Декілька ключових моментів, про які мало хто говорить, або не говорить взагалі. Тонкощі роботи СЕС для “глечіків”.
Правильно спроектована станція на власне споживання дає змогу отримувати стабільну економію на рівні 40-60% від споживання об’єкта. Традиційно, сонячна електростанція спричиняє відносно високі початкові витрати. Однак, фотоелектричні системи мають тривалий термін служби від 25 років;
підходить для довгострокових інвестицій, таких як виробництво, готельно-ресторанний бізнес, сільське господарство.
Станція на власне споживання – це можливість екологічним шляхом досягти значної економії, стати менш залежним від зростаючих тарифів та розвинути свій бізнес, використовуючи збережені кошти.
Термін окупності СЕС на власне споживання залежить від залучених інвестицій та споживання об’єкта та становить від 5 років.
Однак, для того, щоб отримати обіцяну економію протягом багатьох років, необхідно коректно спроектувати та розрахувати сонячну електростанцію. СЕС на власне споживання складне інженерне рішення, яке тягне за собою великі витрати, тому важливо не вкласти кошти у хибний проект.
Проектування сонячних електростанцій на споживання базується на профілі навантаження об’єкта. Часто в розрахунках компанії-інсталятори забувають про те, що вироблення електроенергії дуже рідко збігається із споживанням, та обіцяють повне використання сонячної електростанції.
На практиці це практично неможливо, адже не вся вироблена електроенергія відразу споживається об’єктом, якась її частина обмежується інвертором, саме тому, що споживання у певні моменти часу не збігається з тим, скільки виробляється електроенергії.
Якщо її виробляється більше, ніж споживається, надлишок обмежується інвертором. Якщо виробляється менше, то береться із загальної мережі.
Тому важливо розрізняти два основних показники, що характеризують доцільність встановлення станцій на власне споживання: частина для використання СЕС та частина для самозабезпечення.
Частка використання СЕС показує, скільки електроенергії, що виробляється сонячною електростанцією, використовується об’єктом управління. Якщо СЕС виробляє на день 100 кВт*год, а в результаті розбіжності піків генерації та споживання використано протягом дня було 80 кВт*ч, тоді частка використання СЕС становить 80%.
Частка самозабезпечення об’єкта вказує на скільки електроенергія, що виробляється сонячними батареями, загалом забезпечує потреби об’єкта в електроенергії.
Якщо добова потреба в електроенергії становить 200 кВт*год, при цьому 80 кВт*год надійшло споживання від сонячної генерації, тоді частка самозабезпечення об’єкта становить 40%.
При проектуванні важливо враховувати різні варіанти. Якщо вибрати занадто малу потужність сонячної електростанції, тоді СЕС мало забезпечить у загальній потребі об’єкта електроенергії, таким чином частка самозабезпечення буде низькою. Тому термін окупності СЕС буде збільшено. Якщо ж СЕС буде надто великою потужністю, тоді частка використання станції буде зменшена, адже надлишок електроенергії просто обмежується системою динамічного управління генерацією інвертора.
Потрібно знайти оптимальну точку, в якій перетинаються графіки використання та самозабезпечення.
Баланс між цими показниками допоможе обрати найбільш економічне рішення та досягти швидкої окупності проекту. Система має бути масштабованою відповідно до вимог дня базового навантаження.
Інший ключовий момент у тому, що потрібно вибрати правильний варіант роботи інвертора. Справа в тому, що при нерівному навантаженні по фазах може виникати ситуація, коли зайва електроенергія враховується лічильником, так само як і споживана енергія.
Таким чином ви не економитимете, а навпаки, заплатите за всю віддану в мережу електроенергію! Для того, щоб уникнути такої ситуації, потрібно ретельно дослідити профіль навантаження і знайти оптимальне рішення, яке допоможе уникнути перетікання електроенергії.
Ми радимо підходити відповідально до вкладення коштів у сонячну електростанцію на власне споживання та обирати досвідчених фахівців для розрахунку, проектування та впровадження СЕС.
