Experimental and Numerical Analysis of Photovoltaics System Improvements in Urban Area

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.

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.