Солнечная энергетика (фотовольтаика) ─ одна из наиболее быстрорастущих отраслей мировой экономики. Большой потенциал роста отрасли и альтернативной энергетики вообще обусловлен такими глобальными факторами, как необходимость обеспечения национальной энергобезопасности, растущая озабоченность экологическими последствиями использования ископаемых источников энергии, а также их устойчивое удорожание. Последнее заставляет нас искать альтернативу не стабильным тарифам, всё чаще проявляется интерес к независимым автономным энергосистемам в частности фотоэлектрическим.
Солнечная фотоэлектрическая система – это техническое инженерное решение, предназначенное для выработки электроэнергии путем прямого преобразования энергии солнечного излучения. Солнечные фотоэнергетические установки являются модульными, что позволяет создавать генерирующие мощности практически любого желаемого размера и мощности.
Обычно фотоэлектрическая система состоит из нескольких солнечных модулей, блока аккумуляторных батарей, контроллера заряда/разряда аккумулятора, а также инвертора, преобразующего постоянный ток, вырабатываемый солнечными модулями, в переменный.
При конструировании автономной солнечной системы прежде всего необходимо определить, сколько энергии вам понадобится в месяц и чтобы стоимость солнечной электростанции не стала очень большой постарайтесь уменьшить ваши запросы до разумного минимума, парпример заменить лампы накаливания или люминесцентные на LED светодиодные лампы. Затем необходимо определить, сколько солнечной энергии можно получить в той местности, где будет работать солнечная установка. Примерные данные приводятся в метеорологических справочниках, также информацию по солнечной инсоляции можно найти в Интернете.
Чтобы определить количество солнечных батарей необходимо разделить желаемую потребность в энергии на возможную выработку энергии одной батареей в те месяцы, когда будет использоваться солнечная электростанция, естественно расчёт ведут по самым наихудшим параметрам по инсоляции вашего региона.
Следует отметить, что все эти расчёты носят приблизительный, ориентировочный характер, т.к. количество солнечных дней может сильно отличаться в разные годы, всегда надо учитывать, что запас только улучшает параметры системы. На производительность солнечных батарей влияет выбор оптимального угла установки. Необходимо, чтобы поверхность солнечной батареи располагалась перпендикулярно к лучам солнца, с максимальными отклонениями в ту или иную сторону не более 150. Т.к. солнце в течении года постоянно меняет высоту над горизонтом желательно устанавливать солнечные батареи под тем углом который обеспечивает максимальный выигрыш по производительности в нужное время, например если предполагается использовать солнечную электростанцию круглогодично, то батареи устанавливают под углом + 150 к широте местности, а если только в летние месяцы то под углом – 150 от широты. Другой путь увеличения производительности использовать специальную Solar-Tracking систему позволяющая самостоятельно, в автоматическом режиме, поворачивать солнечную батарею вслед за солнцем в течение дня, таким образом можно увеличить выработку энергии вплоть до 50% от выработки в стационарном положении. Ещё один путь – применение контроллера заряда с функцией MPPT (MaximumPowerPointTracking), такой контроллер при наличии достаточной освещённости не препятствует поступлению энергии от солнечных батарей на аккумуляторы, а при недостатке освещённости накапливает энергию и подаёт её на аккумулятор порциями с оптимальными значениями тока и напряжения.
Но если с таким трудом полученную энергию расходовать неэкономно, то все ухищрения по получению дополнительной энергии пропадут впустую. Наибольший выигрыш в автономных системах электроснабжения можно получить, экономя энергию. Замена ламп накаливания на энергосберегающие LED светодиодные даёт снижение затрат на освещение примерно в 4-5 раз. Применение бытовой техники с индексом энергопотребления «А» или «А+» даёт ещё более значительный выигрыш.
Энергия, полученная от солнечных батарей, направляется на зарядку аккумуляторов – это необходимо по двум причинам: сглаживание неравномерности поступления энергии, например в облачную погоду, и потребность в энергии тогда, когда нет солнечного излучения (ночью и в пасмурные дни). Процессом зарядки руководит контроллер заряда аккумулятора. В зависимости от состояния аккумулятора и его параметров контроллер выбирает оптимальный ток зарядки.
Чем больше вам требуется мощность, тем выше должно быть системное напряжение (12В, 24В, 48В и т.д.). Это необходимо для уменьшения токов в соединительных проводах системы, а достигается последовательным и параллельным соединением солнечных модулей (батарей).
Мощность солнечной электростанции, а соответственно и её размеры, зависят в основном от энергопотребления. Для этого необходимо произвести предварительный расчёт. В соответствующем разделе Вы можете отправить заявку на расчет системы для ваших условий, предварительно заполнив опросный лист по интересующей Вас теме. Вы получите полный расчет конфигурации системы и её стоимость на момент подачи заявки.
