Cооружение солнечных электростанций
Типовые решения
Солнечная электростанция (СЭС) представляет собой инженерное сооружение, служащее для преобразования солнечной радиации в электрическую энергию.
СЭС могут устанавливаться на земельных участках с помощью стационарно модульных конструкций, объеденных в ряды, массивы и поля, а также на крышах и стенах зданий. При этом необходимо установить солнечные панели под определенным углом, чтобы они получали прямые лучи солнца и были максимально эффективны по производительности круглый год.
«Зеленые» тарифы для СЭС
Размер «зеленого» тарифа на электроэнергию определяется с помощью коэффициента, который установлён для каждого вида СЭС, и уменьшается каждые пять лет после 2014 года на 10% соответственно для вводимых в эксплуатацию СЭС, действуя до 2030 года:
| Вид СЭС | К | Зеленый тариф, | |||
|---|---|---|---|---|---|
| 2012 | 2015 | 2020 | 2025 | ||
| наземные | 4,8 | 505,09 | 454,58 | 404,07 | 353,56 |
| на крышах зданий мощностью | 4,6 | 484,05 | 435,65 | 387,24 | 338,84 |
| на крышах зданий мощностью не более 100 кВт и на фасадах зданий | 4,4 | 463,00 | 416,70 | 370,40 | 324,10 |
В структуре «зеленого» тарифа должна учитываться так называемая местная составляющая, которая определяет стоимость оборудования, материалов, услуг украинского происхождения. Размер местной составляющей зависит от срока ввода электростанции в эксплуатацию. Дополнительно для СЭС с 2013 года вводится условие по включению в «зеленый» тариф стоимости солнечных модулей украинского происхождения.
Типовый проект сооружения наземной СЭС
Основная цель проекта:
Продажа всего объема производимой электрической энергии в Оптовый рынок электроэнергии по «зеленому» тарифу.
Основные характеристики:
Тип – наземная СЭС в модульном исполнении;
Площадь земельного участка для размещения СЭС – 10 Га;
Близкое расположение к внешним электросетям 35-110 кВ;
Установленная мощность СЭС – 5 МВт;
КПД в весенне-летний период – 70% (3,5 МВт), осенне-зимний – 30% (1,5 МВт);
Прогнозируемые объёмы производства электрической энергии – 6 млн. кВт•час/год.
Предварительная оценка проекта сооружения наземной СЭС 5 МВт
| Показатели | Величина |
|---|---|
| Капитальные инвестиции, млн. грн. | 110,3 |
| Удельная стоимость строительства СЭС, евро/Вт | 2,2 |
| «Зеленый» тариф, коп./кВт•час (без НДС) | 505,09 |
| Ежегодный доход, млн. грн. (без НДС) | 30,3 |
| Срок окупаемости, лет | 4,5 |
Типовый проект сооружения крышевой СЭС
Основная цель проекта:
Продажа всего объема производимой электрической энергии в Оптовый рынок электроэнергии по «зеленому» тарифу.
Основные характеристики:
Тип – СЭС крышевой установки;
Площадь крыши для размещения СЭС – не менее 2000 м2;
Установленная мощность СЭС – 100 кВт;
КПД в весенне-летний период – 70% (70 кВт), осенне-зимний – 30% (30 кВт);
Прогнозируемые объёмы производства электрической энергии – 12 тыс. кВт•час/год.
Особенности применения солнечных электростанций
С развитием современных технологий солнечная энергетика становится привычным и востребованным источником энергии. Теперь солнечные электростанции (СЭС) популярны и узнаваемы во всем мире. Чаще всего мы встречаемся с черными прямоугольниками на крышах домов — это солнечная электростанция, а как сделать такую солнечную электростанцию своими руками, принципы ее работы и особенности монтажа мы рассмотрим далее в этой статье.
Разнообразие СЭС
Все существующие типы солнечных электростанций разделяются на:
Последние два варианта — солнечные тепловые электростанции. Сконцентрированная солнечная энергия перерабатывается в пар, который вращает турбину, вырабатывающую ток.
Такое богатое разнообразие видов СЭС — наглядное подтверждение тому, что такой вид энергетики очень востребован.
Поэтому, несмотря на плюсы и минусы солнечных электростанций, крупные электрические компании вкладывают серьезные денежные средства в строительство такого рода установок.
О преимуществах и недостатках
Теперь, когда есть понимание того какие существуют виды солнечных электростанций, можно сказать о том, какие преимущества они дают и какими недостатками обладают. Солнечные электростанции имеют плюсы и минусы:
Плюсы
Минусы
И всё-таки, несмотря на недостатки солнечных электростанций, они строятся и обладают большой значимостью.
Домашняя солнечная электростанция
Теперь попытаемся понять, зачем нужна электростанция на солнечных батареях для домашнего пользования.
Как устроена солнечная батарея
Основной элемент — полупроводник на основе кремния, который способен преобразовывать световую энергию в электрический постоянный ток. Это принцип работы всех панелей.
Состоит из двух слоев кремния —
С тыльной стороны защищен металлическим слоем.
С обратной стороны есть клеммы для кабеля, для подключения к инвертору или к аккумулятору в зависимости от способа применения (об этом далее).
Главное правильно подобрать
Для домашнего пользования нужна именно та схема солнечной электростанции, которая подходит под конкретный тип задач, поэтому если вы уже точно решили сделать её у себя дома, то не поленитесь и прочитайте дальше.
Электричества на участке нет вообще
Можно реализовать хорошую схему автономной СЭС.
В дневное время модули накапливают электроэнергию. Можно параллельно и заряжать батареи и пользоваться электричеством по дому. Для повседневного применения в цепи применен инвертор (преобразователь) постоянного тока от батарей в переменный для домашних приборов.
