FOTOVOLTAÏSCHE ZONNE-ENERGIE: TECHNIEK, NORMEN EN MARKT

Transcriptie

1 FOTOVOLTAÏSCHE ZONNE-ENERGIE: TECHNIEK, NORMEN EN MARKT Symposium Zonne-energie & brandveiligheid, Ranst, 14/09/2009 Jo Neyens, BelPV INHOUD Techniek van PV-systemen zonnecellen en PV-modules elektrische opbouw van een PV-systeem opbrengst van een netgekoppeld PV-systeem types PV-systemen Normen elektrische normen bouwkundige normen kwaliteitseisen de Vlaamse PV-markt 2 Jo Neyens, BelPV 1

2 ODE-Vlaanderen Structuur Vlaams kwaliteitscentrum voor decentrale duurzame energie belsolar VWEA VLAAMSE WINDENERGIE ASSOCIATIE PLATFORM BI O- ENERGI E Werkgroep groene stroom 3 Het is blauw en het ligt op het dak? 1. een thermische zonnecollector 2. een fotovoltaïsch paneel (PV-module) 3. een blauwe dakpan 4 Jo Neyens, BelPV 2

3 PV-techniek ZONNECEL: TYPES Kristallijn silicium monokristallijn hoogste rendement, zwartblauw polykristallijn lager rendement, blauw geaderd Amorf silicium lager rendement (helft v.monosi) goedkopere productie Andere dunne film cellen CIS (CuInSe 2 ) microkristallijn dunnefilm Si plastieken zonnecellen 5 PV-techniek SOORTEN ZONNECELLEN type materiaal vorm silicium schijf vierkant schijfje Industrie dunne film glasplaat of soepele folie ruimtevaart schijfje Labo organische zonnecellen (oplosmiddel of kunststof) glasplaat of soepele folie 6 Jo Neyens, BelPV 3

4 PV-techniek SI-ZONNECEL: MATERIAAL ruwe oppervlaktelaag vingers busbar n-type laag scheidingslaag p-type laag achtercontact Opbouw van een silicium zonnecel 7 PV-techniek PV-CEL, MODULE, SYSTEEM Bron: Viessmann Mediaservice CD-Bilddatenbank zonnecel zonnepaneel PV-systeem (PV-module) Afmeting 12,5 x 12,5 cm Dikte 0,2 0,3 mm Vermogen 13 mw/cm 2 Vermogen per cel: > 2 Wp Afmeting bvb. 120 x 80 cm Dikte 6 mm + kader Vermogen W/m 2 Spanning ± 26 V DC 8 Jo Neyens, BelPV 4

5 Sandwich structuur: PV-techniek PV MODULE: OPBOUW gehard glas gesoldeerde cellen Tedlar of glas EVA of hars 9 PV-techniek MATERIALEN ZONNEPANEEL voorkant binnenkant zonnecellen contacten achterzijde kader bekabeling aansluitdoos gehard glas: 3-4 mm dik waterdichte kunststof: EVA = ethylvinylacetaat silicium alu-zilverlegering gesoldeerde strips met lood waterdichte folie in PET gelamineerd met PVF aan beide zijden aluminium koper, rubber, kunststof metalen contacten, kunststof doos, kabels 75% 7% 4% 4% 10% 10 Jo Neyens, BelPV 5

6 diverse tinten, diverse formaten PV-techniek PV-MODULES 11 Elektrische aspecten AANSLUITDOOS EN KABELS (1) DC-bekabeling aansluitdoos gelijkstroomkabels klikvaste contacten 12 Jo Neyens, BelPV 6

7 Elektrische aspecten AANSLUITDOOS EN KABELS (2) DC-kabels verbinden PV-modules kabeldoorvoer plat dak: kabelgoten 13 Elektrische aspecten OMVORMERS EN NETKOPPELING omvormers bron: Ikaros Solar netkoppeling in schakelkast met extra teller voor groenestroomcertificaten 14 Jo Neyens, BelPV 7