Наша компания предлагает поставки любых видов резервных или автономных фотоэлектрических систем с необходимыми техническими характеристиками, а также комплектующих к ним.
Для повышения эффективности работы фотоэлектрических систем нашей компанией разработаны несколько вариантов Solar-Tracking систем динамического слежения за положением солнца (рис.№1), позволяющие на 100% использовать электрические параметры фото модулей, увеличивая прирост электроэнергии с ранней стадии инсоляционного периода. При неподвижных системах необходимо дополнительно устанавливать на 35-40% больше фото модулей для компенсации потерь, что в вою очередь увеличивает стоимость всего проекта.
Рис. №1
Такие системы способны базироваться, как на крышах зданий разной конфигурации, так и на отведенных площадках с предварительной подготовкой анкерного фундамента.
Всё оборудование размещается в шкафу сопряжения всех необходимых для работы блоков. Размер шкафа изготавливается под конфигурацию оборудования вашей расчетной системы. Все основные параметры работы системы отображаются на лицевой панели шкафа сопряжения - контроль температуры АКБ, входное и выходное напряжение, общая мощность на выходе, аварийная сигнализация. Все сведения по эксплуатации указаны в паспорте на вашу систему, где перечислены все инструкции на обслуживание и устранение аварийных ситуаций.
Для надежности электроснабжения мы можем разработать и установить для вас комплексные резервные системы с использованием нескольких источников энергии, например, централизованная сеть и фотоэлектрические модули (батареи), ветроэлектрические установки, или гибридные фото-ветро установки, различные генераторы (бензиновые, дизельные, газовые или гидрогенераторы).
Наши фотоэлектрические системы могут работать как подключенными к электросети общего пользования (on-grid или grid-connected), так и отдельно (off-grid).
В состав автономной системы электроснабжения входит:
1.Массив фотоэлектрических модулей - преобразует солнечную энергию в электрическую;
2. Контроллер заряда АКБ - регулирует процесс заряда/разряда аккумуляторных батарей, что способствует увеличению их срока службы;
3. Банк аккумуляторных батарей - предназначен для накопления энергии выработанной фотоэлектрическими модулями;
4. Инвертор - преобразовывает постоянное напряжение (12, 24, 48 В) с аккумуляторных батарей в переменное (220 В, 50 Гц).
Сетевые системы электроснабжения (on-grid)
Система On Grid – On (подключенные) Grid (к сети общего, основного электроснабжения). Система, в которой альтернативный источник электроэнергии подключен к общей сети электроснабжения с помощью преобразователя, инвертора и работает параллельно или встречно с внешней сетью электроснабжения.
В данном случае фотоэлектрические модули преобразуют солнечную энергию в электрическую и с помощью сетевого инвертора передают выработанную электроэнергию в централизованную (промышленную) сеть, которая служит одновременно накопителем и распределителем энергии. (рис.№2).
Рис.№2
1 и 2 источники альтернативной энергии
3- Инвертор, конвертор или преобразователь. Его функция – получение энергии от ветрогенератора, фотоэлектрических модулей и преобразование в стандартное напряжение 220 Вольт.
4- Счетчик выработки “зеленой” энергии – устройство показывающее количество выработанной энергии альтернативным источником энергии, в данном случае уже инвертором.
Счетчик может быть Дополнительным, универсальным или единственным и основным, показывать разницу между потреблением электроэнергии всеми приборами и количеством энергии фактически возвращенной в сеть. В этом случае пользователь оплачивает разницу между энергией, возвращенной в сеть и потребляемой. Именно такие системы имеют широкое распространение в Европе. Пользователи, использующие такие системы в различных Европейских государствах поддерживаются различными правительственными программами начиная от “зеленого” более дешевого тарифа в счетах за электроэнергию, до специальных кредитных программ и компенсации стоимости всей системы в плоть до 50%. В итоге выгода от установки такой системы изначально очевидна. Окупаемость не более 2-х, 3-х лет. По информации Федерального Агентства Сетей Германии, проектная мощность систем использующих фотоэлектрические модули на сегодняшний день составляет 7.8 ГВт, а установленных в будущем до 01.31.2011 года составит 17 ГВт. Эти цифры более чем впечатляющие.
Сетевые системы электроснабжения могут устанавливаться на крышах и стенах зданий, наземных и иных конструкциях и могут применяться для электроснабжения, как малых, так и крупных объектов.
Сетевые системы электроснабжения принесут Вам несравнимые преимущества:
1. Вы сможете запитать определенные нагрузки на объекте от энергии солнца, что поможет сэкономить потребление от сети, а соответственно и материальные затраты.
2. Вы сможете обеспечить электричеством необходимый Вам объект и компенсировать возможный дефицит электричества при пиковом энергопотреблении в полуденное время. При этом в случае нехватки энергии солнца недостающая энергия автоматически будет добавляться за счёт централизованного электроснабжения.
