TTK Links: Home Page | TTK Moodle | ÕIS
TTK/UAS Repository For Digital Teaching and Learning Resources

Päikeseelektrijaama lahenduse väljatöötamine ja projekteerimine

Feršel, Mihkel Martin (2019) Päikeseelektrijaama lahenduse väljatöötamine ja projekteerimine. [thesis] [en] The Development and Design of the Solution for the Solar Power Plant.

[img]
Preview
PDF - Published Version
Download (2MB) | Preview

Abstract

Tellijale sai teostatud pakkumine vastavalt tema määratud kriteeriumitele, pakkumist tehes saadi aru, et antud objektile esitatud kriteeriumidest efektiivsusel nii olulist rolli ei ole. Selle pärast, et projekti asukohal ei ole ruumi puudust, selle tõttu saab efektiivsuste vahet kompenseerida rohkema arvu paneelidega. Sellest tulenevalt vaadati rohkem tootlikkuse püsivust, mis pikemal ajaperioodil võib tuua eelise, teisena garantiid ning viimaseks päikeseelektrijaama ehitamiseks vaja minevate osade alghinda. Garantii hinnangut mõjutas ka firma taust, et kas firma on puhtalt päikesepaneelidele orienteerunud või laialdasemalt tegutsev ettevõtte. Alghind mõjutas ka valikut, kuna odavam on paigaldada rohkem odavamaid päikesepaneele, kui osta vähem ja kallimaid, seda enam, et paneelide paigaldamiseks vajalikku pinda on piisavalt. Selle valikut optimaalsust illustreeris väga hästi majandusliku analüüsi tulemused ja antud tulemuste põhjal ei muudetud teisi nõudmisi. Kõik pigem algab sellest, kui võimast parki tahetakse ja kui suurele alale on võimalik paigaldada. Enne, kui hakati päikesepaneele valima, oli vaja teada, kui palju on päikesekiirguse energiat, mida saame kasutada. Selleks kasutati aastate kuu keskmisi päikesekiirguse väärtusi, millede abil leiti nelja aasta keskmine maapinnale jõudva energia hulk, 41580 W/m2. Antud teavet kasutati päikesepaneelide tootlikkuse jooniste loomiseks, et näha, kui efektiivne üks paneel on. Päikesepaneelide valik oli raske, kuna seadmete andmed on üpris sarnased ja ei ole väga palju, mille põhjal erisust teha. Ainuke eristamise võimalus on teha eraldi mõõtmised, kuna silmaga vahet teha ei suudeta. Seepärast lähtuti valiku tegemisel ettevõtte poolsetest lubadustest, tootlikkuse püsivusest ja garantiist ja elektrilistest andmetest. Tootlikkuse püsivuse ja efektiivsuse abil leiti kõige sobivamad päikesepaneelid, mille tagasiteenimise aeg ei ole väga pikk ja toob kõige rohkem kasumit sisse, vastavalt siis 13 aastat ja 25 aasta pärast üle 27 000 €. Elektrilisi andmeid kasutati ka tagasiteenimise aja leidmiseks, kuid põhiliselt kasutati vajaliku hulga leidmiseks. Et saada kätte vajalik väljundvõimsus, on vaja 180 päikesepaneeli, ja teiste detailide õigete valikute tegemiseks. Kõigest tulenevalt leiti, et parim valik oleks LG 335 W päikesepaneel, mis edestas teisi nii tootlikkuselt kui ka majanduslikult. Teise põhiseadme valikul oli põhiliseks lähtepunktiks ühe liitumispunkti maksimaalne lubatud väljundvõimsus, et oleks võimalik saada rohkem toetusi. Sellest lähtuvalt valiti Elektrilevi OÜ nimekirjast seade, et hoida kulusid kokku, kust saadi valikusse seitse võimalikku seadet, kuna valiti võimalikult ligilähedased seadmed maksimaalsele väljundvõimsusele. Inverteri valikult mõjutas oluliselt päikesepaneeli väljundpinge ja -vool, mis mõjutas omakorda valitavat inverterit ja sundis tegema erilahendusi igale seadmele, et tuua välja iga seadme parim lahendus. Seadme valikul lähtuti kõige ennem sisendvoolust ja -pingest, sest need määrasid ühendusviisid. Siis MPP jälgimisest, mis tõstis muundamise efektiivsust. Nende kahe koostöö tõstab või langetab kogu ühenduste tegemise hinda. Viimasena arvestati seadme enda hind, kuid suuremate hindade vahel ei suutnud ühenduste eeldatav hind enam vahet tasa teha. Projektis kasutatavaks inverteriks võeti Delta Energy System toode RPI M50A, mis oli mitme MPP ühendusega. Seade vajab väiksem suurusega kaableid paneelide vahel ning on soodsama hinnaga. Inverteri valikuga tuli vastavad päikesepaneelid jagada, vastavalt inverteri parameetritele, mida projekteerimisel kasutame. Projekteerimise ajaks teadsime juba seadmeid ja nende suurusi. Inverteri ja päikesepaneelide elektriliste parameetrite järgi koostatakse kahekümnesed grupid päikesepaneelidele ja need jagatakse omakorda kaheks, kus ühes on neli gruppi ja teises viis. Projekteerides saime ühe liitumispunkti ridade pikkusteks üle 41 m ja 51 m, kahe rea kogulaiuseks ligi 9 m. Projekteerimise käigus pandi paika positsioonid ja suunad, kuidas seadmed paigutada ja kuhu rajada ühendusteed. Lõpuks võiks lugeda töö edukaks, kuna suudeti klindile luua lahendus, mida võiks praktiliselt kasutada, ning mis samas ei ole liiga pika tasuvusajaga. Juurde toodi veel see, kuidas võiks klient antud lahendust kasutada enda krundil. Seadmed vastavad soovidele ning nõuetele, mis lihtsustavad kliendi liitumist põhivõrku. Antud tulemusi saaks kasutada ka teistel Hiiumaa ja Saaremaa objektidel, kuid ka mujal, kus klimaatilised tingimused on samad. Tööd saaks edasi nüüd arendada mehaanika osas, arvutades välja konstruktsiooni mõõtmed ja nende tugevused, samuti selle, kui tugevasti peavad olema raamid kinnitatud maasse, et peaksid ilma ja eriti tuulte mõjutustele vastu. Teine arengusuund on lahendada liitumispunkti ja põhivõrgu vaheline osa, milleks on vaja luua uus alajaam. Kui mõlemad osad olemas, oleks võimalik koostada kogu projekti ning määrata kogu maksumus.

