FOTOVOLTAÏSCHE ZONNE-ENERGIE: TECHNIEK, NORMEN EN

Commentaren

Transcriptie

FOTOVOLTAÏSCHE ZONNE-ENERGIE: TECHNIEK, NORMEN EN
Ranst, 14/09/2009
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”
FOTOVOLTAÏSCHE ZONNE-ENERGIE:
TECHNIEK, NORMEN EN MARKT
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid,
Ranst, 14/09/2009
Jo Neyens, BelPV
Lid van de koepel
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
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
2
Jo Neyens, BelPV
1
Ranst, 14/09/2009
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”
ODE-Vlaanderen
Structuur
Vlaams kwaliteitscentrum voor
decentrale duurzame energie
belsolar
VWEA
VLAAMSE WINDENERGIE
ASSOCIATIE
PLATFORM
BI O- ENERGI E
Lid van de koepel
Werkgroep groene stroom
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
3
Het is blauw en het ligt op het dak…?
1. een thermische zonnecollector
2. een fotovoltaïsch paneel (PV-module)
3. een blauwe dakpan
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
4
Jo Neyens, BelPV
2
Ranst, 14/09/2009
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”
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 (CuInSe2)
microkristallijn dunnefilm Si
“plastieken” zonnecellen
Lid van de koepel
5
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
PV-techniek
SOORTEN ZONNECELLEN
type
materiaal
vorm
silicium schijf
vierkant schijfje
dunne film
glasplaat
of
soepele folie
ruimtevaart
schijfje
Industrie
organische
zonnecellen
(oplosmiddel
of kunststof)
Labo
Lid van de koepel
glasplaat
of
soepele folie
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
6
Jo Neyens, BelPV
3
Ranst, 14/09/2009
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”
PV-techniek
SI-ZONNECEL: MATERIAAL
“vingers”
ruwe
oppervlaktelaag
“busbar”
n-type laag
scheidingslaag
p-type laag
achtercontact
Opbouw van een silicium zonnecel
Lid van de koepel
7
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
PV-techniek
PV-CEL, MODULE, SYSTEEM
Bron: Viessmann
Mediaservice
CD-Bilddatenbank
zonnecel
zonnepaneel
(PV-module)
Afmeting 12,5 x 12,5 cm
Dikte
0,2 – 0,3 mm
Vermogen 13 mW/cm2
Vermogen per cel: > 2 Wp
Lid van de koepel
Afmeting
Dikte
Vermogen
Spanning
PV-systeem
bvb. 120 x 80 cm
6 mm + kader
120 - 135 W/m2
± 26 V DC
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
8
Jo Neyens, BelPV
4
Ranst, 14/09/2009
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”
PV-techniek
PV MODULE: OPBOUW
Sandwich structuur:
gehard glas
EVA
of hars
gesoldeerde cellen
Tedlar of glas
Lid van de koepel
9
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
PV-techniek
MATERIALEN ZONNEPANEEL
voorkant
gehard glas: 3-4 mm dik
75%
binnenkant
waterdichte kunststof: EVA = ethylvinylacetaat
7%
zonnecellen
silicium
4%
contacten
alu-zilverlegering
gesoldeerde strips met lood
achterzijde
waterdichte folie in PET
gelamineerd met PVF aan beide zijden
4%
kader
aluminium
10%
bekabeling
koper, rubber, kunststof
aansluitdoos metalen contacten, kunststof doos, kabels
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
10
Jo Neyens, BelPV
5
Ranst, 14/09/2009
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”
PV-techniek
PV-MODULES
diverse tinten,
diverse formaten
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
11
Elektrische aspecten
AANSLUITDOOS EN KABELS (1)
DC-bekabeling
aansluitdoos
gelijkstroomkabels
klikvaste contacten
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
12
Jo Neyens, BelPV
6
Ranst, 14/09/2009
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”
Elektrische aspecten
AANSLUITDOOS EN KABELS (2)
DC-kabels verbinden PV-modules
kabeldoorvoer
plat dak: kabelgoten
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
13
Elektrische aspecten
OMVORMERS EN NETKOPPELING
omvormers
bron: Ikaros Solar
Lid van de koepel
netkoppeling in schakelkast
met extra teller voor groenestroomcertificaten
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
14
Jo Neyens, BelPV
7
Ranst, 14/09/2009
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”
Elektrische
aspecten
NETGEKOPPELDE
PV-SYSTEMEN
TYPES
OMVORMERS
3 soorten
invertoren
AC modules
Lid van de koepel
„string inverters“ centrale omvormer
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
15
Elektrische aspecten
TYPES OMVORMERS
centrale inverter
1800 WAC
stringinverter
850 WAC
module- inverter
± 100 WAC
verschillende types omvormers
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
16
Jo Neyens, BelPV
8
Ranst, 14/09/2009
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”
Elektrische aspecten
SCHEMA GROTE SYSTEMEN
Decentrale productie
geen eilandwerking
AANSLUITING
METERKAST
4 kwadrant
AREI keuring vereist!