8 NETGEKOPPELDE Elektrische PV-SYSTEMEN aspecten TYPES 3 soorten OMVORMERS invertoren AC modules string inverters centrale omvormer 15 Elektrische aspecten TYPES OMVORMERS centrale inverter 1800 W AC stringinverter 850 W AC module- inverter ± 100 W AC verschillende types omvormers 16 Jo Neyens, BelPV 8

9 AANSLUITING METERKAST 4 kwadrant kwh-kw Elektrische aspecten SCHEMA GROTE SYSTEMEN kwh EAN-lev PV invertor groen EAN-pro 4-polige Al dan niet ENS parallel sch. + verdeelkast L1-N L2-N L3-N Decentrale productie geen eilandwerking AREI keuring vereist! Fotovoltaïsche panelen AC/DC * 3N400V manuele vergrendeling asymmetrie Stroom- beveelt tot symmetrie- ontkoppeling controle - 3x6A * Advies: overspanningsbeveiliging! Ontkoppel- R1 en Watch dog in beveiliging serie bevelen ontkoppeling parallel schakelaar Staan dicht bij mekaar. LS distributienet 17 PV-opbrengst ZON: AANBOD 18 Jo Neyens, BelPV 9

10 PV-opbrengst INVLOED HELLING EN ORIENTATIE Ruime zone met bijna optimale jaarlijkse opbrengst (5% verlies): - helling tussen 20 en 60 - oriëntatie tussen ZW en ZO hellingshoek 20º 60º 95% Max. jaarlijkse instraling Ukkel 1083 kwh/m 2 - azimuth -2º (ongeveer zuid) - hellingshoek t.o.v. hor. vlak: 35º bron: 3E 19 PV-opbrengst PV-SYSTEEM OP PRIVATE WONING 1 kwp = 1 kilowattpiek PV-module connectiedoos invertor meterkast elektriciteitsnet oppervlakte: 8 m 2 gemiddelde opbrengst: ± 850 kwh/kwp.jaar of: >100 kwh/m 2 kostprijs: ± 4500 euro (1 kwp) (incl. btw, installatie,randapparatuur) grotere opp.: < 3500 euro/kwp gemiddeld verbruik per gezin = 4000 kwh 100% = 5 kwp = 40 m 2 20 Jo Neyens, BelPV 10

11 AUTO PV-opbrengst BASISBEGRIPPEN PV Pk vermogen Wattpiek (Wp) kilowattpiek (kwp) l/100 km energie kilowattuur (kwh) km/u maximum kwh per jaar opbrengst en per kwp 850 kwh/kwp 21 PV-opbrengst SPANNING EN STROOM vermogen in Maximum Power Point (MPP) varieert met lichtinval spanning daalt weinig! typische standaard PV-module 167 x 100 cm, 22 kg 215 Wp 29 V DC - 7,5 A current (A) 10 cell temperature 25º C irradiation = 1000 W/m W/m W/m W/m W/m Wp module 119,7 W 95,2 W 70,6 W 46,0 W 21,6 W voltage (V) Klein PV-systeem 2,15 kwp 10 PV-modules 215 Wp in serie DC-spanning: V 7,5 A omvormer 2000 W AC 22 Jo Neyens, BelPV 11

12 volgens celtechniek silicium: polykristallijn, monokristallijn dunnefilm: amorf silicium, CIGS, CdTe volgens type PV-module PV-techniek TYPES PV-SYSTEMEN standaard PV-module met kader laminaat (glas - glas of glas - kunststof, geen kader) flexibele modules (dunne film) volgens montage in opbouw bovenop bestaande dak / gevel geïntegreerd in gebouwschil ( BIPV ) met bouwkundige functie (waterdichting) 23 groot potentieel POTENTIEEL geen beslag op open ruimte daken, gevels, zonnewering techisch potentieel: 30% van totale elektriciteitsverbruik architecturale meerwaarde dubbele functie: energie + bouwelement woonwijk met PV in Japan bron: Photon International speciale PV-modules: leien, beglazing, zonnewering kostenbesparing op materiaal 24 Jo Neyens, BelPV 12

