magistrsko delo
Franci Smrekar (Avtor), Marko Čepin (Mentor)

Povzetek

V tem dokumentu je predstavljena analiza hibridnega sistema za samooskrbo gospodinjstva z električno energijo iz sončnega obsevanja in vetra. V uvodnem delu izvemo nekaj o obnovljivih virih energije in o pomenu samooskrbe z električno energijo. Samooskrba iz obnovljivih virov energije skupaj z baterijo postaja vedno bolj privlačna možnost za gospodinjstva in podjetja, ki želijo zmanjšati svojo odvisnost od elektroenergetskega omrežja. Eden izmed ključnih razlogov zaradi katerega se ljudje odločijo za postavitev sistema za samooskrbo z električno energijo je znižanje stroškov na položnicah. Znesek je sicer res nižji, vendar pa pri tako visokih začetnih in vzdrževalnih stroških investicija ni vedno ekonomsko upravičena, kar še posebej velja, če bi upoštevali realno življenjsko dobo komponent. V jedru je najprej predstavljena samooskrba z električno energijo v Sloveniji, in sicer s sončno in vetrno elektrarno. Razložen je tudi pomen baterijskega hranilnika električne energije, ki igra pomembno vlogo pri samooskrbi. V nadaljevanju preidemo na matematični model posameznih komponent hibridnega sistema za samooskrbo, skupaj s podatki o vremenu. Predstavljena je tipična poraba električne energije nekega gospodinjstva s toplotno črpalko in brez nje. Sledi razlaga sončnega sevanja, solarne geometrije, senčenja in vpliva temperature na delovanje fotonapetostnih modulov. Glavna tema tega poglavja je izračun moči in energije pridobljene s sončnim sevanjem in vetrom. Razložene so teoretične enačbe, ki so za računanje uporabljene v programu Microsoft Excel. Na zadnje je opisan matematični model baterijskega hranilnika skupaj z vsemi parametri in enačbami. V nadaljevanju so razloženi rezultati matematičnega modela, predvsem proizvodnja in poraba električne energije ter stanje napolnjenosti baterije skozi eno leto na lokacijah Ljubljana – Bežigrad in Razdrto. Opisane so tudi občutljivostne analize za spremembe denimo površine solarnih modulov, porabe gospodinjstva, velikosti baterije, hitrosti vetra za obe lokaciji ter višine in nazivne moči vetrnice. Za različne kombinacije je naveden še delež samooskrbe, kar nas poleg donosnosti investicije najbolj zanima. Zadnje poglavje opisuje preprost izračun ekonomske upravičenosti investicije. Narejen je seštevek vseh stroškov investicije skozi celo življenjsko dobo, ki so preračunani na neto sedanjo vrednost za lažjo primerjavo s stroški električne energije za enako obdobje. Rezultati kažejo manj optimistično ekonomsko upravičenost, kot je prikazana v medijih.

Ključne besede

samooskrba z električno energijo;fotovoltaična elektrarna;vetrna elektrarna;baterijski hranilnik električne energije;sončno sevanje;hitrost vetra;poraba električne energije;magisteriji;

Podatki

Jezik: Slovenski jezik
Leto izida:
Tipologija: 2.09 - Magistrsko delo
Organizacija: UL FE - Fakulteta za elektrotehniko
Založnik: [F. Smrekar]
UDK: 621.313.1(043.3)
COBISS: 189463555 Povezava se bo odprla v novem oknu
Št. ogledov: 49
Št. prenosov: 18
Ocena: 0 (0 glasov)
Metapodatki: JSON JSON-RDF JSON-LD TURTLE N-TRIPLES XML RDFA MICRODATA DC-XML DC-RDF RDF

Ostali podatki

Sekundarni jezik: Angleški jezik
Sekundarni naslov: Self-sufficient electric energy supply of the house with solar and wind power plant and with battery
Sekundarni povzetek: This document presents the analysis of a hybrid system for household self-sufficiency with electric energy from solar radiation and wind. In the introductory part, we learn something about renewable energy sources and the importance of self-sufficiency in electric energy. Self-sufficiency from renewable energy sources, together with the battery, is becoming an increasingly attractive option for households and for companies that want to reduce their dependence on the power system. One of the key reasons why people decide to set up a system for self-sufficiency of electric energy is to reduce their monthly costs The paid monthly amount can be lower indeed, but with very high initial and maintenance costs, the investment is not always economically justified, given the lifespan of the components. In the core, the self-sufficiency of electric energy in Slovenia is firstly presented, namely with solar and wind power plants. The importance of the battery storage of electric energy, which plays an important role in self-sufficiency, is also explained. In the following, we move on to the mathematical model of the individual components of the hybrid system for self-sufficient power supply, together with weather data. The typical electric energy consumption of a household with and without a heat pump is presented. There is an explanation of solar radiation, solar geometry, shading, and the effect of temperature on the operation of photovoltaic modules. The main topic of this chapter is the calculation of power and energy obtained from solar radiation and wind. The theoretical equations used in the Microsoft Excel program for calculations are explained. Finally, the mathematical model of battery storage is described, along with all parameters and equations. The results of the mathematical model are explained including production and consumption of electric energy and the state of charge of the battery during one year at the locations Ljubljana - Bežigrad and Razdrto. Sensitivity analyses for changes of some parameters are provided: the area of solar modules, household consumption, battery size, wind speed for both locations, and the height and nominal power of the wind turbine. For various combinations, the share of self-sufficiency is indicated, which is what we are most interested in, in addition to the profitability of the investment. The last chapter describes a simple calculation of the economic justification of the investment. A total of all the costs of the investment throughout its lifetime is made, which are converted to a net present value for easier comparison with the costs of electric energy for the same period. The results show less favorable economic justification compared to one presented in media.
Sekundarne ključne besede: self-sufficiency power supply;photovoltaic power plant;wind power plant;battery storage;solar radiation;wind speed;electric energy consumption;
Vrsta dela (COBISS): Magistrsko delo/naloga
Študijski program: 1000316
Konec prepovedi (OpenAIRE): 1970-01-01
Komentar na gradivo: Univ. v Ljubljani, Fak. za elektrotehniko
Strani: 1 spletni vir (1 datoteka PDF (XII, 56 str.))
ID: 23088411