Programul de modelare si optimizare HOMER

Programul de modelare si optimizare HOMER

HOMER este un program de modelare pe calculator a unui sistem electric ce implica diverse surse de energie neconventionale (PV, eolian, micro hidrocentrale, grupuri electrogene, generatoare pe baza de hidrogen) ce simplifica sarcina de evaluare a optiunilor de proiectare atat pentru sisteme autonome, izolate cat si pentru cele conectate la retea in sistem de generare distribuita. Functiile de optimizare si algoritmii de analiza permit evaluarea fezabilitatii economice si tehnica unui numar mare de optiuni tehnice si contabilitatea costurilor si disponibilitatii energiei. HOMER gaseste cea mai putin costisitoare combinatie de componente care sa satisfaca TOATE sarcinile.

Programul simuleaza mii de configuratii, optimizeaza costul in timpul functionarii si genereaza rezultate ale analizei asupra tutor datelor de intrare, grafice cu variatii in timp (zi/luna/an) ale diverselor marimi ce intervin in sistem: putere produsa, energie vanduta, energie cumparata, energia sarcinii in cazul de fata, precum si reprezentari ale dependentelor dintre aceleasi marimi (Scattered Plots).

In cele ce urmeaza se va analiza sistemul dimensionat anterior: casa care are instalate generatoare solare ce debiteaza energia produsa in retea, astfel incit utilizatorul sa iasa in castig la sfarsitul unui an (ce produce solar sa depaseasca consumul de la retea).Analiza va implica si evaluari de costuri si amortizari pe termen lung, neexistand din punct de vedere economic nici o conditie impusa proiectului.

Pentru a incepe analiza HOMER trebuie mai intaii conceputa o analiza a consumului de energie in medie de-a lungul unei zile (24h), fiecare aparat cat consuma de la ora la ora, iar apoi totalizarea consumului de putere pe intervale orare. Astfel se pot observa zone de cerere minima si zone de cerere maxima de energie (dimineata, seara, in timpul zilei). Aceasta evaluare se face de obicei in consultand clientul si deoarece programul HOMER nu permite introducerea de sarcini separate ci doar totale pe

intervale orare, de la o ora la alta, doar pe doua planuri: consum de CC si consum de CA. In cazul de fata este doar consum de CA.

Tabelul cu impartirea consumului pe ore este prezentat in ANEXA B1. Pe de alta parte este necesara si o statistica asupra datelor meteo, radiatia solara medie pe luna, disponibila pentru o anumita coordonata geografica (CONSTANTA 44^o.5' N 28^o.38' E). Aceasta statistica este oferita de

departamentul solar al NASA.

In Figura 1 este prezentata fereastra de start a programului cu cateva explicatii functiilor butoanelor principale.

Figura Fereastra de start a programului

Din aceasta fereastra rincipala a programului se porneste catre alegerea componentelor si in toate celelalte functii ale programului.Urmatorul pas este optimizarea si simularea sistemului fotovoltaic in conformitate cu dimensionarea realizata in capitolul 3.

In sectiunea 1 se aleg echipamentele care sunt montate in sistemul de generare in cazul de fata: componente - PV, invertor si acumulatori, sarcina de curent alternativ (CA), iar in Figura 2 se prezinta alegerea/adaugarea acestor componente.

Figura 2 : Adaugare de componente

In Figura vor fi reprezentate elementele componente ale instalatiei considerate intr-o schema simplificata, nefiind legate intre ele deoarece nu au parametrii definiti.

Figure 3 : Schema simplificata a instalatiei dimensionate

Dupa cum se poate observa sunt necesare si datele referitoare la intensitatea solara. In cele ce urmeaza se vor defini parametrii la fiecare echipament in parte. Se va incepe cu datele solare, acesteavor fi luate din masurarile de Radiatie Zilnica medie pe Luna ( exprimate in KWh/m2/zi) efectuate in sectiunea anterioara. Indicele de seninatate se va obtine cu ajutorul departamentului meteo al NASA fiind importate valorile prin intermediul internetului.

Figura 4 : Datele solare

O alta reprezentare a radiatiei solare (gradient) dar de aceasta data in functie de orele zilei si luna din an este cea din Figura 5.

Figura 6 Odata aflatei informa- tiile despre radiatia solara, se continua cu introducerea sarcinii: Primary Load 1, puterile pe intervale orare luate din capitolul Studii de caz - ANEXA 1, iar rezultatul se vede in Figura 6.

Figura 5

Se continua cu introducerea datelor referitoare la invertor: Puterea de 3 kW durata de viata de 15 ani si randamentul de 90%. In partea panourilor fotovoltaice se introduce puterea determinata mai devreme prin calcul: 3000W, procentul de pierderi de 85% si costul panoului (in jur de 18200 $).

In zona de alegere a acumulatorilor s-a ales un acumulator cu caracteristicile acoperitoare celui ales in capitolul de dimensionare si a fost introdus numarul lor si pretul acestora: Hoppecke 20 OPzS 2500 ai carui parametrii se pot vedea in Figura 7.

Figura 7

O data aceste valori stabilite se porneste analiza proiectului, programul analizeaza solutii care cuprind echipamentele introduse. Programul are optiunea de a sugera si a scoate echipamente considerate nefezabile sau prea scumpe (de exemplu poate scoate panourile/bateriile pentru a scade pretul). Asadar solutiile cele mai scumpe cuprind toate elementele considerate iar cele mai ieftine nu contin nici unul (Figura 8). Este la latitudinea proiectantului sa aleaga solutia potrivita situatia lui. Figura 8 : Solutia aleasa

Rezultate si Interpretari

Rezultatul simularii ne arata ca intr-adevar numarul de acumulatori ales ( 6 in serie ) este in conformitate cu cerintele din capitolul de proiectare si dimensionare al bancului de acumulatori, oferind o autonomie proprie efectiva de 78,5 ore. Asadar locuinta poate fi alimentata fara probleme un numar de trei zile ( chiar mai mult : 3,27 zile ) numai din rezerva de energie inmagazinata in acumulatori, in cazul in care panourile PV nu produc deloc energie.

O prima analiza implica rezultatul din punctul de vedere al costurilor sistemului. Se vede ca 61% din costul sistemului reprezinta panourile solare, urmate in ordine de invertor (20%) si baterii (18%) si ca costul total este 36.892 de dolari .

Calculul efectuat mai devreme are rolul de a oferi un punct de plecare in folosirea unor programe de proiectare solide, nefiind nici pe departe rezultatul care se va si pune in practica. Programele de modelare si optimizare (HOMER, RET SCREEN) analizeaza sistemul din mult mai multe puncte de vedere, puncte ce nu au fost acoperite in calculul preliminar.

Se mai poate observa ca exista diferente intre sistemul verificat si cel asistat de

programul HOMER, acest lucru dovedeste ca proiectarea unui sistem fotovoltaic nu

este un lucru standardizat, existand mai multe ipoteze, metode si formule.

Figura 9