Abstract [en]

The Development and Design of the Solution for the Solar Power Plant is a research were we find a solution for client with their specific demands. The research is done because there is a need to start living more environmentally friendly and produce energy more cleaner way, right now we are the species who is polluting the most and destroying other life forms with it. Because of these reasons it is a serious topic all over the world where most developed nations and developing nations are moving and making an effort to reduce pollution. In increasing number new political decisions and laws are made to speed up and additional funds are allocated to build mere efficient and environmentally friendly systems. In energy production most developed green energy types are wind and solar. In this work we are looking for a solution to a client with their given criteria. The client wants the solar panels to have a long production upkeep capability, high efficiency, long warranty time and a low initial cost. The importance of the criteria are in this order. With these demands we are finding the best solution for the client and should not forget that the panels should start making profit in reasonable time. To achieve this criteria’s are specified and then began the search for solar panels that would fit the best. We started from warranty because it made the list much shorter and from there we calculated the product’s production capabilities according to the project location. We used that to find out the solar panel which would start making profit first and eventually would give the most return for the funds invested. For the next assignment we looked for inverters that would suit us. We used help of Elektrilevi, there is a list of allowed devises to connect to main grid. To simplify the process we did economic analysis of the main devices and based on the analysis made the selection. Final task was to make the drawing of a project of the plant in its possible location. The plant size was assigned to be five separate groups with a maximum output of 50 kW. This made us realize that if the power plant size does not matter it is not that important to look at the efficiency but you can compensate it with more panels. For one plant group we need a total of 180 solar panels and 1 inverter. Because of the electrical parameters we must divide panels into groups. One group will have 20 panels and inverter has 2 joint points were one will get 4 and the other 5 groups. We do that so that we would not burn down the inverter. For that we connect the solar panels in series and the inverter connection is in parallel. Using this information we drew a schematic for the best installation of the solar power plant, plus we did it so there would be room for more panels in the future. To summarize we achieved our goal to develop and design a solar power plant according to the client’s demands. The investment return would not be that much longer, estimated about 13 years using premium panels. Devices are fit to be connected to the main power grid. It is possible to use these calculations in Hiiumaa or Saaremaa but also in other locations with similar weather conditions. We can develop this research to find out the mechanical structures and electrical connections from the connection board to the main grid. That would mean swapping out the substation because it is outdated.

Item Type: thesis
Advisor: Heljut Kalda
Co-advisor: Andres Mandre
Subjects: Mechanical Engineering > Electrical Engineering and Electrical Equipment > Energy Technology and Automation
Divisions: Institute of Engineering > Electrical Engineering
Depositing User: Mihkel Martin Feršel
Date Deposited: 06 Jun 2019 07:06
Last Modified: 06 Jun 2019 07:06
URI: http://eprints.tktk.ee/id/eprint/4373

Actions (login required)

View Item View Item