Тільки за таких умов ви отримаєте довгострокову та фінансово вигідну інвестицію.
Ефективність сонячної панелі від зміни кута нахилу масиву.
При встановленні сонячних панелей на наземних столах можна змінювати кут нахилу під оптимальний для кожного сезону. Таке рішення допомагає збільшити сумарну продуктивність сонячної станції.
Ми рекомендуємо змінювати 4 рази на рік кут масиву сонячних панелей, але якщо є бажання і час можливо і щомісяця. За нашими розрахунками ефект від зміни кута похилу 4 рази на рік від 12 разів – не дуже відрізняється. Нижче наведено таблицю з даними, на якій видно продуктивність сонячної станції потужністю 30 кВт на стаціонарній системі, та зі зміною кута по сезону.
Скільки електроенергії потрібно вашому дому?
Найпростіший спосіб зрозуміти, скільки електрики ви споживаєте – подивитися на лічильник чи у платіжку. Однак якщо ви не плануєте повністю переходити на енергію сонця, а хочете забезпечити нею лише необхідні прилади на випадок відключення, базові потреби можна підрахувати приблизно.
Кожен електроприлад – від лампочки до бойлера – має свою потужність, яка вимірюється у ватах (Вт). Споживання ж електроенергії приладом залежить від часу, протягом якого він працює, і обичслюється у ват-годинах (Вт*год) простим множенням потужності на час роботи. Наприклад, якщо потужність зарядки вашого телефона 10 Вт і він повністю заряджається за 4 години, то споживає такий прилад 40 Вт*год за один цикл заряду.
Так само розраховується і споживання інших приладів, хоча ця цифра лише приблизна і залежить від режиму роботи вашого приладу. До прикладу, чим більше в холодильнику продуктів, тим більше електроенергії потрібно для їх охолодження. У таблиці наведені середні показники споживання електроенергії деякими найпоширенішими приладами, однак зважайте, що для кожного дому ці цифри будуть відрізнятися залежно від моделі ваших приладів та ваших побутових звичок.
Скільки панелей знадобиться?
Отже, ви розрахували свої базові потреби і готові встановлювати панелі. Але тут так само не обійтися без підрахунків. Адже потужність будь-якої панелі, вказана в її документах, є піковою. Тобто стільки енергії вона виробляє лише за сприятливих умов.
Однак кількість сонячних годин в році, як і кількість сонячної енергії, що потрапляє на панель, різниться залежно від сезону. Зокрема, узимку панелі можуть генерувати усього 5-10% від свого можливого потенціалу. На продуктивність – тобто кількість виробленої енергії – впливає також кут, під яким падають сонячні промені, географічна широта, на якій знаходиться цей об’єкт, тощо.
Тож аби зрозуміти, скільки панелей вам знадобиться, щоб точно мати достатньо енергії на свої базові потреби, слід поглянути на те, скільки вона здатна виробити у найменш сонячні місяці. До прикладу, сучасна найбільш поширена панель потужністю 400 Вт на широті Києва за грудень виробляє трохи більше 10 кВт*год. З розрахунку на один день це усього 0,33 кВт*год або ж 330 Вт*год (1 кВт = 1000 Вт).
Повернімося до ваших потреб. Якщо, до прикладу, ви працюєте дистанційно і вам необхідно постійно мати заряджений ноутбук, смартфон, домашній інтернет та базове освітлення вдома, то скільки енергії вам знадобиться?
Вище ми підрахували, що повний заряд телефона – 40 Вт*год. Ще 10 Вт – середня потужність роботи роутера, тож за добу він споживає 240 Вт*год. Акумулятори ноутбуків дуже різняться залежно від моделі, але до прикладу, той, з допомогою якого був написаний цей матеріал, має ємність 67 Вт*год. Тобто за 8-годинний робочий день він споживає 536 Вт*год електрики. А 15-ватна лампочка на 8 темних вечірніх годин потребуватиме ще 120 Вт*год. Загалом маємо потребу у майже цілій кВт*год електрики, аби підтримувати нормальну дистанційну роботу. У літні місяці її спокійно може покрити одна 400-ватна панель, яку ми наводили у прикладі вище. Однак у менш сонячні сезони, аби точно забезпечити всі ці пристрої електрикою, їх знадобиться аж три.