13 BIPV: GEBOUWINTEGRATIE VAN PV integratie op diverse gebouwen woningen en kantoren tertiaire sector (bvb. ziekenhuis) industrie integratie in diverse delen hellend dak plat dak lichtstraat, atrium gevel zonnewering integratie op andere structuren 25 OPBOUW: PANNENDAK Pannendak: opbouw dakhaken metalen structuur 26 Jo Neyens, BelPV 13

14 INBOUW: PANNENDAK bron: Izen - SunQuest Pannendak:prefabelementen PV OP HELLEND DAK VOLLEDIG volledige HELLEND dakbedeking DAK Solarsiedlung, Freiburg (D) Arch. R. Disch 28 Jo Neyens, BelPV 14

15 PV OP LANDBOUWBEDRIJF Hoogstraten, MARPA bvba 119 kwp, 890 m2 bron: SolarAccess 29 INBOUW: LEIENDAK bron: Soltech Leiendak: inbouw speciale panelen op maat van leien Woning, Merchtem (Asse) 30 Jo Neyens, BelPV 15

16 HELLEND DAK: PANNEN, INBOUW Module voor pannen of tegelpannen kunststof kader 31 INBOUW: METAALDAK woning Zoerle-Parwijs (Zonnige Kempen) Amorf Si metalen dakbanen met staande naad (Unisolar-cellen, systeem Thyssen-Solartec) 32 Jo Neyens, BelPV 16

17 Lichtstraat licht tussen cellen schaduwpatroon op serreprofielen ook met dubbel glas SEMITRANSPARENT PV Kantoor Turbowinds, Overijse bron: Soltech 33 PV GEVEL: SEMITRANSPARANT De Basis Kamp C Westerlo (B) semitransparante PV-modules vermogen: 20 kwp bron: Soltech 34 Jo Neyens, BelPV 17

18 De Basis Kamp C Westerlo (B) semitransparante PV-modules vermogen: 20 kwp PV GEVEL: SEMITRANSPARANT bron: Soltech 35 SEMITRANSPARANTE GEVEL Source: Schüco 36 Jo Neyens, BelPV 18

19 PV-GEVEL: DICHT School Venendaal, NL Bayerische Landesbank, München 37 PV-GEVEL: INDUSTRIEBOUW PV-gevel in amorf Si op geprofileerde staalplaat bedrijf Thyssen Krupp (D) 38 Jo Neyens, BelPV 19

20 PV-ZONNEWERING 39 PV op plat dak HELLENDE MODULES: SYSTEMEN Diverse systemen prefab steunen met ballast betonnen voet stalen structuur Ecofys, Utrecht, NL 40 Jo Neyens, BelPV 20

21 PV op plat dak BALLAST Eenvoudige montage met betonnen ballast (Basisschool Zevensprong, Leuven) foto JN 41 PV op plat dak PV OP METALEN STRUCTUUR Boss Paints, Waregem, 52 kwp bron: Sunelpo 42 Jo Neyens, BelPV 21

22 Alwitra Evalon Solar Uni-Solar zonnecellen PV op plat dak DAKROL MET PV Sarnafil dakrol Uni-Solar zonnecellen Amorf Si op dakrol Ninove, doe-het-zelfzaak bron: Ikaros Solar 43 PV op plat dak DUNNEFILM PV IN BUIZEN zonnecel: CIGS dunne film afmetingen: 1.82 m x 1.08 m vermogen: 150 Wp tot 191 Wp = Wp/m 2 hoogte: 0.3 m eigen gewicht 16 kg/m 2 (paneel en draagstructuur) bron: Solyndra, I.R.S. Solar 44 Jo Neyens, BelPV 22

