Типы солнечных электростанций

Поделиться ссылкой на статью

Обновлено 23 сентября, 2021

Какие бывают солнечные электростанции для автономного и резервного электроснабжения?

Мы можем использовать энергию солнца для разных целей. Одна из них — это выработка электрической энергии. При использовании солнечных батарей энергия солнца напрямую преобразуется в электрическую. Использование солнечного электричества имеет много преимуществ. Это чистый, тихий и надежный источник энергии. Впервые фотоэлектрические батареи были использованы в космосе на спутниках.

pv happy family 1 типы солнечных электростанций,солнечные батареи,солнечное электроснабжение

Все больше людей начинают понимать выгоды от использования солнечных батарей в своих домах. Особенно важно иметь достоверную информацию и расчеты о выгодности и порядке установки солнечных батарей, когда вы строите новый или реконструируете старый дом. Солнечные батареи помогают снизить расходы на электроэнергию и приобщить вас к борцам за экологически чистую энергетику.

Сегодня солнечное электричество широко используется во многих областях. В удаленных районах, где нет централизованного электроснабжения, солнечные батареи используются для электроснабжения отдельных домов, для подъема воды и охлаждения лекарств. Эти системы зачастую используют аккумуляторные батареи для хранения выработанной днем электроэнергии. Кроме того, калькуляторы, телекоммуникационные системы, буи и т.д. работают от солнечного электричества.

Другая область применения — это электроснабжение домов, офисов и других зданий в местах, где есть централизованная сеть электроснабжения. В последние годы именно это применение обеспечивает около 90% рынка солнечных модулей. В подавляющем большинстве случаев солнечные батареи работают параллельно с сетью, и генерируют экологически чистое электричество для сетей централизованного электроснабжения. Во многих странах существуют специальные механизмы поддержки солнечной энергетики, такие как специальные повышенные тарифы для поставки электроэнергии от солнечных батарей в сеть, налоговые льготы, льготы при получении кредитов на покупку оборудования и т.п.

На этапе становления фотоэнергетики такие механизмы действовали в Европе, США. Японии, Китае, Индии и других странах. В России также действуют различные меры поддержки возобновляемой энергетики. С 2013 года коммерческие электростанции на ВИЭ мощностью более 5 мегаватт, поставляют электроэнергию в сеть по специальным повышенным тарифам (см. Постановление Правительства РФ от 28 мая 2013 г. №449 «О механизме стимулирования использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) на оптовом рынке электрической энергии и мощности».. С марта 2021 года и владельцы малых солнечных и ветряных энергетических установок мощностью до 15 кВт также получают поддержку — возможно сальдирование (взаимозачет) отданной и потребленной энергии в течение месяца, а также продажа излишков электросетям по оптовому тарифу. См. наш форум для более подробной информации.

Разновидности солнечных электростанций

Для того, чтобы фотоэлектрические модули были надёжным источником электроэнергии, необходимы дополнительные элементы в системе: кабели, поддерживающая структура и, в зависимости от типа системы (соединённая с сетью, автономная или резервная), еще и электронный инвертор и контроллер заряда с аккумуляторной батареей. Такая система в целом называется солнечной фотоэлектрической системой, или солнечной станцией.

Основные типы солнечных электростанций:

  1. Автономные
  2. Сетевые безаккумуляторные
  3. Сетевые с аккумуляторами (гибридные)
  4. Портативные

типы солнечных электростанций

 

Автономные фотоэлектрические системы

В случае если нет подключения к сети, солнечные модули генерируют электричество для целей освещения, питания телевизора, радио, насоса, холодильника или ручного инструмента и т.п. Обычно, для хранения энергии используются аккумуляторные батареи, а в качестве резервного источника энергии применяется жидко-топливный электрогенератор. Это делает систему более сложной как в установке, так и в эксплуатации.

автономная фотоэлектрическая система
Рис.1. Автономная солнечная энергосистема для потребителей постоянного тока. 1.солнечные панели 2.контроллер 3.АБ 4.нагрузка

Самая простая система приведена на рисунке справа. В ней нет инвертора, поэтому она используется для питания нагрузки постоянного тока напряжением 12 или 24В. Если необходимо снабжать энергией нагрузку переменного тока напряжением 220В, в систему необходимо добавить батарейный инвертор (см. рис.3 ниже).

Автономная фотоэлектрическая система полностью независима от сетей централизованного электроснабжения. За исключением некоторых специальных применений, в которых энергия от солнечных батарей напрямую используется потребителями (например, водоподъемные установки, солнечная вентиляция и т.п.), все автономные системы должны иметь в своем составе аккумуляторные батареи. Энергия от аккумуляторов используется во время недостаточного прихода солнечной радиации или когда нагрузка превышает генерацию солнечных батарей.