Точні розрахунки та проектування систем енергозабезпечення з відновлюваних джерел енергії є запорукою їх продуктивної та безперебійної роботи, значної економії ресурсів та мінімізації зовнішнього споживання енергії.
Для правильного розрахунку таких систем електропостачання та врахування різних параметрів, що впливають на їх працездатність, наші фахівці використовують спеціальні програми, автокалькулятори та статистичні метеорологічні дані – сонячну інсоляцію, швидкість вітру, температуру та інші умови. Єдиного підходу до розрахунку всіх типів систем не існує, тому виділимо основні з них і розберемося, що потрібно знати. А ще додамо, що те, що ми висвітлюємо, має ще одну назву – «розрахунок сонячної електростанції».
Фотоелектричні мережеві установки.
Розрахунок і планування фотоелектричних установок з оформленням Зеленого тарифу проводиться на підставі чинного законодавства, технічних стандартів, чинного проекту будинку і, звичайно ж, побажань замовника. Головною вимогою до таких сонячних установок є наявність мережі та прямий договір з постачальником електроенергії. Далі основні дані для розрахунку мережевої сонячної електростанції:
1) Виділена потужність для домашнього господарства.
Максимальна потужність сонячної електростанції для приватного домогосподарства, згідно із законом, не може перевищувати 30 кВт. Але навіть якщо ви плануєте встановити сонячну електростанцію потужністю, наприклад, 10 або 15 кіловат, то виділена потужність для вашого домогосподарства повинна становити 10 або 15 кВт відповідно.
Іншими словами, потужність домашньої сонячної установки за Зеленим тарифом не може перевищувати виділену потужність із зони розподілу. Виділену потужність для вашого домогосподарства можна побачити в договорі на постачання електроенергії між вашою та зонами розподілу.
2) Проект даху будинку з орієнтацією по сторонах світу.
На сьогоднішній день фотоелектричні установки можуть розташовуватися як на даху, так і на спеціальних наземних конструкціях. Обидва варіанти дозволені законом і вибір залишається тільки за власником сонячної електростанції.
Якщо стоїть завдання розмістити сонячні батареї на даху будинку, то перше, що потрібно зробити – це використовувати скати даху, орієнтовані на південь, тобто ті, продуктивність яких буде максимальною за рік. Далі вже можна використовувати Південно-Східний і Південно-Західний схили. Все це допоможе власнику будинку зіставити всі «за» і «проти» і визначитися з оптимальним місцем для установки сонячних батарей.
3) Наявність місця на ділянці для можливого монтажу наземної конструкції.
Часто трапляється так, що скати даху не підходять для установки сонячних батарей і причини можуть бути наступними: невідповідна орієнтація схилу, малі габаритні розміри, небажання клієнта модифікувати дах або, нарешті, страх, що це зробить дах не такою красивою, як раніше.
Якщо встановлення сонячних панелей на дахах домогосподарств недоступне, розглядається можливість встановлення сонячних панелей на наземних конструкціях.
Системи безперебійного/автономного живлення.
Системи резервного електропостачання будинків або інших об’єктів необхідні для забезпечення стабільної роботи електроприладів у разі виходу з ладу зовнішньої мережі.
Тому основними показниками, необхідними для правильного розрахунку, є сумарна потужність електроприладів, які повинні працювати при відсутності мережі, а також тривалість експлуатації цих пристроїв.
Варто розуміти, що збільшення вихідної потужності і тривалості роботи пропорційно збільшує вартість такої системи, так як, по суті, відбувається збільшення ємності акумуляторної решітки і потужності автономних інверторів.
1) Сумарна місткість або місткість обраної групи споживачів.
Існує два варіанти розрахунку системи безперебійного/автономного електропостачання. Перший – це коли ми обчислюємо суму потужностей всього обладнання в будинку і таким чином визначаємо необхідну сумарну потужність автономних інверторів.
