что такое сэс электростанция
Сетевая солнечная электростанция: принцип, преимущества, правила выбора
Сетевая СЭС: как это работает
Преимущества сетевой солнечной электростанции
Как устроена сетевая солнечная электростанция
Как подобрать сетевую солнечную электростанцию
У кого лучше покупать солнечную электростанцию и почему
Сетевая СЭС: как это работает
Упрощенная схема работы сетевой солнечной электростанции
Преимущества сетевой солнечной электростанции
Экономия. В последние годы СНТ активно переходят на двух- и трехтарифную систему учета электроэнергии, в которую заложена существенная разница в стоимости электричества в разное время суток: ночью она может быть в 2-3 раза дешевле. Понятно, что если в течение дня, в период максимальной производительности СЭС (и самой высокой цены на централизованную подачу) получать электричество от солнца, а на централизованную сеть переключаться только ночью, это дает существенное сокращение затрат. Особенно полезна такая схема в случаях, если дом частично отапливается электричеством. Подробнее об отоплении помещений от солнечной электростанции смотрите здесь. Что касается окупаемости, то затраты на приобретение сетевой СЭС возмещаются за счет экономии в течение нескольких лет (срок зависит от индивидуальных параметров); если учесть, что срок службы качественных фотоэлектрических модулей исчисляется десятками лет, это выгодное вложение, которое в перспективе “выходит в плюс”. Например, компания ”Хевел”, российский производитель гетероструктурных ФЭМ, дает официальную гарантию на их выработку в течение 25 лет, а фактический срок службы таких модулей составляет 30 лет и более. Здесь следует также иметь в виду, что электричество дорожает каждый год, и можно только догадываться, какими будут тарифы через 10-15 лет.
Возможность продажи излишков электричества. Тут речь идет уже о прямой денежной выгоде, если СЭС вырабатывает больше энергии, чем потребляет домохозяйство. Примечательно, что это вполне легальный способ заработка: в декабре 2019 года Государственной Думой был принят законопроект о микрогенерации, который прямо разрешает владельцам генерирующих установок мощностью до 15 кВт продавать энергию сбытовым компаниям, при этом доходы от ее продажи не будут облагаться налогом.
Возможность использовать СЭС для отопления. Обогреть солнечной энергией весь дом вряд ли получится, но она может хорошо себя показать в комплексном решении.
Экологическая чистота. Солнечная энергия соответствует всем стандартам “зеленой” энергетики: это возобновляемый ресурс, при использовании которого не наносится абсолютно никакого вреда окружающей среде. В Европе, где требования к экологической безопасности источников энергии становятся все жестче, использование солнечной генерации приветствуется и поощряется на государственном уровне.
Как устроена сетевая солнечная электростанция
Коннекторы МС4 соединяют фотоэлектрические модули в единую цепь. Количество коннекторов зависит от числа ФЭМ.
Инвертор преобразует постоянный ток в переменный. Инвертор, входящий в комплект сетевой электростанции от компании “Хевел”, имеет функцию удаленного управления и мониторинга, которая позволяет пользователю контролировать параметры системы и изменять их при необходимости.
Солнечный кабель. Для солнечных электростанций применяются специальные кабели наружной прокладки с медными жилами, двухслойной изоляцией и защитой от внешних воздействий: влаги, ультрафиолета, перепадов температуры.
Электрический щит принимает и распределяет электроэнергию внутри помещения. В распределительной панели устанавливаются предохранители и автоматические выключатели.
Опорные конструкции подбираются исходя типа кровли и угла ее наклона. Установить фотоэлектрические модули можно на кровлю любой конфигурации: плоскую, простую скатную, вальмовую, многощипцовую и пр. Опорные конструкции выбираются в зависимости от материала кровли, несущая способность стропил в большинстве случаев достаточна для установки ФЭМ, так как нагрузка распределяется равномерно. Оптимальный угол наклона для эффективной работы СЭС разнится в зависимости от региона и при необходимости корректируется с помощью опорных конструкций. Например, для Московской области оптимальным считается уклон 42-43 градуса, но при монтаже на крышу желательно использовать угол наклона самой крыши, чтобы избежать возникновения дополнительных нагрузок (в первую очередь ветровой).