3. Вы сможете решить проблему недостачи выделенной мощности от централизованной сети и добавить необходимое количество электроэнергии сверх выделенного лимита.
4. Вы можете просто установить систему и передавать выработанную электроэнергию в централизованную сеть, которая будет выкупаться энергетической компанией владеющей данными сетями по «зеленному тарифу».
Автономные системы электроснабжения (off-grid)
Система Off Grid – (Off отключенные, не имеющие прямого подключения к сети общего электроснабжения - Grid) Система, в которой альтернативный источник электроэнергии не имеет прямого или встречного включения к внешней сети электроснабжения. Эти системы могут быть комбинированные: потребители получают энергию или от внешней сети, или от системы использующей автономный источник энергии. Автономные, или “островные” – когда в качестве основного источника используется альтернативный источник энергии и внешнего электроснабжения не существует.
Автономные фотоэлектрические системы используются для электрификации промышленных объектов, жилищно-коммунального хозяйства, агропромышленного комплекса, объектов социального значения, жилых загородных домов, коттеджей, дач, электропитания уличных осветительных фонарей, водоподъемных установок, тепличных хозяйств и других объектов.
Установив собственную автономную фотоэлектрическую систему электроснабжения - Вам не нужно платить за подключение к сетям централизованного электроснабжения и строительство ЛЭП, Вы больше не будете зависеть от цен на электроэнергию. Вы сами станете хозяином своего оборудования и сможете вырабатывать электроэнергию тогда, когда Вам захочется. (рис.№3).
рис.№3.
1 и 2 источники альтернативной энергии.
3- контроллер мощности, или контроллер заряда батарей.
4- Инвертор, конвертор или преобразователь. Его функция – получение энергии от ветрогенератора, фотоэлектрических модулей и преобразование в стандартное напряжение 220 Вольт
5- комплект аккумуляторных батарей.
Следует отметить, что в данной концепции может быть использована внешняя сеть, дополнительный резервный генератор. При этом режимы и логика работы системы могут быть различными, например:
1. Мощности альтернативных источников достаточно, батареи заряжены. Потребители получают электроэнергию от альтернативных источников с помощью инвертора, без разряда аккумуляторов.
2. Мощности альтернативных источников не достаточно, происходит переключение на внешнюю сеть электроснабжения. Узел коммутации в данном случае инвертор.
3. Отсутствует внешняя сеть, все потребители работают от инвертора, источником энергии служит комплект аккумуляторных батарей.
Цикл перехода по пунктам 1-2-3, 3-2-1, 2-1-3, и.т.д. может быть с различными вариантами, все зависит от баланса мощностей между источниками Мощности.
Данная концепция не только использует альтернативные источники энергии, но и является системой резервного электроснабжения. В этом главное отличие OffGrid систем от систем, работающих по принципу OnGrid.
Какая же именно система вам больше подходит? Постарайтесь внимательно проанализировать оба варианта.
OnGrid система.
Ответ на этот вопрос, видимо, очевиден. Если Вы уверены в том, что получите компенсацию от поставщика электроэнергии…
Кроме того, не смотря на наличие в Украине “зеленого тарифа” единая нормативная база, регламентирующая массовое применение этих систем индивидуальными владельцами для собственного использования на сегодняшний день не совершенна и больше приемлема для крупных энергосистем мощностью от 1-10 мВт.
OffGrid система.
Такие системы могут быть использованы, в различных вариантах. По очень простым причинам. Эти системы исключают встречное включение параллельно общей сети. Не влияют на учет потребления электроэнергии. Эффект экономии достигается за счет фактического переключения на источник альтернативного электроснабжения.
Как исключить ошибки и минимизировать затраты в будущем на содержание системы?
Поскольку изначально речь идет о системе электроснабжения и дополнительных источниках электроснабжения, разработку концепции построения такой системы для собственных нужд нужно доверять специалистам по электроснабжению, с опытом работы на проектирование внутренних и внешних сетей электроснабжения. В этом случае четкая и ясная схема с пояснениями даст понять к какому типу относится Ваш вариант системы использующей альтернативный источник электроснабжения. Кроме того, такой подход может показать какие затраты на содержание системы ожидают пользователя. Ресурс работы оборудования и стоимость содержания этой системы. Какие варианты модернизации возможны: переход от системы OffGrid к системе OnGrid, если это станет более выгодно в будущем, через 5, или 7 лет эксплуатации. Наша компания является производителем подстанций, электро-щитового оборудования и имеет большой опыт в проектировании таких систем. Вы можете получить профессиональную консультацию в выборе энергосистемы и оборудования. Инженерный подход наших специалистов поможет грамотно спроектировать конфигурацию фотоэлектрической системы для вашей нагрузки.