kWh-kW
kWh
groen
EAN-lev
EAN-pro
verdeelkast
4-polige
parallel sch.
Fotovoltaïsche
panelen
PV invertor
Al dan niet ENS
L1-N
L2-N
L3-N
+
AC/DC
3N400V
manuele
vergrendeling
asymmetrie
Stroombeveelt tot
symmetrie- ontkoppeling
controle
-
*
Ontkoppel- R1 en Watch dog in
beveiliging serie bevelen ontkoppeling parallel schakelaar
3x6A
* Advies: overspanningsbeveiliging!
Staan dicht bij mekaar.
LS distributienet
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
17
PV-opbrengst
ZON: AANBOD
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
18
Jo Neyens, BelPV
9
Ranst, 14/09/2009
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”
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
2
ng
lli
he 0 º
k
oe 0º
sh 6
95%
Max. jaarlijkse instraling Ukkel
1083 kWh/m2
- azimuth -2º (ongeveer zuid)
- hellingshoek t.o.v. hor. vlak: 35º
Lid van de koepel
bron: 3E
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
19
PV-opbrengst
PV-SYSTEEM OP PRIVATE WONING
1
kWp = 1 kiloWattpiek
oppervlakte: 8 m2
gemiddelde opbrengst:
± 850 kWh/kWp.jaar
of: >100 kWh/m2
PV-module
kostprijs: ± 4500 euro (1 kWp)
connectiedoos
(incl. btw, installatie,randapparatuur)
invertor
grotere opp.: < 3500 euro/kWp
meterkast
gemiddeld verbruik
per gezin = 4000 kWh
elektriciteitsnet
Lid van de koepel
100% = 5 kWp = 40 m2
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
20
Jo Neyens, BelPV
10
Ranst, 14/09/2009
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”
PV-opbrengst
BASISBEGRIPPEN
AUTO
Pk
PV
vermogen
Wattpiek
(Wp)
kilowattpiek
(kWp)
l/100 km energie
km/u
Lid van de koepel
kilowattuur
(kWh)
850
“maximum” kWh per jaar
opbrengst en per kWp
kWh/kWp
21
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
PV-opbrengst
SPANNING EN STROOM
10
typische standaard PV-module
167 x 100 cm, 22 kg
215 Wp
29 VDC - 7,5 A
current (A)
vermogen in Maximum Power Point
(MPP) varieert met lichtinval
spanning daalt weinig!