Если на крыше есть мансардные окна, трубы или аэраторы, это не проблема: фотоэлектрические модули совершенно не обязательно устанавливать вплотную друг к другу.
Монтаж фотоэлектрических модулей
Как подобрать сетевую солнечную электростанцию
У кого лучше покупать солнечную электростанцию и почему
Солнечная электростанция: устройство, компоненты Комментировать
Поэтому в этой статье мы постараемся рассказать что же такое солнечная электростанция (СЭ) и из чего они состоит, какие бывают варианты и сколько приблизительно стоят.
Например, давайте рассмотрим солнечную электростанцию для частного дома, т.к. это наиболее частное ее применение среди жителей России.
Из чего состоит солнечная электростанция
Наиболее типичная солнечная электростанция состоит из 4-х основных компонентов:
Ниже приведён схематический рисунок солнечной электростанции с указанием того, как соединяются между собой все компоненты системы.
Соединительное и защитное оборудование пока во внимание не принимаем, они них мы расскажем в отдельной статье.
Теперь подробнее рассмотрим каждый из компонентов солнечной электростанции.
1. Солнечные панели
Номинальная мощность
Сама солнечная панель состоит из ячеек кристаллического кремния, ещё эти ячейки называют солнечными элементами. Количеством таких солнечных элементов определяется номинальная мощность солнечной панели. Так, солнечные панели бывают мощность 100, 150, 200, 250, 300Вт. Есть и другие номиналы, но это самые популярные. Так вот, солнечная панель мощностью 300Вт, здесь 300Вт – это максимальная мощность, которую может выдать солнечная панель. В идеальном случае, за один час выработка такой солнечной панели составит 300Вт*ч.
Ниже показаны несколько вариантов солнечных панелей, кликнув на каждый из них, можно детально посмотреть на характеристики и на фотографии в высоком разрешении :
Выработка электроэнергии
Выработка электроэнергии солнечной панелью сильно зависит от внешних факторов. По факту, заявленную номинальную мощность панель может обеспечить только в идеальных условиях, когда солнечные лучи падают на поверхность солнечной панели под прямым углом. Также выработка электроэнергии зависит от интенсивности самого солнечного излучения. В России пик интенсивности солнечного излучения приходится на июнь-июль. При неблагоприятных погодных условия, например, облачность, дождь или просто пасмурная погода, выработка электроэнергии снижается. Меньше солнца – меньше выработка.
Для примера, ниже показан график выработки электроэнергии четырьмя поликристаллическими солнечными панелями мощностью по 250Вт. Видно, что пик выработки приходится на период май-июль, в эти месяцы в сутки будет сгенерировано до 5кВт*час энергии. Минимум приходится на период ноябрь-январь. В зимние месяцы выработка вообще может снижаться в 10-15 раз по сравнению с летним периодом.
График приведён из расчета расположения солнечных панелей в Казани с углом наклона
50° c ориентацией на юг.
Помимо мощности, солнечные панели еще отличаются номинальным рабочим напряжением.
Номинальное напряжение солнечных панелей необходимо знать для правильного подбора остальных компонентов системы.
Монокристалл, поликристалл
Как было написано выше, ячейки солнечной панели изготовлены из кристаллического кремния, только сам кремний тоже бывает разного типа:
Есть мнение, что поликристаллические солнечные панели лучше подходят для климата с частной пасмурно или облачной погодой, якобы они лучше поглощаю рассеянный свет, но явно это не замечено. Если такой эффект есть, то он совсем незначительный.
Соединение солнечных панелей
Для увеличения мощности солнечные панели соединяют в массив, например, 4 солнечные панели номинальной мощностью 250Вт могут выдать суммарную мощность 1кВт. При этом, солнечные панели можно соединить между собой 3 различными способами:
Какой тип соединения нужно использовать в том или ином случае, главным образом зависит от периферийного оборудования, а именно контроллера заряда, инвертора и планируемого количества аккумуляторов.
На этом про солнечные панели пока всё, далее переходим к контроллерам заряда.
2. Контроллер заряда
Контроллера заряда – это промежуточное, но очень важное звено между солнечными панелями и аккумуляторами, он по своей сути управляет потоком энергии от первого ко второму, т.е. управляет процессом заряда аккумулятора, защищает от его перезаряда и закипания.
