualizace je FRONIUS IG Public Display Box (Card). Jedná se vizuální výstup z PV systému, který je podobný zobrazení displejem ve vstupních halách. Toto řešení je vhodné jakožto individuální zobrazení údajů PV systému. Zpracovává údaje z FRONIUS IG.access, je možné jej s měničem propojit přes kartu a GSM (viz obr.)
FRONIUS IG.access FRONIUS IG.access je inteligentní software pro záznam všech dat PV systému a jejich následné vizualizaci a monitoring. Analyzuje všechny hodnoty, kontroluje je, porovnává a optimalizuje systém, je-li to potřeba. Touto cestou je možné řídit, analyzovat a monitorovat až 100 měničů v rámci jednoho systému za použití variace diagramů, grafik a vizualizačních nástrojů. FRONIUS IG.access verse 4.0 je součástí komponemtu Datalogger.
Příklad softwaru:
Technické řešení
Popis technologického zařízení Na střeše ZŠ bude instalován zdroj pro výrobu elektrické energie z obnovitelného zdroje, ze slunce. Zdroj bude tvořen FV systémem umístěným na rovné střeše o výkonu 86 kWp.
Strana 6 (celkem 15)
Solární fotovoltaický systém jako zdroj obnovitelné energie , Varnsdorf
Plášť střechy budovy základní školy Střešní asfaltový plášť na objektu školy je ve špatném stavu. Pro možnost umístění celé konstrukce tak, aby nenarušila hydroizolaci stávající střechy a umožnila v průběhu roku a umožnila její pochůznost, je nutno nejprve položit novou střešní krytinu z PVC folií s UV filtrem, která mají dlouhou životnost a je pochutná, zátěžové a bezůdržbové. Pro střešní plášť bude použita střešní hydroizolační fólie PVC Fatrafol 810 o síle 1,2mm s UV filtrem.
Ilustrační foto: pokládání fólie
Konstrukce: Konstrukce bude hliníková s betonovými prefabrikáty jakožto zátěžovým závažím proti pohybu při větru. Profil konstrukce:
Strana 7 (celkem 15)
Solární fotovoltaický systém jako zdroj obnovitelné energie , Varnsdorf
Fotovoltaické panely Napolohování FV modulů bude odpovídat jižnímu směru se sklonem 35°.
Měniče napětí Výkon FV panelů je ze stejnosměrného napětí transformován Fronius střídači typu IG 60 na 3fázové střídavé napětí 230V, 50 Hz, které je automaticky nafázováno k hlavní síti. Střídač je vybaven bezpečnostní ochranou zajišťující automatické odpojení od sítě v případě ztráty napětí, tj. nedodává do sítě NN žádné (nebezpečné) napětí v případě výpadku hlavní napájecí sítě, střídač je řízen sítí.
Strana 8 (celkem 15)
Solární fotovoltaický systém jako zdroj obnovitelné energie , Varnsdorf
11. Harmonogram, hlavní činnosti a aktivity: 1. říjen 2007: pokládka hydroizolační fólie na střechu školy
2. říjen 2007: pořízení solárního fotovoltaického systému o výkonu 86 kW
3. listopad 2006: instalace systému a jeho uvedení do zkušebního provozu
4. provoz systému: od ledna 2008
5. zpracování informačního internetového portálu
6. provádění prohlídek a exkursí, informační kampaň, osvěta
Rok 2007 Pololetí 1 Pololetí 2 Činnost 1Měsíc 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Realizační subjekt Zpracování žádosti
Via Regia
Výběrové řízení na dodavatele technologie
Via Regia
Instalace zařízení Dodavatel Testovací fáze Dodavatel
Rok 2008 Pololetí 1 Pololetí 2 Činnost 1Měsíc 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Realizační subjekt Provoz zařízení Via Regia Informační a osvětová kampaň
Via Regia, KEGL
Rok 2009 Činnost 1. Měsíc 2 3 4 5 6 7 8 Realizační subjekt Provoz zařízení Via Regia Informační a osvětová kampaň
Via Regia, KEGL
Předpokládané množství vyrobeného z obnovitelných zdrojù za jednotlivé měsíce:
Solární fotovoltaický systém jako zdroj obnovitelné energie , Varnsdorf
Finanční plán projektu Náklady
Výdaj Náklady (v Kč)
1. Osobní výdaje 0 Odborná činnost 720 000 Mzdy, platy a odvody dle zákoníku práce 120 000 2. Věcné výdaje 2.2 Náklady financování (poplatky za vedení účtu) 5 000 2.3 Daně a poplatky (poplatek za připojení na ČEZ) 45 000 2.5 Služby (stavební dozor) 200 000 2.6 Výdaje na publicitu projektu 800 000 3. Investiční výdaje 1 258 432 3.3 Stroje a zařízení 0 Fotovoltaický systém 12 800 000 Solární kolektory 500 000 3.4 Nákup samostatných movitých věcí 0 3.5 Nákup použitého zařízení 0 3.6 Nákup HW a SW 50 000 3.7 Stavební práce 3.7.1. Hydroizolace střechy 2 000 000 3.7.2. Přípojka 400 000 3.8 Jiné 0 4. Celkové způsobilé výdaje (součet položek 1. - 3.) 17 640 000 5. Příjmy získané během realizace projektu 1 500 000 6. Upravené způsobilé výdaje (rozdíl položek 4. a 5.) 16 140 000 7.Přípravné náklady (dokumentace, žádost, studie) 800 000 8. Celkové výdaje projektu (součet položek 4. a 7.) 16 940 000 Roční náklady Předpokládané provozní náklady: Licencovaná osoba: 5000 Kč x 12 měsíců: 60.000 Kč Koordinátor projektu 25 tis.x12 360.000 Kč Publicita – potál, osvěta, poradenství 400.000 Kč Pojištění: roční pojistka all risks – 150.000 Kč Nájem: 12.000 Kč Servisní smlouva: 120.000 Kč CELKEM: 1.102.000 Kč Předpokládané tržby: výroba elektřiny (86 000 kWh x 13,46 Kč): 1.158.000 Kč Hrubý zisk před zdaněním: 56.000 Kč
Strana 10 (celkem 15)
Solární fotovoltaický systém jako zdroj obnovitelné energie , Varnsdorf
Krytí investičních nákladů Celkové náklady: 17.640.000 Kč Uznatelné náklady: 16.140.000 Kč Přeshraniční program Cíl 3 CZ-Sasko: 13.719.000 Kč Státní rozpočet (5%): 807.000 Kč Podíl Via Regia (10% + neuznat.náklady): 3.114.000 Kč Podíl Varnsdorf: nefinanční, pronájem střechy Podíl ZŠ Edisonova: nefinanční, umožnění instalace Autor: J.Zámečník (za použití projektové dokumentace a dalších informačních zdrojů) V Liberci. 18.3 2007
Strana 11 (celkem 15)
Solární fotovoltaický systém jako zdroj obnovitelné energie , Varnsdorf
Příloha Obr. Využití střechy ŽS Edisonova pro umístění fotovoltaického systému
Strana 12 (celkem 15)
Solární fotovoltaický systém jako zdroj obnovitelné energie , Varnsdorf
Obr. Využití střechy šaten ŽS Edisonova pro umístění solárních kolektorů pro TUV
Obr. Současný pohled na střechu ŽS Edisonova
Strana 13 (celkem 15)
Solární fotovoltaický systém jako zdroj obnovitelné energie , Varnsdorf
Strana 14 (celkem 15)
Solární fotovoltaický systém jako zdroj obnovitelné energie , Varnsdorf
