Сонячна електростанція
Як працює сонячна електростанція? З яких основних елементів складається сонячна електростанція? Критерії до фотомодулів, базові особливості розміщення сонячних панелей та конструкцій
До основних складових в сонячній електростанції можна віднести: сонячні панелі, інвертор, акумулятори (в деяких видах), кріплення, з’єднувальні елементи (конектори, кабель) та комутаційне обладнання (обмежувачі, автоматичні вимикачі, лічильники, автомати, роз’єднувачі, запобіжники)
Сонячні електростанції в залежності від способу їх використання бувають:
- мережеві
- автономні
- гібридні
Мережеві електростастанції мають такі основні елементи як: сонячні панелі та мережевий інвертор. Ці станції не мають акумуляторів. Призначені для власного споживання та продажу надлишків електроенергії в мережу за зеленим тарифом. У випадку відсутності сонця або недостачі в потужності від сонячної електростанції живлення відбувається з мережі або в комбінації з нею.
Автономні електростанції складаються з сонячних панелей, автономного інвертора та акумуляторів. Призначені для роботи без мережі, а отже і без можливості продавати туди електроенергію або живлення з неї. Об’єм заряду акумуляторів підбирається так, щоб його було досить навіть у найпохмуріший чи найкоротший сонячний день. Може використовуватись у неможливості, значній віддаленості чи не рентабельності проведення живлення від мережі.
Гібридні електростанції складаються з сонячних панелей, гібридного інвертора та акумуляторів. Мають всі переваги мережевих та автономних електростанцій. Тобто можуть акумулювати та використовувати енергію з акумуляторів, продавати в мережу надлишок та брати з мережі електроенергію, коли потрібно більше.
Звичайно основний елементом в сонячній електростанції (СЕС) є сонячні панелі, що за допомогою фотоелементів, які під дією сонячного проміння виробляють електроенергію різної потужності та параметрів.
Назвемо декілька основних критеріїв фотомодулів:
- Напевно основним є базова ефективність фотоелементів, на сьогодні цей показник 20-25%.
- Не мало важливим є потужність сонячної станції з на 1 м2 поля сонячних панелей. Щороку потужність фотомодулів, які розміщені в сонячній панелі постійно збільшується.
- Деградація електричної потужності фотомодулів. Особливістю фотомодулів є деградація, тобто втрата потужності з роками використання, чим нижча деградація, тим і більш привабливі сонячні панелі в довгостроковому терміні використання та отже і як інвестиції. Згідно крайніх досягнень хорошим показником можна вважати 10-15% за 25 років.
До конструктивних особливостей встановлення сонячних панелей відносяться:
- Географічне розташування об’єкту буде впливати на те в якому регіоні земної кулі встановлена електростанція. Від цього буде залежати скільки сумарно та що моментно буде сонячного випромінювання у вигляді енергії на 1м2.
- Орієнтування за сторонами світу є наступний критерієм. Для України це південь, південний схід та південний захід.
- Кут нахилу сонячних панелей. В залежності від геолокації буде змінюватися так званий оптимальний кут для сонячної електростанції, при якому Ви зможете отримати максимальну кількість енергії з фотоелементів. Також від куту встановлення панелей, який виберете Ви, наприклад, в силу конфігурації розташування даху чи куту нахилу вже існуючого даху буде залежати ефективність встановлення панелі. Для України, в залежності від поставлених задач, оптимальним кутом нахилу сонячних панелей можна вважати 35 градусів. Але панелі також можна встановлювати вертикально або ж з невеликим нахилом в 10 градусів, падіння ефективності буде, але не критичне.
- Затінення від об’єктів поруч. Об’єкти, що можуть створювати тінь на сонячні панелі та продовжуваність цього затінення у зв’язку з рухом сонця в залежності від пори року чи часу дня будуть зменшувати сумарне річне вироблення електроенергії, тому цього потрібно по можливості уникати.
- Ще одним фактором що впливає на роботу станції є температура. Цікавим є те, що влітку коли станція продукує найбільше електроенергії, саме висока температура до якої нагріваються сонячні панелі зменшує ефективність її роботи. А взимку, коли станція продукує найменше електроенергії, низька температура, що сприяє підвищенню ефективності роботи фотомодулів. Але основним фактором чому взимку станція продукує найменше електроенергії є невеликий за продовжуваністю світловий день та мало сонячних днів з чистим небом.
Правильно підібране кріплення теж досить важливий аспект.
Кріплення підбирається в залежності від способу монтажу.
Для покрівлі, в залежності від її типу, підбирається вид кріплення що забезпечує міцність конструкції та надійність герметичності з’єднання з дахом.
Для наземних конструкцій потрібно буде підготувати основу з бетонуванням стійок.
Найоптимальнішим варіантом побудови конструкції є оцинкований профіль та болтові з’єднання з точки зору вартості монтажу, надійності та експлуатаційних характеристик.
Іншим гарним рішенням буде алюмінієва конструкція, чудово підійде коли необхідно полегшити конструкцію, недоліком буде звичайно вища вартість.
Конструкцію з чорного металу ми не можемо порекомендувати. Попри дешевшу вартість матеріалу, вже в процесі монтажу дана конструкція вийде дорожчою через присутність зварювальних робіт, яка потім також буде потребувати чистки від буруду, обробки місць зварювання та подальшого фарбування в 2 шари. Можна це і не роботи, але корозія досить швидко знайде слабкі місця, які будуть 24 години під впливом атмосферних явищ. Крім того зазвичай така конструкція збирається на око, без проведення розрахунків на міцність від снігового навантаження та поривів вітру, що ставить взагалі під сумнів її доцільність. Доречі, для цільності її з часом лако-фарбове покриття необхідно поновлювати що 2 роки, звичайно це буде супроводжуватись демонтажем/монтажем всіх сонячних панелей. Що створює додаткові ризики їх пошкодження.
Дерев’яну конструкцію використовувати не можна, адже конструкція має забезпечити продовжуваний час її експлуатації та мінімізувати ризики пошкодження у зв’язку з корозією самого кріплення чи демонтажу/монтажу панелей.