Чтобы лучше понять для чего необходим контроллер заряда, давайте рассмотрим очень простую солнечную электростанцию состоящую из одной монокристаллической солнечной панели мощностью 150Вт, одного контроллера заряда и одного аккумулятора.
Панель мощностью 150Вт, как было написано выше, её номинальное напряжение составляет 12 вольт, но у неё есть еще такой важный параметр как рабочее напряжение и оно составляет Vmp
17.6В, а также напряжение холостого хода Voc=21.7В, такое напряжение выдаёт солнечная батарея без подключенной нагрузки, т.е. без какого-либо потребителя. Если вы попробуете подключиться вольтметром к клеммам + и – солнечной панели, то как раз получите напряжение
21.7В. Все эти параметры указываются на специальной наклейке на обратной стороне солнечной панели.
Можно ли обойтись без контроллера
Теперь что произойдёт, если солнечную панель подключить напрямую к аккумулятору? Это просто в очень короткий срок выведет аккумулятор полностью из строя, т.к. допустимое напряжение на клеммах аккумулятора не должно превышать
14В, а солнечная панель, как вы уже знаете, выдаст большее на несколько вольт значение. Т
Если аккумулятор был разряжен, то он конечно же зарядится, но далее пойдет процесс перезаряда (не путать с повторным зарядом, здесь речь идёт заряде сверх нормы) с последующим его закипанием. Контроллер заряда как раз всё это предотвращает, поддерживает требуемый уровень напряжения на клеммах аккумулятора, отключает заряд, если аккумулятор уже заряжен, предотвращает разряд аккумулятора в тёмное время суток, т.к. если нет выработки, от солнечные панели сами могут стать потребителем. Всё это в купе продлевает срок службы аккумулятора.
Типы контроллеров
Контроллеры заряда бывают двух типов, MPPT и ШИМ.
Первые эффективнее, но стоят дороже. ШИМ контроллеры обычно устанавливаются на маломощных солнечных электростанциях, с небольшим количеством солнечных панелей.
3. Аккумуляторы
Аккумуляторы позволяют накапливать электрическую энергию, вырабатываемую солнечными панелями и использовать её после захода солнца.
Стартерные или автомобильные
Часто встречаются варианты, когда владельцы солнечных электростанций в своих системах используют обычные автомобильные стартерные свинцово-кислотные аккумуляторы. Мы не советуем это делать, поскольку такие аккумуляторы не предназначены для использования в системах резервного или автономного электроснабжения. Основная задача таких аккумуляторов – это выдать большой пусковой ток для запуска двигателя, затем восполнить потраченный заряд от генератора. Такие аккумуляторы не предназначены для эксплуатации в режиме полного разряда. Буквально через несколько таких циклов они могут полностью выйти из строя и единственно что с ними можно будет сделать – это сдать на утилизацию.
Глубокого разряда
Наиболее оптимальные аккумуляторы для использования в солнечной энергетике – аккумуляторы глубокого разряда. Почти у каждого брендового производителя есть специальная серия таких аккумуляторов, чаще всего они изготовлены по технологии
AGM и/или GEL.
На что способны такие аккумуляторы:
Ёмкость аккумуляторов
Кроме технологии изготовления, аккумуляторы также отличаются ёмкостью, чем больше ёмкостью, тем больше количество энергии в нём запасено. Например, если рассмотреть аккумулятор ёмкостью 100А*ч, то запасенная полезная мощность в нём составляет
800Вт, это означает, есть к системе подключена нагрузка, например, с потреблением 150Вт*ч, то аккумулятор сможет проработать около 5 часов.
Наиболее часто используемый аккумулятор в солнечных электростанциях для дома – это аккумулятор ёмкостью 200А*ч. Запасённая мощность в нем
1.5кВт. Кстати, весит такой аккумулятор около 60 килограмм.
Соединение аккумуляторов
Для создания системы с большим резервом автономности необходимо увеличивать количество аккумуляторов. Соединение аккумуляторов можно реализовать по тому же принципу, что и солнечные панели. Какой именно тип соединения использоваться зависит от номинального напряжения контролера заряда и инвертора. Так, если контроллер на 24В, то аккумуляторы (2 шт.) нужно соединять последовательно, чтобы также получить 24В. Если контроллер на 12В, а имеется два аккумулятора, то их нужно соединять параллельно.
