Experimental and Numerical Analysis of Photovoltaics System Improvements in Urban Area

• Autorzy: Żołądek M. , Sornek K. , Papis K. , Figaj R. , Filipowicz M.

Identyfikatory

DOI

10.2478/ceer-2018-0047

Warianty tytułu

PL

Eksperymentalna i numeryczna analiza usprawnień systemu fotowoltaicznego w terenie miejskim

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Nowadays, photovoltaic systems installed in urban areas have to be an essential part of distributed generation systems, and lead to improve energy efficiency of buildings. The paper describes the operation aspects of the 7,5 kWp photovoltaic installation located on the roof of the didactic building of AGH University of Science and Technology. The significant part of the roof Is occupied by HVAC installation, so the periodic shading is occurring. It makes, that a level of energy generated in the PV system is lower than expected. The first part of the test was focused on the validating model of the installation and determine its impact on the CO2 emissions. Then, modifications in the arrangement of the panels were considered (redirecting of additional light stream). Moreover, an economic and environmental analysis of proposed improvements were conducted.

PL

Obecnie instalacje fotowoltaiczne zainstalowane na obszarach miejskich muszą stanowić istotną część rozproszonych systemów wytwarzania energii i prowadzić do poprawy efektywności energetycznej budynków. Najpopularniejszym sposobem montażu paneli fotowoltaicznych na dachach budynku jest zamontowanie ich pod optymalnym kątem względem słońca. Niestety w wielu miejskich przypadkach niemożliwe jest umieszczenie fotowoltaiki na najlepszej dostępnej pozycji ze względu na efekt cieniowania lub specjalne warunki budowlane. W artykule opisano aspekty eksploatacyjne instalacji fotowoltaicznej o mocy 7,5 kWp zlokalizowanej na dachu budynku dydaktycznego Akademii Górniczo-Hutniczej. Znaczna część dachu jest zajęta przez instalację HVAC, więc występuje okresowe zacienienie. To sprawia, że poziom energii generowanej w systemie PV jest niższy niż oczekiwano. Przedstawiono analizę możliwości zwiększenia wydajności instalacji za pomocą narzędzia Transient System Simulation (TRNSYS). Pierwsza część badania koncentrowała się na walidacji modelu instalacji i określeniu jej wpływu na emisję CO2. Następnie rozważono modyfikacje układu paneli (przekierowanie dodatkowego strumienia świetlnego). Ponadto przeprowadzono analizę ekonomiczną i środowiskową proponowanych ulepszeń.

Słowa kluczowe

EN

renewable energy sources; solar energy; sun-tracking devices; TRNSYS; dynamic simulation

PL

odnawialne źródła energii; energia słoneczna; systemy nadążne; TRNSYS; symulacja dynamiczna

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego
• Czasopismo: Civil and Environmental Engineering Reports
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 28, no. 4
• Strony: 13--24
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Żołądek M.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Energy and Fuels, Krakow, Poland

autor

Sornek K.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Energy and Fuels, Krakow, Poland

autor

Papis K.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Energy and Fuels, Krakow, Poland

autor

Figaj R.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Energy and Fuels, Krakow, Poland

autor

Filipowicz M.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Energy and Fuels, Krakow, Poland

Bibliografia

• 1. Debbarma M., Sudhakar K., Baredar P., Thermal modelling, energy analysis, performance of PIPV and BIPVT: A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews 73, 2017, pp 1276-1288.
• 2. Haegermark M., Kovacs P. and Dalenback J., Economic feasibility of solar photovoltaic rooftop systems in a complex setting: A Swedish case study, Energy 127, 2017, pp 18-29.
• 3. Good C., Andersen I., Hestnes A. G., Solar energy for net zero energy buildings - A comparison between solar thermal, PV and photovoltaic-thermal (PV/T) systems, Solar Energy 122, 2015, pp 986-996.
• 4. Martin – Chivelet N., Montero – Gomez D., Optimizing Photovoltaic Self – Consumption in office buildings, Energy and Buildings, vol. 150, 2017, pp 71 -80.
• 5. Schiro F., Benato A., Stoppato A., Destro N., Improving Photovoltaics Efficiency by Water Cooling: Modelling and Experimental Approach, Energy vol. 137, 2017, pp 798-810.
• 6. Yunyun W., Shanming K., Fengshou L., Junfei L., Gang P., Performance of a Building – Integrated Photovoltaic/Thermal System Under Frame Shadows, Energy and Buildings, vol. 134, 2017, pp 71-79.
• 7. Shahrestani M., Yao R., Essah E., Shao L., Experimental and numerical studies to assess the energy performance of naturally ventilated PV facade systems, Solar Energy, Vol. 147, 2017, pp 37 -51.
• 8. Yilmaz S., Ozcalik H. R., Aksu M., Karapinar C., Dynamic Simulation of a PV-Diesel-Battery Hybrid Plant for off Grid Electricity Supply, Energy Procedia 75, 2015, pp 381-387.
• 9. Adefarati T., Bansal RC., 2017, The Impact of PV-Wind_Diesel_Electric Storage Hybrid System on the Reliability of a Power System, Energy Procedia, Vol. 105, 2017, pp 616-621
• 10. Kuo H-J., Hsieh S-H., Guo R-C., Chan C-C., A verification study for energy analysis of BIPV buildings with BIM, Energy and Buildings 130, 2016, pp 676-691.
• 11. Rizk J., Chaiko Y., Solar Tracking System: More Efficient Use of Solar Panels, International Journal of Electrical, Computer, Energetic, Electronic and Communication Engineering, vol:2, 2008, pp 5784-786.
• 12. Aziz S., Hassan S., On Improving the Efficiency of a Solar Panel Tracking System, Procedia Manufacturing 7, 2017, pp 218-224.
• 13. Bazyari S., Keypour R., Farhangi S., Ghaedi A., Bazyari K., A Study on the Effects of Solar Tracking Systems on the Performance of Photovoltaic Power Plants, Journal of Power and Energy Engineering 2. 2014, pp 718-728.
• 14. Klein S. et al., Solar energy laboratory, TRNSYS. A transient system simulation program, Madison: University of Wisconsin 2006.
• 15. Bayer HHG., Betcke J., Drews A., Heinemann D., Lorenz E., Heilscher G., Bofinger S., Identification of a General Model for the MPP Performance of PV Modules for the Application in a Procedure for the Performance Check of Grid Connected Systems, 9th European Photovolatic Solar Energy Conference & Exhibition, Paris, 7-11 June 2004.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).