Сонячні електростанції

     Сонячна електростанція, в контексті забезпечення електроенергією будинку або комерційного об'єкта, є системою з комплекту сонячних батарей (панелей) необхідної потужності, інвертора який перетворює постійний струм що виробляється сонячними батареями в змінний та акумуляторних батарей. У комплект сонячних електростанцій які пропонує наша компанія, також входять:

• - контролери заряду, необхідні для правильної експлуатації акумуляторних батарей (багато інверторів для сонячних панелей мають вбудовані контролери заряду);
• - захисна автоматика ланцюгів постійного та змінного струму;
• - розподільний щит;
• - вузол обліку (двонаправлений лічильник для "Зеленого тарифу");
• - система моніторингу та контролю;
• - спеціальна конструкція для розміщення сонячних батарей із кріпленнями;
• - кабельно-провідникова продукція (використовується високоякісний PV-кабель);
• - шафи та стійки для зручного розміщення обладнання, а також інші складові, необхідні для правильної інтеграції в існуючу електричну мережу.

     Сонячні електростанції вже встигли набути широкого поширення завдяки своїм перевагам як автономне джерело електроенергії. Також існують і недоліки, давайте розглянемо це докладніше.

     Перевагами сонячної електростанції є:

• - надійність сучасної фотоелектричної системи та стабільність роботи (незважаючи на те, що вироблення електростанції може коливатися через зміну погоди, сукупне щомісячне вироблення прогнозується з високим ступенем точності);
• - можливість отримувати дохід, продаючи електроенергію що виробляється державі за Зеленим тарифом;
• - безшумність роботи, відсутність вихлопів у порівнянні з паливними генераторами;
• - немає витрат на пальне.

     До недоліків сонячної електростанції можна віднести:

• - максимального вироблення сонячна електростанція досягає в середині дня, коли сонце знаходиться в зеніті. При цьому піки споживання часто припадають на ранок та вечір, що призводить до необхідності забезпечувати споживання відповідною ємністю акумуляторних батарей;
• - взимку вироблення сонячної електростанції значно нижче ніж улітку і для забезпечення такої ж потужності потрібна велика площа сонячних батарей;
• - знос акумуляторних батарей з часом.

Які бувають сонячні електростанції та чим вони відрізняються?

     Сонячна електростанція може використовуватися для часткового або повного забезпечення об'єкта електроенергією з продажем надлишків за зеленим тарифом. Залежно від призначення розрізняють наступні типи сонячних електростанцій:

Автономні сонячні електростанції

     Автономну сонячну електростанцію доцільно використовувати якщо немає можливості під'єднатися до електромережі, на об'єктах розташованих далеко від ліній електропередач. Головною відмінною рисою такої системи є автономний інвертор, не призначений для роботи з мережею. В автономній сонячній електростанції електроенергія що виробляється сонячними панелями або живить споживачів, або накопичується в акумуляторних батареях для подальшого використання.

     Перевагою автономної сонячної електростанції є зручне вирішення питання часткового або повного енергозабезпечення. Якщо говорити про недоліки, то при високій потужності споживання, для повністю автономної роботи взимку необхідні великі площі сонячних панелей. Також, можливі тривалі періоди негоди мають перекриватися великою ємністю акумуляторних батарей із накопиченою раніше енергією. Для вирішення цих проблем, у багатьох випадках, у комплексі із сонячною електростанцією доцільніше використовувати дизельний генератор.

Мережеві сонячні електростанції

     На відміну від автономної, мережева сонячна електростанція не має акумуляторних батарей, а інвертор що використовується, підтримує роботу з електромережею. Електроенергія що виробляється в такій фотоелектричній системі, йде на живлення споживачів, а її надлишки, через двонаправлений лічильник для Зеленого тарифу, надходять в мережу. У темний час доби, взимку або в негоду, коли енергії що надходить від сонячних батарей не вистачає для живлення споживачів, нестача електроенергії береться з мережі. За підсумками місяця, різницю між відданою в електромережу енергією та отриманою, оплачує держава за Зеленим тарифом. Якщо отримано з мережі більше електроенергії ніж віддано, різницю оплачує споживач за своїм звичайним тарифом.

     Якщо говорити про переваги, то мережева сонячна електростанція дозволяє заробляти на Зеленому тарифі або щонайменше суттєво знизити витрати на оплату електроенергії, а також має меншу ціну ніж автономна, через відсутність акумуляторних батарей. Основний її недолік, це неможливість роботи за відсутності мережі.