23 Normen voor PV BIPV Bouwnormen: NBN, EN normen EU regelgeving. normen IEC en CENELEC aansluitingsvoorwaarden: AREI, VREG, Synergrid 45 Normen voor PV ELEKTRISCHE NORMEN (1) Productnormen omvormers, bekabeling, PV-modules: EN-IEC-normen strenge test van PV-modules in gecertificeerd labo Normen netkoppeling: technisch reglement VREG: terugdraaiende meter bij installaties < of = 10 kw meting v. stroom en GSC voor grotere PV-systemen technische aansluitvoorwaarden C10/11 v. Synergrid Personenveiligheid: AREI: beschrijving automatisch scheidingssysteem toelating omvormers met buitenlands testcertificaat volledige lijst in QUEST-procedure doc. B 46 Jo Neyens, BelPV 23

24 Normen voor PV ELEKTRISCHE NORMEN (2) Belangrijkste elektrische prestaties elektrische isolatie van PV-panelen en kabels onmiddellijke onderbreking van AC-zijde van de omvormer bij onregelmatigheid in net Bliksembeveiliging en aarding discussie tussen BelPV en keurders referentie: QUEST 47 Normen voor PV BOUWKUNDIGE NORMEN geen aparte specifieke normen voor PV in ontwikkeling bij WTCB: Technische specificaties in principe: alle toepasselijke normen stabiliteit: belastingen op constructies structurele werken: ontwerp en berekening van constructies in staal, beton, hout in praktijk hellend dak: berekening dakhaken cf. leverancier plat dak: stabiliteitsberekening door studiebureau 48 Jo Neyens, BelPV 24

25 Normen voor PV KWALITEITSCENTRUM QUEST nieuw kwaliteitscentrum Quest voor kleinschalige duurzame energietechnieken onafhankelijk centrum, vzw, opgericht okt stichtende leden: kenniscentra, industrie, ODE uitwerken kwaliteitscharter voor: PV actieve thermische zonne-energie warmtepompen meer technieken in de toekomst: ventilatie, micro-wkk (aflopende) steun Vlaams gewest, bijdrage industrie maart 2009: opstart kwaliteitssysteem PV 49 PV-markt PV-MARKT VLAANDEREN (1) verm ogen [kw p] kwp cumulatief kwp jaarlijks MW tot 1 juli = 10 MW / maand = +120 MW in 2009 = 180 MW cumul /06/2009 Marktontwikkeling fotovoltaïsche zonne-energie 1998 juni 2009 bron: Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap (VEA), VREG, Belsolar 50 Jo Neyens, BelPV 25

26 Marktsegmenten Particulieren PV-markt PV-MARKT VLAANDEREN (2) ± kleine P-systemen, 2 3 kwp (aug. 2009) = 1 op 100 gezinnen! Bedrijven grote PV-systemen op plat dak (tot > 800 kwp) architecturale systemen: semitransparante panelen Landbouwbedrijven grote PV-systemen op hellend dak dankzij VLIF-steun 30% 51 Toekomst van PV VLAANDEREN: TREND PV market growth Flemish Region sources: ANRE, Belsolar, VEA, VREG grid connected PV [MWp] Cumulated capacity Annual market growth uitzonderlijk jaar 52 Jo Neyens, BelPV 26

27 BESLUIT 1. grote groei van PV verwacht 2. PV wordt goed gecontroleerd en biedt kwaliteit 3. bewaking van kwaliteit is essentieel voor markt 4. toenemend belang van integratie in gebouwen 53 PV: Meer conclusies informatie WEBSITES meer info ONDERWERP Koepel ODE-Vlaanderen Sectorfederatie BelPV Subsidies, brochures VEA Groenestroomcertificaten WEBSITE Jo Neyens, BelPV 27