Monografia dostarcza informacji na temat zarządzania współpracą mikroinstalacji gospodarstw domowych z odnawialnymi źródłami energii OZE oraz z magazynami energii elektrycznej i krajową siecią energetyczną. Źródła OZE z magazynem energii składają się na hybrydę energetyczną, która z kolei wraz z odbiornikiem (gospodarstwo domowe) tworzy mikroinstalację. Prawidłowo zarządzane mikroinstalacje będą stanowiły w niedalekiej przyszłości istotne źródła energii wspomagające krajowy system energetyczny.
W książce przeanalizowano pod względem energetycznym wszystkie możliwe hybrydowe układy energetyczne, poczynając od pojedynczych źródeł energii odnawialnej (instalacja fotowoltaiczna PV, turbina wiatrowa TW, turbina hydrokinetyczna TH), a kończąc na mikroinstalacji z pełną hybrydą, odbiornikiem i siecią energetyczną. Wprowadzono matematyczny model symulacyjny oraz optymalizacyjny który pozwala na symulację pracy dowolnych układów hybrydowych oraz ich optymalizację ze względu na przyjętą funkcję celu. Przedstawiono ponadto strukturę niezawodnościową wybranych układów, wykorzystując metodę analizy drzewa błędów (FTA - Fault Tree Analysis). Chociaż w książce skupiono się wyłącznie na małych układach hybrydowych (moce rzędu kilku kilowatów), to zaproponowana metoda analizy ich pracy oraz bilansu energetycznego może zostać wykorzystana w odniesieniu do układów zasilania o znacznie większych mocach zainstalowanych, pracujących na potrzeby np. klastrów energii czy też większych grup odbiorców.
- Contents
-
Najczęściej stosowane skróty i akronimy 7
Wprowadzenie 9
1. Uwarunkowania prawne funkcjonowania w Polsce instalacji hybrydowych OZE 11
2. Koncepcja układów mikrosieci hybrydowych 14
2.1. Analizowane układy odnawialnych źródeł energii OZE oraz magazynu energii elektrycznej 16
2.2. Niezawodność zasilania ze źródeł wytwórczych OZE 19
3. Symulacja i optymalizacja 29
3.1. Dane wejściowe 29
3.1.1. Zapotrzebowanie na moc w analizowanym gospodarstwie domowym 30
3.1.2. Dostępność energii słonecznej 34
3.1.3. Dostępność energii wiatrowej 36
3.1.4. Dostępność energii hydrokinetycznej 38
3.1.5. Energia słoneczna, prędkość wiatru i przepływ rzeki – charakterystyczne przebiegi dobowe 37
3.2. Komplementarność czasowa analizowanych źródeł OZE 41
3.3. Możliwości pracy odnawialnych źródeł OZE a zapotrzebowanie na moc odbiornika 44
3.4. Modelowanie matematyczne pracy odnawialnych źródeł energii 46
3.5. Zasada przepływu energii elektrycznej w mikroinstalacji pomiędzy elementami hybrydy energetycznej, odbiornikiem GD oraz siecią energetyczną SE 51
3.6. Modelowanie pracy hybrydy odnawialnych źródeł energii 73
3.7. Model optymalizacyjny 75
4. Wyniki obliczeń 77
4.1. Instalacja fotowoltaiczna PV oraz gospodarstwo domowe GD jako odbiornik energii elektrycznej 77
4.2. Instalacja wiatrowa TW oraz gospodarstwo domowe GD jako odbiornik energii elektrycznej 80
4.3. Instalacja hydrokinetyczna TH oraz gospodarstwo domowe GD jako odbiornik energii elektrycznej 83
4.4. Instalacja fotowoltaiczna PV oraz magazyn energii elektrycznej ME i gospodarstwo domowe GD jako odbiornik energii elektrycznej 86
4.5. Instalacja turbiny wiatrowej TW oraz magazyn energii elektrycznej ME i gospodarstwo domowe GD jako odbiornik energii elektrycznej 91
4.6. Turbina hydrokinetyczna TH oraz magazyn energii elektrycznej ME i gospodarstwo domowe GD jako odbiornik energii elektrycznej 96
4.7. Instalacja fotowoltaiczna PV oraz turbina wiatrowa TW i gospodarstwo domowe GD jako odbiornik energii elektrycznej 102
4.8. Instalacja fotowoltaiczna PV oraz turbina hydrokinetyczna TH i gospodarstwo domowe GD jako odbiornik energii elektrycznej 106
4.9. Instalacja wiatrowa TW oraz turbina hydrokinetyczna TH i gospodarstwo domowe GD jako odbiornik energii elektrycznej 111
4.10. Instalacja wiatrowa TW i instalacja fotowoltaiczna PV oraz magazyn energii elektrycznej ME, a także gospodarstwo domowe GD jako odbiornik energii elektrycznej 115
4.11. Turbina hydrokinetyczna TH i instalacja fotowoltaiczna PV oraz magazyn energii elektrycznej ME, a także gospodarstwo domowe GD jako odbiornik energii elektrycznej 117
4.12. Turbina hydrokinetyczna TH i turbina wiatrowa TW oraz magazyn energii elektrycznej ME, a także gospodarstwo domowe GD jako odbiornik energii elektrycznej 120
4.13. Turbina hydrokinetyczna TH, turbina wiatrowa TW i instalacja fotowoltaiczna PV, a także gospodarstwo domowe GD jako odbiornik energii elektrycznej 123
4.14. Turbina hydrokinetyczna TH, turbina wiatrowa TW i instalacja fotowoltaiczna PV oraz magazyn energii elektrycznej ME, a także gospodarstwo domowe GD jako odbiornik energii elektrycznej 126
5. Wnioski i podsumowanie 131
Bibliografia 135
