BAPV system modeling for the single-family house – a case study

• Autorzy: Krawczak Ewelina

Identyfikatory

DOI

10.35784/iapgos.2106

Warianty tytułu

PL

Modelowanie systemu BAPV budynku jednorodzinnego – studium przypadku

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The communityall over the Worldhasto tackle the problem of depletion of fossil fuels,overusing the natural resources,and growing emissionof greenhouse gases into the atmosphere. It is related to the growing demand for electricity due to global development in every field. The solution tothis problem can be production clean, solar energy with the use of photovoltaic modules. However, the installation of PV system in urban areasis very oftenimpossible because ofhigh-density citie’s architecture. The objective of this study was to analyze building applied photovoltaic system configurationsfor the flat rooftop of the detached house in Warsaw, Poland. Four configurationswere analyzed taking into consideration the area of the rooftop, different tilt angles of PV modules,and shading areas. The system configuration as well as monthly energy output were carried out by the use of DDS-Cad software.The ecological aspect of the photovoltaic installation was also analyzed. A significant reduction of greenhouse gases wasobservedbased onconducted calculations.

PL

Społeczeństwo na całym świcie musi zmierzyć się z problememamidotyczącymiwyczerpywania się zasobów paliw kopalnych, zbyt dużego wykorzystywania naturalnych zasobów oraz rosnącej emisji szkodliwych gazów cieplarnianych do atmosfery. Związane jest to bezpośrednio z rosnącym zapotrzebowaniem na energię elektryczną z uwagi na globalny rozwój w każdej dziedzinie. Rozwiązaniem tego problemu może być produkowanie „czystej” energii ze Słońca za pomocą modułów fotowoltaicznych. Jednakże, zastosowaniesystemów fotowoltaicznych na obszarach miejskich bardzo często może być wręcz niemożliwa z powodu bardzo gęstej zabudowy miejskiej. Celem niniejszej pracy była analiza konfiguracji systemów fotowoltaicznych zlokalizowanych na dachu budynku wolnostojącego w Warszawie, Polska. Cztery konfiguracje systemu zostały poddane analizie przy uwzględnieniu dostępnej powierzchni dachu, kąta nachylenia modułów fotowoltaicznych oraz stref zacienienia. Konfiguracja systemu, jak również miesięczne uzyski energii elektrycznej zostały wykonane przy pomocy programu DDS-Cad. Ekologiczne aspekty zastosowaniasystemów fotowoltaicznych zostały również przeanalizowane w niniejszej pracy. Znacząca redukcja gazów cieplarnianych została zaobserwowanana podstawie przeprowadzonych obliczeń.

Słowa kluczowe

EN

photovoltaic cells; renewable energy sources; energy conversion; PV systems; BAPV

PL

ogniwa fotowoltaiczne; odnawialne źródła energii; konwersja energii; systemy fotowoltaiczne; BAPV

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 10, nr 3
• Strony: 44--47
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Krawczak Ewelina

• Lublin University of Technology, Facultyof Environmental Engineering, Lublin, Poland