В этом варианте необходим контроллер заряда. Тогда вся система будет работать более эффективно. С его помощью отслеживаются точки максимальной мощности. На практике это приводит к накоплению энергии в аккумуляторах даже в режиме недостаточной освещенности.
В этой схеме также применен дизель-генератор для подзарядки аккумуляторов. Зависит от того как собрать схему.
Централизованная сеть подается с перерывами
Возможен вариант, когда в вашем районе есть централизованная подача электричества, но мощностей местных сетей не хватает, и происходят частые долговременные отключения электропитания. Тогда, если необходимо иметь дома свет встает задача собрать солнечную электростанцию, можно применить гибридную СЭС. Она будет дополнять существующую городскую сеть.
В ней повторяется принцип автономной ЭС, но он дополнен гибридным инвертором, настроенным на использование гелиоэнергии. Такие как МАП серии Hybrid и Dominator. Такая установка максимально независима от городской электросети, так как приоритет отдается применению энергии солнца.
Высокий тариф на электроэнергию
Основная задача построения такой схемы, экономить центральную электроэнергию.
Как видно из рисунка из общей системы исключены аккумуляторы. Такой принцип работы быстро окупается за счет экономии сетевого электропитания.
Это основные схемы применения солнечных панелей. Все варианты того как работает солнечная электростанция и с помощью каких решений, могут дополняться другими конструктивными элементами.
Как рассчитать количество гелиопанелей
Автономная солнечная электростанция для дома начинается со сбора информации.
Необходимы все данные по количеству солнечных дней в вашей местности. В этом помогут специальные метеосправочники и интернет. Подсчитать общее количество за год и с разбивкой по месяцам. Ориентиром для подбора мощности будущей солнечной станции для дачи служат количество месяцев с самыми скромными показателями.
Теперь рассчитываются ваши общие потребности в электричестве и годовые и помесячные. Надо учитывать, что главное не только накопить энергию, но и правильно ее использовать. Если автономная солнечная электростанция будет с небольшими потребностями, соответственно количество панелей надо меньше. А это влияет на конечную стоимость домашней электростанции от солнца.
Необходимо помнить, что эффективность панелей держится на уровне 12–14%. То есть, если солнечная эффективность для вашего региона составляет 20 кВт-час/м², тогда только панель площадью 0.7 м² будет отдавать 1.68 кВт-час. Дальше всё просто. Если потребность в электричестве примерно 80кВт-час/месяц нужно 48 панелей, на которых и будет эффективно работать солнечная станция.
Как подключить
Если не стоит задача обеспечить электричеством весь дом, то можно обойтись простой схемой. Солнечная панель + аккумулятор + контролер заряда, соединённые клеммами. Аккумулятор накапливают электроэнергию, а от него можно пользоваться зарядкой телефона, наладить освещение или подключить устройства, работающие от постоянных 12 В. Способ примитивный, но рабочий.
Когда есть необходимость запитать домашние устройства напряжением 220 В, в цепь добавляется преобразователь постоянных 12 или 24 В, выдаваемых панелью, в переменные 220 В.
На практике реализуются два типа подключения:
Последовательное соединение дает более высокое напряжение.
Если необходим более высокий ток, панели подключаются параллельно.
Можно повысить сразу и ток и напряжение. Для этого часть панелей соединяются последовательно, а другая часть параллельно.
При этом оба режима гарантируют более высокую мощность. Но если для работы домашней электросети не хватает мощности надо добавить количество панелей.
Фиксация элементов по временной схеме
Если рассматривать дачный вариант, когда вся работа только по выходным, удобнее переносной вариант. Панели должны легко разбираться, чтобы потом их спрятать или увезти с собой. В этом у солнечных электростанций преимущества и недостатки перед другими решениями.
Фиксация панелей по постоянной схеме
Если для размещения солнечных панелей предполагается использовать крышу строения, то надо учесть материал перекрытия.
Особенности монтажа
Есть определенные правила монтажа, которых нужно придерживаться:
Выбираем аккумулятор
Монтаж солнечной электростанции правильно начать с выбора аккумулятора. От этого зависит её нормальная работа.
Поясним по порядку почему:
Какие брать
Справедливо будет отметить, что аккумулятор — слабая сторона в альтернативном снабжении дома электричеством. Не смотря на современные технологии, они не стали легче, компактнее и дешевле.
В системе СЭС применяют батареи двух типов:
Они различаются по цене, по внутреннему строению и эффективности. Предпочтительнее выбрать гелевый, из-за лучшей переносимости глубоких разрядов. Для него это нормальный режим работы. Это достоинства таких батарей. Главный недостаток — низкие пусковые токи при низких температурах на улице. Но в условиях домашней электростанции такие токи не нужны. Обратная сторона гелевых батарей — они дороже кислотных.
Как рассчитать стоимость
Мощность батареи влияет на ее стоимость. Рассчитаем её. Вот примерная таблица потребителей электричества в доме:
Теперь расчёт суммарных ампер-часов:
Таким образом, чтобы обеспечить 6 кВт в сутки нужны батареи емкостью 1787 А/ч.
Получается, чтобы поддерживать электроснабжение в доме, нужны 8 батарей емкостью по 200 А/ч каждая.
С одной стороны это не дешево, но срок службы Delta GX12-200 в 15 лет сам себя оправдывает.
Заключение
Солнечная энергетика постоянно наращивает свой потенциал. В этом ей помогают открытия в квантовой физике и нанотехнологиях. Благодаря этому мощность гелиостанций только растет. Прогресс движется в правильном направлении. Экологичность и возобновляемость — это будущее, к которому стоит стремиться.
Видео по теме