cell temperature 25º C
8
120 Wp module
irradiation = 1000 W/m2
119,7 W
800
6
W/m2
95,2 W
600 W/m2
70,6 W
4
400
2
0
W/m2
46,0 W
200 W/m2
0
5
10
21,6 W
15
20
25
voltage (V)
Klein PV-systeem 2,15 kWp
• 10 PV-modules 215 Wp in serie
• DC-spanning: 260 – 300 V – 7,5 A
• omvormer 2000 W AC
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
22
Jo Neyens, BelPV
11
Ranst, 14/09/2009
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”
PV-techniek
TYPES PV-SYSTEMEN
volgens celtechniek
silicium: polykristallijn, monokristallijn
dunnefilm: amorf silicium, CIGS, CdTe
volgens type PV-module
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)
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
23
PV op gebouwen
POTENTIEEL
groot 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
• speciale PV-modules:
leien, beglazing, zonnewering
• kostenbesparing op materiaal
bron: Photon International
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
24
Jo Neyens, BelPV
12
Ranst, 14/09/2009
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”
PV op gebouwen
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
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
25
PV op gebouwen
OPBOUW: PANNENDAK
Pannendak: opbouw
dakhaken
metalen structuur
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
26
Jo Neyens, BelPV
13
Ranst, 14/09/2009
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”
PV op gebouwen
INBOUW: PANNENDAK
bron: Izen - SunQuest
Lid van de koepel
Pannendak:prefabelementen
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
27
1.1. PV OP HELLEND
DAK
PV op gebouwen
volledige
dakbedeking
VOLLEDIG
HELLEND
DAK
Solarsiedlung,
Freiburg (D)
Arch. R. Disch
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
28
Jo Neyens, BelPV
14
Ranst, 14/09/2009
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”
PV op gebouwen
PV OP LANDBOUWBEDRIJF
Hoogstraten, MARPA bvba
119 kWp, 890 m2
bron: SolarAccess
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
29
PV op gebouwen
INBOUW: LEIENDAK
bron: Soltech
Leiendak: inbouw
speciale panelen
op maat van leien
Woning, Merchtem (Asse)
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
30
Jo Neyens, BelPV
15
Ranst, 14/09/2009
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”
PV op gebouwen
HELLEND DAK: PANNEN, INBOUW
Module voor pannen of tegelpannen
kunststof kader
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
31
PV op gebouwen
INBOUW: METAALDAK
woning Zoerle-Parwijs (Zonnige Kempen)
Amorf Si metalen dakbanen met staande naad
(Unisolar-cellen, systeem Thyssen-Solartec)
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
32
Jo Neyens, BelPV
16
Ranst, 14/09/2009
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”
PV op gebouwen
SEMITRANSPARENT PV
Lichtstraat
licht tussen cellen
schaduwpatroon
op serreprofielen
ook met dubbel glas
Kantoor Turbowinds, Overijse
bron: Soltech
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
33
PV op gebouwen
PV GEVEL: SEMITRANSPARANT
“De Basis”
Kamp C
Westerlo (B)
semitransparante
PV-modules
vermogen: 20 kWp
bron: Soltech
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
34
Jo Neyens, BelPV
17
Ranst, 14/09/2009
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”
PV op gebouwen
PV GEVEL: SEMITRANSPARANT
“De Basis”
Kamp C
Westerlo (B)
semitransparante
PV-modules
vermogen: 20 kWp
bron: Soltech
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
35
PV op gebouwen
SEMITRANSPARANTE GEVEL
Source: Schüco
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
36
Jo Neyens, BelPV
18
Ranst, 14/09/2009
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”
PV op gebouwen
PV-GEVEL: DICHT
School Venendaal, NL
Bayerische Landesbank, München
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
37
PV op gebouwen
PV-GEVEL: INDUSTRIEBOUW
PV-gevel in amorf Si
op geprofileerde staalplaat
bedrijf Thyssen Krupp (D)
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
38
Jo Neyens, BelPV
19
Ranst, 14/09/2009
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”
PV op gebouwen
PV-ZONNEWERING