Bibliografia

• [1] Abdeen E., Orabi M., HasaneenE.-S.: Optimum tilt angle for photovoltaic system in desert environment.Solar Energy 155/2017, 267–280.
• [2] Capellán-Pérez I., Mediavilla M., de Castro C., Carpintero Ó., Miguel L.J.: Fossil fuel depletion and socio-economic scenarios: An integrated approach.Energy 77/2014, 641–666, https://doi.org/10.1016/j.energy.2014.09.063].
• [3] Dobrzycki A., Kurz D., Mikulski S., Wodnicki G.: Analysis of the Impactof Building Integrated Photovoltaics (BIPV) on Reducing the Demandfor Electricity and Heat in Buildings Located in Poland.Energies 13/2020, 2549.
• [4] Garni H.Z.A., Awasthi A., Wright D.: Optimal orientation angles for maximizing energy yield for solar PV in Saudi Arabia.Renewable Energy 133/2019, 538–550,[https://doi.org/10.1016/j.renene.2018.10.048].
• [5] Gomez-Gonzalez M., Hernandez J.C., Vera D., Jurado F.: Optimal sizing and power schedule in PV household-prosumers for improving PV self-consumption and providing frequency containment reserve.Energy 191/2020, 116554.
• [6] Jacobson M.Z.et al: 100% Clean and Renewable Wind, Water, and Sunlight All-Sector Energy Roadmaps for 139 Countries of the World.Joule 1/2017, 108–121,[https://doi.org/10.1016/j.joule.2017.07.005].
• [7] Jacobson M.Z., Jadhav V.: World estimates of PV optimal tilt angles and ratios of sunlight incident upon tilted and tracked PV panels relative to horizontal panels.Solar Energy 169/2018, 55–66.
• [8] Kaddoura T.O., Ramli M.A.M., Al-Turki Y.A.: On the estimation of the optimum tilt angle of PV panel in Saudi Arabia.Renewable and Sustainable Energy Reviews 65/2016, 626–634,[https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.07.032].
• [9] Krawczak E.: Energy, economical and ecological analysis of a single-family house using photovoltaic installation.E3S Web Conf. 49/2018, 00060.
• [10] Louwen A., van Sark W.G.J.H.M., Faaij A.P.C., Schropp R.E.I.: Re-assessment of net energy production and greenhouse gas emissions avoidance after 40 years of photovoltaics development.Nature Communications 7/2016, 13728.
• [11] Louwen A., van Sark W.G.J.H.M., Schropp R.E.I., Turkenburg W.C., Faaij A.P.C.: Life-cycle greenhouse gas emissions and energy payback time of current and prospective silicon heterojunction solar cell designs.Progress in Photovoltaics: Research and Applications 23/2015, 1406–1428.
• [12] Makhsoos A., Mousazadeh H., Mohtasebi S.S., Abdollahzadeh M., Jafarbiglu H., Omrani E., Salmani Y., Kiapey A.: Design, simulation and experimental evaluation of energy system for an unmanned surface vehicle.Energy 148/2018, 362–372, [https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.01.158].
• [13] PN-EN-12831 Heating systems in buildings. Method for calculation of the design heat load –in Polish language.
• [14] Report, World Energy Outlook 2018, EXECUTIVE SUMMARY, 2018,[https://webstore.iea.org/download/summary/190?fileName=English-WEO-2018-ES.pdf](accessed on Jun 20, 2020).
• [15] Report: bp-stats-review-2020-full-report.pdf (accessed on Jun 20, 2020).
• [16] Report: IEO’s Report “PV Market in Poland 2020” –in Polish language.
• [17] Report: Wskaźniki emisyjności dla energii elektrycznej za rok 2018 opublikowane w grudniu 2019 r.–in Polish language
• [18] Saretta E., Bonomo P., Frontini F.: A calculation method for the BIPV potential of Swiss façades at LOD2.5 in urban areas: A case from Ticino region.Solar Energy 195/2020, 150–165, [https://doi.org/10.1016/j.solener.2019.11.062].
• [19] Türkay B.E., Telli A.Y.: Economic analysis of standalone and grid connected hybrid energy systems.Renewable Energy 36/2011, 1931–1943.
• [20] Vimpari J., Junnila S.: Evaluating decentralized energy investments: Spatial value of on-site PV electricity.Renewable and Sustainable Energy Reviews 70/2017, 1217–1222, [https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.12.023].
• [21] Wang J., Feng L., Tang X., Bentley Y., Höök M.: The implications of fossil fuel supply constraints on climate change projections: A supply-side analysis.Futures 86/2017, 58–72, [https://doi.org/10.1016/j.futures.2016.04.007].
• [22] Wang S.: Near-Zero Air Pollutant Emission Technologies and Applications for Clean Coal-Fired Power.Engineering 2020.
• [23] Wu X., Liu Y., Xu J., Lei W., Si X., Du W., Zhao C., Zhong Y., Peng L., Lin J.: Monitoringthe performance of the building attached photovoltaic (BAPV) system in Shanghai.Energy and Buildings 88/2015, 174–182.
• [24] Yadav A.K., Chandel S.S.: Tilt angle optimization to maximize incident solar radiation: A review.Renewable and Sustainable Energy Reviews 23/2013, 503–513,[https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.02.027].
• [25] Yakup M.A. bin H.M., Malik A.Q.: Optimum tilt angle and orientation for solar collector in Brunei Darussalam.Renewable Energy 24/2001, 223–234.
• [26] Zdyb A., GulkowskiS.: Performance Assessment of Four Different Photovoltaic Technologies in Poland.Energies 13/2020, 196.
• [27] Zhang W., Zhang Y., Li Z., Zheng Z., Zhang R., Chen J.: A rapid evaluation method of existing building applied photovoltaic (BAPV) potential.Energy and Buildings 135/2017, 39–49,[https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2016.11.012].