С соединением и эксплуатацией аккумуляторов много нюансов, нам часто задают такие вопросы как, можно увеличить ёмкость системы просто докупив еще один аккумулятор, можно ли соединять аккумуляторы разной ёмкости, для чего нужно использовать балансиры заряда и пр. Об всём этом мы расскажем в отдельных статьях.
4. Инвертор
Инвертор – это устройство, которое преобразует постоянное (DC, сокр. от англ. Direct Current) напряжение аккумуляторных батарей в привычное нам переменное (AC, сокр. от англ. Alternating Current ) напряжение
220В с частотой 50Гц. Без инвертора можно будет пользоваться только постоянным напряжением 12В, у контроллера заряда есть специальные клеммы для этого, но если нужно подключать бытовые электро-приборы, то без инвертора не обойтись.
Инверторы, применяемые в солнечной энергетике, можно разделить на 3 вида:
Ниже, как раз, приведены карточки товара автономного инвертора СибВольт, гибридного инвертор SILA и сетевого инвертора Sofar. Каждый из них с номинальной мощность 3000Вт. Кликнув на фотографию можно посмотреть детальные технические характеристики, описание и фотографии.
Теперь у вас есть некоторые представление о солнечной электростанции, из каких компонентов состоит, какие характеристики бываю и на что нужно обращать внимание.
Примеры солнечных электростанций
Чтобы вы могли прикинуть сколько может стоить солнечная электростанция, ниже представлены готовые комплекты для дачи, для дома, а также сетевая электростанция. Кликнув на фотографию, откроется карточка товара с подробными описанием.
Подбор индивидуального комплекта
Если вы хотите подобрать для себя солнечную электростанцию, но не знаете с чего начать или не знаете какое оборудование подобрать по вы можете пройне небольшой опрос, по результатом которого мы подберём для вас оптимальный комплект оборудования
А если вы из Казани и хотите купить солнечную электростанцию, то для вас всё еще проще – можете приехать к нам в офис, посмотреть “в живую” на оборудование и подобрать оптимальный для себя комплект. Как до нас добрать вы можете посмотреть на нашей странице контактов.
Добавить комментарий Отменить ответ
Добро пожаловать в блог
Вы попали в блог компании REENERGO. Здесь мы стараемся регулярно публиковать полезные и интересные новости и статьи из области альтернативной энергетики.
Виды солнечных электростанций, принцип работы, примеры
Ежедневно потребление электричества в мире растёт. При этой его выработка постоянно дорожает. Тепловые электростанции наносят существенный ущерб окружающей среде и работают на источниках энергии, которые рано или поздно закончатся. Гидроэлектростанции тоже отрицательно сказываются на ОС, хотя и наносят меньший вред. Атомные ЭС имеют много сложностей с подготовкой топлива и утилизацией отработавшего сырья. Поэтому электроэнергия от всех этих видов ЭС не может быть дешёвой. Поэтому в развитых странах уже давно стали обращать внимание на альтернативные источники энергии. В частности, на солнечные электростанции. Излучение Солнца является возобновляемым источником энергии. К тому же эта энергия бесплатна. За несколько дней на землю от солнца приходит такое количество энергии, которое людям хватит на всю жизнь. В этой статье речь пойдёт о промышленных электростанциях. Мы рассмотрим принцип их действия, основные виды, плюсы и минусы. Мобильные солнечные электростанции для дома и дачи будут рассмотрены в отдельной статье.
Принцип работы и виды солнечных электростанций
Солнечная электростанция (СЭС) представляет собой сооружение, с помощью которого энергия солнца преобразуется в электрическую. Варианты преобразования зависят от вида электростанции. В основном можно выделить два способа получения электричества на СЭС:
Башенные СЭС
Этот тип солнечных электростанций базируется на получении пара посредством тепловой энергии от солнца. В центре конструкции находится башня, высота которой 18─24 метра. Высота зависит от мощности и может выходить за указанные пределы. Сверху башни расположен резервуар с водой. Ёмкость выкрашена в чёрный цвет, чтобы увеличить степень поглощения солнечного излучения. В башне работает группа насосов, перекачивающих из турбогенератора в нагреваемую ёмкость. Вокруг башни на большой площади находятся так называемые гелиостаты.