АФЭС часто используются для электроснабжения отдельных домов. Малые системы позволяют питать базовую нагрузку (освещение и иногда телевизор или радио). Более мощные системы могут также питать водяной насос, радиостанцию, холодильник, электроинструмент и т.п. Система состоит из солнечной панели, контроллера, аккумуляторной батареи, кабелей, электрической нагрузки и поддерживающей структуры.

Такой тип системы идеально подходит тем, кто живет вдали от линий электропередачи или у кого нет возможности к ним подключиться. Эта опция позволяет производить энергию автономно и независимо от кого бы то ни было. С автономной системой аварии в электросетях (например, после ледяного дождя или урагана) вас больше не будут волновать.

Нужно понимать, что с автономной системой вам нужно следить за балансом энергии и не потреблять больше, чем генерируют ваши солнечные батареи или/и ветроустановка. Возможно, вам понадобится отказаться от некоторых, не особо нужных, приборов.

Типичный состав солнечной автономной энергетической системы описан здесь и здесь.

Преимущества
  • Может быть единственной возможностью получения электрической энергии в удаленной от ЛЭП местности
  • Может быть дешевле стоимости подключения к электросетям
  • Не нужно покупать электроэнергию — вы генерируете ее сами
  • Автономная система может быть спроектирована для питания отдельных потребителей. Например, отдельная система для питания насоса на удаленной от дома скважине или колодце, другая система для питания потребителей в доме и т.д.
Недостатки
  • Требует наличия аккумуляторов в системе, которые должны быть рассчитаны на хранение энергии в количестве, достаточном в случае нескольких пасмурных или безветренных дней. Для хранения аккумуляторов обычно требуется отдельное помещение
  • Аккумуляторы в автономной системе работают от 3 до 7 лет и потом требуют замены. Стоимость аккумуляторов может превышать стоимость солнечных батарей и других элементов системы.
  • Требуют квалифицированного обслуживания
  • Относительно дорогие
  • Много составляющих, выход одного элемента цепи электроснабжения приводит к выходу из строя всех системы
  • Требует услуг специалистов-профессионалов для проектирования и установки

На нашем сайте есть простая форма, которая может быть использована для расчёта автономной фотоэлектрической системы: для подсчёта количества необходимых модулей, ёмкости батареи и т.д.

Соединенные с сетью безаккумуляторные солнечные фотоэлектрические системы

howitworks типы солнечных электростанций,солнечные батареи,солнечное электроснабжениеЭтот относительно новый тип солнечной электростанции для загородного дома или дачи. Для работы солнечных батарей требуется соединённый с сетью инвертор. Такой тип системы становится все более популярным среди домовладельцев, так как он обеспечивает солнечной электроэнергией по минимальной цене и с максимальной надёжностью. В России особенным спросом пользуются сетевые фотоэлектрические инверторы, которые могут предотвращать отдачу излишков энергии в сеть.  При помощи такой системы можно обеспечить электроэнергией весь дом — обычно на типичный дом достаточно мощности солнечных батарей (и, соответственно, сетевых инверторов) от 2 до 5 кВт. Но сейчас все больше людей устанавливают солнечные батареи мощностью 10-15 кВт, в рамках Закона о микрогенерации.

Если объект подключен к сети централизованного электроснабжения, солнечные батареи могут использоваться для генерации собственного электричества. Избыток электрической энергии обычно отдается электросетям. Если используются специальные тарифы для солнечного электричества, то или устанавливаются 2 счетчика (один на генерацию, другой на потребление), или используется двунаправленный счетчик. Таким образом можно обеспечить не только нулевые расходы по затратам на электроэнергию в течение месяца, но и нулевое потребление электроэнергии за год (летом избыток энергии поставляется сетям, а зимой, при недостатке солнца, дом питается в основном от сетей) . К сожалению, по деньгам в РФ  вряд ли можно «выйти на ноль», т.к. излишки за пределами расчетного периода (месяца) поставляются в сеть по оптовой цене, а потребление всегда рассчитывается по розничной цене.

Соединённые с сетью фотоэлектрические системы обычно состоят из одного или многих модулей, инвертора, кабелей, поддерживающей структуры и электрической нагрузки. Есть 2 варианта таких систем — с аккумуляторами и без.

соединенная с сетью фотоэлектрическая система
Рис.2. Пример соединенной с сетью безаккумуляторной солнечной энергосистемы. 1.солнечные панели 2.инвертор 3.сеть 4.нагрузка

Безаккумуляторная соединенная с сетью фотоэлектрическая система является самой простой из всех систем. Она состоит из солнечных батарей (или ветроустановки, или микроГЭС) и специального инвертора, подключенного к сети. В такой системе нет аккумуляторов, поэтому они не могут использоваться в качестве резервных систем. Когда сеть пропадает, то и выработка электроэнергии солнечными батареями также прекращается. Это может быть ограничением такой системы, но основное ее преимущество — высокая эффективность, низкая цена (за счет отсутствия аккумуляторов и менее дорогого сетевого инвертора) и высокая надежность.