Як правило, це 3-фазна резервна система з трьома автономними інверторами. Акумуляторні батареї слід розраховувати, починаючи з тривалості роботи 1 – 1,5 години, а далі – за бажанням, можливостями або доцільністю.
Вартість таких систем висока за рахунок їх універсальності, так як в момент відключення господар будинку може не замислюватися про кількість використовуваних електроприладів. Такі системи необхідні людям, які не бажають обмежувати себе в комфорті.
Існують також системи безперебійного живлення, де за основу береться обрана група споживачів, а при підборі обладнання враховується безперебійна робота тільки певного комплекту обладнання.
Як правило, в таких системах в першу чергу вибирають найбільш затребуваних споживачів електроенергії: газові котли, автоматику системи опалення, насоси, освітлення в самих прохідних приміщеннях, холодильники. Далі, вимірюючи рівень комфорту і витрачених грошей, додаються телевізори, комп’ютери, домашні кінотеатри і так далі.
2) Розрахунок необхідної ємності акумуляторних батарей.
Ємність акумуляторних батарей розраховується виходячи з вимоги забезпечити об’єкт електроенергією протягом певного періоду часу без її поповнення, плюс мати залишковий резерв для запобігання повної розрядки.
Наприклад, якщо немає мережі, потрібно, щоб холодильник, телевізор і освітлення у вітальні стабільно працювали протягом 6 годин. Ви зупинилися на тривалості 6 годин у зв’язку з тим, що за 10 років проживання в цьому будинку ви не пам’ятаєте більш тривалих відключень.
Варто розуміти, що для іншої вулиці, села, міста цей показник зовсім інший – суто індивідуальний. Середня потужність холодильника – 300 Вт, телевізора – 100 Вт, освітлення у вітальні – 4 енергозберігаючі лампи по 20 Вт кожна. Припустимо, що всі необхідні електроприлади будуть працювати протягом усіх 6 годин. Ми пам’ятаємо, що холодильник видає свою потужність протягом 15 хвилин на годину.
Всього нам потрібен запас електроенергії:
300 Вт х 1,5 часа + 100 Вт х 6 часов + 80 Вт х 6 часов = 1530 Вт
Необхідна ємність акумулятора:
1530 Вт х 1,2 / 12 В = 153 Ач (20% ємності – залишковий запас для запобігання повного розряду і як наслідок скорочення експлуатаційного періоду)
3) Джерело підзарядки акумуляторних батарей.
Система безперебійного живлення стає автономною системою електропостачання, якщо в ній передбачені альтернативні джерела енергії: сонце, вітер, вода або біомаса. У більшості випадків, щоб досягти автономності, ми використовуємо сонячні батареї на даху, кількість яких також важливо правильно розрахувати, щоб отримати необхідну кількість електроенергії при тривалих відключеннях.
Середньорічний індекс сонячної інсоляції у Києві та Київській області становить 3,1 кВт·год/м²/добу. Індекс сонячної інсоляції грудня, найгіршого місяця з точки зору сонця, становить 0,81 кВт·год/м²/добу.
Беручи до уваги площу модуля в 1,6 м² і його ККД 15,5%, можна легко розрахувати добову продуктивність однієї сонячної батареї LDK 255PA ємністю 255 Вт в середньому за рік і за грудень:
0,81 кВт * год / м² / добу х 1,6 м² х 0,155 = 0,201 кВт (буде потрібно 7 сонячних панелей LDK 255PA)
3,1 кВт * год / м² / добу х 1,6 м² х 0,155 = 0,769 кВт (буде потрібно 2 сонячні панелі LDK 255PA)
Якщо орієнтуватися на перше число, у вас завжди буде як мінімум достатньо енергії для задоволення ваших потреб, за винятком надзвичайно тривалих періодів негоди. При другому значенні фотоелектричну систему можна розрахувати за середньорічним сонячним випромінюванням, тобто в одні місяці енергії буде більше, ніж потрібно, а в інші менше.