Гелиостаты направляют солнечную энергию на ёмкость башни
Схема башенной солнечной электростанции
Гелиостат представляет собой зеркало. Обычно его площадь несколько «квадратов». Зеркало крепится на специальной регулируемой опоре и подключено к системе позиционирования всех гелиостатов. Это нужно для того, чтобы зеркало меняло позицию при изменении положения солнца. Для работы электростанции требуется, чтобы все зеркала направляли отражённые лучи на резервуар.
Когда погода ясная, в резервуаре температура может доходить до 700 градусов Цельсия. Уровень температуры примерно соответствует тепловым электростанциям. Поэтому для выработки электроэнергии из пара применяются стандартные турбины. КПД башенных СЭС достигает 20 процентов при достаточно высоких мощностях.
Вернуться к содержанию
СЭС на фотоэлектрических модулях
Солнечные электростанции этого вида получили широкое распространение благодаря использованию в частном секторе. Конструкция включает в себя большое количество отдельных фотоэлектрических модулей разной мощности и с различными параметрами на выходе. Подобные СЭС используются для энергоснабжения домов, дач, санаториев, некоторых промышленных объектов.
СЭС на фотоэлектрических модулях
Солнечные электростанции тарельчатого типа
Электростанции этого типа, как и башенные, получают тепловую энергию солнца, а затем преобразуют её в электрическую. Однако есть различия в конструкции. СЭС тарельчатого типа состоит из нескольких. Модуль представляет собой опору с ферменной конструкцией отражателя и приёмника.
СЭС тарельчатого типа
Аэростатные СЭС
Аэростатные СЭС могут быть двух видов:
Преимущество аэростата заключается в том, что на его высоте (больше 20 километров) не затенения, осадков и ветра. Верхняя часть аэростата делается из армированной прозрачной пленки. В середине находится концентратор в виде параболы из металлизированного материала. Отражённый свет концентрируется на термопреобразователе. Он охлаждается водородом (преобразование энергии с разложением воды) или гелием (если энергия передаётся дистанционно посредством СВЧ излучения или радиоволн). Сам шар ориентируется на солнце посредством гироскопов, а управляется посредством перекачки балласта (вода). В одном аэростате может находиться несколько модулей (плавающих шаров).
Вернуться к содержанию
С параболоцилиндрическими концентраторами
Конструкция таких электростанций заключается в нагреве теплоносителя для подачи турбогенератор. На постаменте закрепляется параболоцилиндрическое зеркало, которое фокусирует отражённый свет на трубке, где проходит теплоноситель. Он разогревается, попадает теплообменник, где отдаёт тепло воде. Вода переходит в пар и подаётся в турбогенератор для выработки электроэнергии.
Вернуться к содержанию
Солнечно-вакуумные электростанции
Этот вид электростанций использует энергию потока воздуха. Этот поток создаётся благодаря разности температур в слое воздуха у земли и на некоторой высоте (делается участок, закрытый стёклами). Конструкция таких СЭС включает в состав высокую башню и участок земли, накрытый стеклом.
В основании башни находится воздушная турбина и генератор, вырабатывающий электроэнергию. Мощность, которую он вырабатывает, увеличивается при росте разницы температур. Эта разница зависит от высоты башни. Благодаря тому, что такая СЭС использует энергию нагретой земли, она может функционировать практически круглые сутки.
Электростанции на двигателе Стирлинга
Конструкция таких СЭС представляет собой параболические концентраторы, фокусирующие отражённый свет на двигатель Стирлинга. Есть вариации двигателей Стирлинга, преобразующих электрическую энергию без применения кривошипно-шатунных механизмов. Это даёт возможность добиться высокой эффективности установки. В среднем эффективность находится на уровне 30 процентов. Рабочим телом в таких установках является гелий или водород.
Комбинированные
Часто на различных видах электростанций ставится теплообменная аппаратура для того, чтобы получать техническую горячую воду. Часто она используется в системе отопления. Такие станции называют комбинированными. Так, что параллельная работа фотоэлементов и солнечных коллекторов далеко не редкость.
Вернуться к содержанию
Плюсы и минусы солнечных электростанций
Описанные ниже преимущества и недостатки в равной степени справедливы для стационарных электростанций большой мощности и небольших портативных.