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
39
PV op plat dak
HELLENDE MODULES: SYSTEMEN
Diverse systemen
prefab steunen
met ballast
betonnen voet
stalen structuur
Ecofys, Utrecht, NL
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
40
Jo Neyens, BelPV
20
Ranst, 14/09/2009
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”
PV op plat dak
BALLAST
foto JN
Eenvoudige montage met betonnen ballast
(Basisschool Zevensprong, Leuven)
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
41
PV op plat dak
PV OP METALEN STRUCTUUR
Boss Paints, Waregem, 52 kWp
bron: Sunelpo
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
42
Jo Neyens, BelPV
21
Ranst, 14/09/2009
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”
PV op plat dak
DAKROL MET PV
Alwitra Evalon Solar
Uni-Solar zonnecellen
Sarnafil dakrol
Uni-Solar zonnecellen
Lid van de koepel
Amorf Si op dakrol
Ninove, doe-het-zelfzaak
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
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
= 76 – 97 Wp/m2
hoogte: 0.3 m
eigen gewicht 16 kg/m2
(paneel en draagstructuur)
bron: Solyndra, I.R.S. Solar
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
44
Jo Neyens, BelPV
22
Ranst, 14/09/2009
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”
Normen voor PV
BIPV
Bouwnormen:
NBN, EN normen
normen IEC en CENELEC
aansluitingsvoorwaarden:
EU regelgeving….
AREI, VREG, Synergrid
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
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
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
46
Jo Neyens, BelPV
23
Ranst, 14/09/2009
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”
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
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
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
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
48
Jo Neyens, BelPV
24
Ranst, 14/09/2009
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”
Normen voor PV
KWALITEITSCENTRUM QUEST
nieuw kwaliteitscentrum Quest
voor kleinschalige duurzame energietechnieken
onafhankelijk centrum, vzw, opgericht okt. 2006
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
Lid van de koepel
49
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
PV-markt
PV-MARKT VLAANDEREN (1)
122487
kWp cumulatief
kWp jaarlijks
120000
100000
80000
+61 MW tot 1 juli
= 10 MW / maand
61252
60000
= +120 MW in 2009
40000
21119
= 180 MW cumul.
20000
30
/0
6/
20
09
08
20
07
20
05
04
06
20
20
20
20
02
20
3536
1923
887
564
03
330
215
01
99
19
98
19
110
00
42
0
20
0
20
verm ogen [kW p]
140000
Marktontwikkeling fotovoltaïsche zonne-energie 1998 – juni 2009
bron: Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap (VEA), VREG, Belsolar
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
50
Jo Neyens, BelPV
25
Ranst, 14/09/2009
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”
PV-markt
PV-MARKT VLAANDEREN (2)
Marktsegmenten
Particulieren
± 23 000 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%
Lid van de koepel
51
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
Toekomst van PV
VLAANDEREN: TREND 2009 – 2013
PV market growth Flemish Region 2006 - 2013
sources: ANRE, Belsolar, VEA, VREG
500.00
grid connected PV [MWp]
450.00
400.00
441.25
Cumulated capacity
Annual market growth
361.25
350.00
291.25
300.00
231.25
250.00
181.25
200.00
150.00
120.00
100.00
50.00
61.25
3.54 1.62
21.12
50
40.13
60
70
2011
2012
80
17.58
0.00
2006
2007
2008
2009
2010
2013
uitzonderlijk jaar
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
52
Jo Neyens, BelPV
26
Ranst, 14/09/2009
Symposium “Zonne-energie & brandveiligheid”
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
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
53
PV:
conclusies
Meer
informatie
meer
info
WEBSITES
ONDERWERP
WEBSITE
Koepel ODE-Vlaanderen
www.ode.be
Sectorfederatie BelPV
www.belpv.be
Subsidies, brochures VEA
www.energiesparen.be
Groenestroomcertificaten
www.vreg.be
Lid van de koepel
Symposium PV & brandveiligheid 14/9/2009
54
Jo Neyens, BelPV
27