Samooskrba s sončno elektrarno in hranilnikom energijeKrnc, Špela (Avtor) Čepin, Marko Tomaž (Mentor) sončna elektrarnasončne celicefotovoltaikabaterijski hranilnik energijebaterijske celicesamooskrbaSončna svetloba je naraven vir energije, ki ga lahko izkoriščamo za proizvodnjo električne energije. Sončno sevanje, ki pride do zemlje, se v sončnih celicah s procesom fotovoltaike pretvori v električno energijo. Sončne celice med seboj povezujemo v fotovoltaične module, ki jim z načinom vezave sončnih celic dimenzioniramo izhodno napetost in tok. Med seboj povezani fotonapetostni moduli tvorijo sončno elektrarno, ki nam predstavlja fotonapetostni sistem povezan z lokalnim in elektroenergetskim omrežjem. Na samo proizvodnjo sončne elektrarne poleg vremena vplivajo tudi lokacija in orientacija elektrarne, naklonski kot modulov, senčenje, letni čas in temperatura okolice. Sončna energija spada med obnovljive vire energije, ki nam predstavljajo trajnostno oskrbo z električno energijo. Težava lahko nastane pri zanesljivosti oskrbe porabnikov in stabilnosti distribucijskega sistema. Sončna elektrarna podnevi proizvaja električno energijo za potrebe gospodinjstva, kar lahko povzroča dvig napetosti in dodatno delo za sistemskega operaterja. Ponoči, ko zaradi pomankanja svetlobe ne poteka fotovoltaični proces, sončna elektrarna ne proizvaja električne energije, zato se gospodinjstvo napaja z električno energijo iz distribucijskega sistema. Z namenom umestitve obnovljivih virov energije v bilančno shemo ter povečanje stabilnosti in zanesljivosti oskrbe porabnikov uporabljamo hranilnike energije. V hranilniku energije se tekom dneva shranjujejo viški energije, ki jih podnevi proizvede sončna elektrarna in jih gospodinjstva ne uspejo sproti porabiti. Shranjena energija se porablja v obdobju, ko je povpraševanje po električni energiji večje od lastne proizvodnje sončne elektrarne. Z ustreznim dimenzioniranjem sistema sončne elektrarne v kombinaciji z baterijskim hranilnikom lahko zagotovimo samooskrbo gospodinjstva in neodvisnost od elektroenergetskega omrežja. Zaradi nihanja proizvodnje sončne elektrarne tekom leta nam optimizacija parametrov baterijskega hranilnika predstavlja izziv. V prvi vrsti moramo določiti priključno moč baterijskega hranilnika in njegovo kapaciteto. Baterijski hranilnik je sestavljen iz več baterijskih celic, ki jih med seboj povezujemo na način, da zagotovimo ustrezno izhodno napetost in ustrezno kapaciteto. Baterijske celice delujejo v obliki galvanskega člena, ki z elektrokemično reakcijo pretvarjajo kemično energijo v električno. Med seboj se razlikujejo glede na material, iz katerega so narejene, in posledično po gostoti energije. Pri izbiri ustrezne baterije primerjamo tudi učinkovitost polnjenja in praznjenja, življenjsko dobo baterije ter njen vpliv na okolje. V diplomski nalogi je bila preverjena ustreznost postavitve že obstoječe sončne elektrarne za oskrbo gospodinjstva ter izvedena analiza za morebitno nadgradnjo sistema s hranilnikom energije. Izračuni temeljijo na podatkih o gostoti moči sončnega sevanja in porabi gospodinjstva za obdobje enega leta v polurnih časovnih intervalih. Namen diplomske naloge je analizirati možnost samooskrbe gospodinjstva s sončno elektrarno in hranilnikom energije. Tekom leta se proizvodnja električne energije iz sončne elektrarne spreminja in posledično tudi stanje napolnjenosti baterije. V zimskih mesecih je poleg manjšega števila sončnih ur tudi gostota moči sončnega sevanja manjša, zato sončna elektrarne ne proizvede vedno dovolj energije za zagotavljanje samooskrbe gospodinjstva. V pomladnem in poletnem obdobju je višja gostota moči sončnih žarkov ter več sončnih ur, zato je tudi proizvodnja sončne elektrarne večja. Proizvodnja električne energije iz sončne elektrarne v tem obdobju zagotovi potrebam gospodinjstva in omogoča polnjenje baterijskega hranilnika. Shranjeno električno energijo gospodinjstvo porabi v nočnem času in na ta način deluje samooskrbno. Negativna plat samooskrbe s sončno elektrarno in težava za sistemskega operaterja je predvsem nihanje napetosti med obdobji s sončnim sevanjem in brez njega ter dejstvo, da poleti proizvedemo petkrat več električne energije kot pozimi, kar je potrebno uravnotežiti z drugimi viri, ker baterije ne zadoščajo.20242024-09-03 15:30:08Diplomsko delo/naloga160695sl