Плюсы
Минусы
Примеры СЭС
Теперь, давайте, рассмотрим примеры солнечных электростанций, которые есть в мире.
ТОП 5 самых мощных СЭС в мире
Группа СЭС в штате Гуджарат (Индия)
Этот комплекс электростанций находится в штате Гуджарат. В этом проекте объединены 46 объектов, перерабатывающих солнечную энергию, общей мощностью 856,81 мегаватт. Самым мощным является «Солнечный парк» на севере Гуджарат в местечке Чаранка.
Индия ставит перед собой амбициозную цель – добиться 15 процентов электроэнергии из альтернативных источников. И комплекс СЭС является одним из шагов в этом направлении. В разработке и строительстве этого проекта принимали участие десятки компаний из различных стран.
Вернуться к содержанию
СЭС находится в США (штат Калифорния). Объект был запущен в конце прошлого года. Строительство было запущено в 2011 году в районе Antelope Valley. При строительстве станции использовано 3800 тысяч солнечных панелей. Пятая часть этих панелей находится на шасси и имеют возможность поворачиваться вслед за солнцем.
Год назад в США построили СЭС Star в Калифорнии
Topaz
Электростанция также находится в Калифорнии и была запущена в 2014 году. Её построила и эксплуатирует американская компания First Solar. Topaz – это один из крупнейших проектов в сфере солнечной энергетики. Стоимость строительства этой станции составляет 2,5 миллиарда долларов.
В состав СЭС вошли 9 миллионов солнечных модулей. Они выполнены из теллурида кадмия. Суммарная мощность составляет 550 мегаватт электроэнергии. Властями Калифорнии к 2020 году поставлена задача обеспечения электроэнергией из альтернативных источников на 33 процента от всего вырабатываемого объёма.
Sunlight Farm
Ещё одна СЭС в Калифорнии, которая была запущена в прошлом году. Этот проект расположен в пустыне Мохаве рядом с Национальным Лесным Парком. Мощность Sunlight Farm составляет 550 мегаватт. В её составе работает около девяти миллионов тонкопленочных фотоэлектрических панелей.
Вернуться к содержанию
Ivanpah
И замыкает пятёрку проект из той же США суммарной мощностью 397 мегаватт, который был построен в 2013 году. Эта электростанция относится к термально-концентрирующим башенного типа. Ivanpah находится неподалёку от Лас-Вегаса в штате Невада. Первоначально проект проектировался на большую мощность, но затем его урезали, чтобы не он не оказал вредного воздействия на жизнь пустынной черепахи. Общая мощность электростанции 397 МВт.
Солнечная электростанция Ivanpah
Солнечные станции в России
На территории России самые мощные СЭС расположены в Крыму. «Перово» рассчитана на 100 мегаватт, а «Охотниково» на 80. Обе станции были построены во время, когда Крым находился в составе Украины. После этого в строй были введены ещё 2 СЭС. Одна в Николаевке общей мощностью 69,7, а вторая во Владиславовке мощностью 110 мегаватт. В системе энергоснабжения Крыма солнечная энергия занимает существенную долю, сравнимую с тепловыми станциями.
В других регионах России можно отметить Кош-Агачскую СЭС. Она находится в республике Алтай. Эта станция заработала в 2014 году. В её составе работает 20880 фотомодулей суммарной мощностью 5 мегаватт. Годом раньше заработала солнечная электростанция такой же мощностью в дагестанском Каспийске. В будущем планируется нарастить её мощность до 9 мегаватт. В Якутии была построена станция мощностью 1 мегаватт, что является рекордом для СЭС за полярным кругом.
В планах строительство СЭС на Ставрополье мощностью 75 мегаватт. Кроме того, компания Xevel собирается развернуть несколько солнечных электростанций на территории Сибири. Их общая мощность составит более 250 МВт. СЭС собираются расположить на побережье Северного Ледовитого океана, на территориях по границам Монголии, Казахстана, Китая. Электростанции от Xevel должны появиться в Забайкалье и Омске.
В силу климатических условий Россия не входит в страны, где высокий процент использования солнечной энергии. Но постепенно солнечные электростанции строятся и есть определённые проекты на будущее.