Гібридні сонячні електростанції

     Гібридна сонячна електростанція поєднує в собі можливості мережевої та автономної. В такій електростанції використовується гібридний інвертор, який дозволяє працювати і з мережею, і з акумуляторними батареями. Енергія, що виробляється сонячними панелями, в гібридній електростанції живить споживачів, а її надлишки направляються на зарядку акумуляторних батарей. Коли батареї заряджені, надлишки енергії через двонаправлений лічильник для Зеленого тарифу надходять до мережі. У темний час доби або якщо потужність що виробляється менше потужності працюючих в даний момент споживачів, нестача енергії береться з мережі. У разі зникнення напруги в електромережі, гібридна електростанція продовжить працювати, забезпечуючи навантаження живленням від сонячних панелей, а при нестачі енергії або відсутності вироблення в темний час доби - від акумуляторних батарей.

     Перевагою гібридної сонячної електростанції є можливість поєднувати автономність та незалежність від мережі з продажем електроенергії за Зеленим тарифом. Недоліком можна назвати більшу ціну ніж у мережевих станцій.

Потужність сонячної електростанції

     Вибір потужності сонячної електростанції залежить від наступних факторів:

• - завдань які мають бути виконані, чи то автономність, чи заробіток на Зеленому тарифі, чи просо зниження витрат на оплату електроенергії;
• - доступної площі для розміщення сонячних панелей на об'єкті;
• - середнього значення споживання електроенергії на добу та максимально можливого;
• - піків споживання протягом дня, їх максимальної потужності та тривалості, як зазвичай споживана потужність розподіляється за часом протягом дня;
• - чи змінюються показники споживання в різні пори року та як.

     Продуктивність сонячної електростанції змінюється протягом дня. Зростаючи після сходу сонця, генеруєма потужність сягає свого максимального значення у середині світлового дня, коли сонце підіймається над горизонтом вище за все, тобто знаходиться в зеніті, після чого зменшується до заходу сонця і настання темряви.

     Також, продуктивність СЕС залежить від пори року. Максимальні значення генерації сонячна електростанція показує влітку, а також у квітні та травні навесні. В інші місяці, - чим ближче до зими, тим продуктивність буде меншою, з мінімальними показниками взимку та в листопаді восени. Для розрахунків у цьому випадку використовують середній місячний рівень інслоляції (енергії сонячного випромінювання) для даної місцевості, згідно з даними досліджень.

     Окрім цього, на потужність сонячної електростанції впливає орієнтація сонячних батарей щодо сторін світла та кута під яким вони будуть встановлені.

Встановлення сонячної електростанції

     Сонячна електростанція працює з найбільшою ефективністю, якщо сонячні батареї встановлені у напрямку на південь, південний захід або південний схід. Це пов'язано з тим, що лінія руху сонця по небу від сходу до заходу сонця, нахилена в південному напрямку, і встановлені таким чином сонячні батареї отримають більшу кількість сонячної енергії. Якщо сонячні панелі спрямовані на захід або схід, потужність сонячної електростанції зменшиться приблизно на 20%, для північного заходу або північного сходу недоотримано буде від 35% до 50% потужності, для півночі - 70% і більше потужності.

     Також, сонячні батареї встановлюються під кутом, при якому максимальна кількість сонячної енергії перетворюється на електричну. Через те що влітку сонце підіймається над горизонтом вище ніж взимку, оптимальний для роботи кут змінюється в залежності від пори року. Тому сонячні батареї можуть бути встановлені або під фіксованим кутом, середнім для року в цілому, або з можливістю коригувати кут нахилу.

     Якщо сонячні батареї встановлюються під фіксованим кутом, використовується середній кут між оптимальними літнім та зимовим значеннями. Цей кут є оптимальним для весни та осени (як середній між літом та зимою), залежить від географічних координат об'єкта та дорівнює значенню широти місцевості, де встановлюється сонячна електростанція.

     Україна розташована у широтах від 52 градусів на півночі до 44 градусів на півдні: Київ 50 градусів північної широти, Харків 50, Львів 49, Дніпро 48, Одеса 46 градусів північної широти. Так, наприклад, для сонячної електростанції у Києві оптимальне значення кута нахилу сонячних батарей, при встановленні з фіксованим кріпленням, становить 50 градусів.

     Якщо сонячні батареї встановлюються з можливістю коригувати кут нахилу, це можна робити двічі на рік - влітку, оптимальне середньорічне значення кута, що дорівнює широті місцевості, зменшується на 10-15 градусів. Взимку ж, навпаки, на 10-15 градусів збільшується (точні значення розраховуються в залежності від географічних координат).

     При відхиленні кута нахилу сонячних батарей від оптимального, потужність сонячної електростанції буде меншою, порівняно зі своїм максимальним значенням, - при відхиленні кута на 18 градусів зниження потужності складе 4,9%, для 40 градусів цей показник зросте до 19%, для 45 до 29%.