Сетевой инвертор используется для соединения фотоэлектрических панелей с сетью. Существуют также так называемые AC-модули, в которых инвертор встроен на задней части модуля. Солнечные панели могут быть установлены на крыше здания под оптимальным углом наклона с помощью поддерживающей структуры или алюминиевой рамы.

В системе меньше элементов, и все они обладают большой надёжностью, что делает стоимость установки и владения такой электростанцией гораздо ниже, чем в вариантах с аккумуляторами и аккумуляторными инверторами. 

В идеальном случае можно использовать взаимозачёт потреблённой и отданной в сеть энергии. В России такой вариант возможен в 2 случаях:

  1. если у вас есть старый счетчик с колесиком, который может крутиться в обратную сторону при отдаче излишков солнечной электроэнергии в сеть
  2. если вы присоединили вашу солнечную батарею к электросетям в рамках закона о микрогенерации. В этом случае в течение месяца отданная и потребленная энергия взаимозачитываются (сальдируются), а если вы в расчетном месяце отдали больше энергии, чем потребили, электросети обязаны у вас ее купить по оптовому тарифу рынка.  Конечно, этот тариф намного ниже розничного, поэтому лучше максимально потреблять солнечную энергию самостоятельно, не допуская больших отдачи сетям излишков к концу расчетного месяца.

При наличии излишков энергия отдается в сеть, а при недостатке — потребляется из сети за минусом солнечной генерации в данным момент. В странах, которые поддерживают развитие экологически чистой возобновляемой энергетики (Россия, к счастью, относится к ним с 2021 года), такой механизм называется net metering. 

В случае поломки вашей солнечной электростанции, у вас есть всегда «резервный» источник — электрическая сеть.  Поэтому соединенные с сетью солнечные системы очень надежны и выгодны. За последние годы стоимость солнечных батарей снизилась в разы. Уже сейчас стоимость электроэнергии от солнечной электростанции без аккумуляторов дешевле розничных тарифов на электроэнергию от россетей.  Срок окупаемости сетевых солнечных электростанций сейчас составляет всего несколько лет!

Типичный состав системы описан здесь.

Преимущества сетевой солнечной электростанции
  • Самая экономически эффективная и популярная в мире разновидность солнечной энергосистемы
  • Проста в работе
  • Почти не требует обслуживания
  • Может быть практически любой мощности и легко масштабируется
  • Работает параллельно с сетью. Если солнечной энергии не хватает, то недостающая часть берется из сети. Если есть излишки, то они могут отдаваться в сеть (при наличии «правильного» счетчика)
  • Энергоснабжающие организации могут платить потребителям, если они отдают излишки в сеть —  в РФ такой порядок действует с марта 2021 года.
Недостатки
  • Стоимость, по которой электросети будут покупать вашу энергию, может быть различной в зависимости от региона, а также быть меньше, чем розничная цена электроэнергии
  • Соединенные с сетью системы не будут работать при авариях в электросетях. Для соображений безопасности все фотоэлектрические сетевые инверторы прекращают работать при отсутствии опорного напряжения.

Гибридные соединенные с сетью солнечные системы

В гибридных системах есть несколько источников энергии. Это может быть сеть централизованного электроснабжения и солнечные батареи, и/или ветроустановки, генератор и т.п.  В гибридных системах обычно применяются аккумуляторные батареи, потому что они могут работать и при отсутствии энергии от центральных электросетей, то есть использоваться как резервные по отношению к электросетям.

Батарейная соединенная с сетью фотоэлектрическая система похожа на автономную систему. В ней также используются аккумуляторные батареи, но такая система одновременно подключена к сетям централизованного электроснабжения. Поэтому излишки, генерируемые солнечными батареями могут направляться в нагрузку или сеть (для этого необходимы специальные инверторы, которые могут работать параллельно с сетью, их часто называют «гибридными»). Если потребление превышает генерацию электричества солнечными батареями, то недостающая энергия берется от сети. Некоторые модели таких инверторов с зарядными устройствам могут давать приоритет для заряда аккумуляторов от источника постоянного тока (например, солнечного контроллера), тем самым снижая потребление энергии от сети для заряда аккумуляторов. В таких системах должен использоваться гибридный инвертор с функцией приоритетного использования солнечной энергии 

Существует разновидность батарейной соединенной с сетью системы, в которой вместо контроллеров заряда солнечных батарей применяются сетевые фотоэлектрические инверторы, соединенных к выходу ББП. Такую возможность имеют всего несколько моделей ББП, но общая эффективность системы за счет применения сетевых фотоэлектрических инверторов может быть намного выше, чем при применении контроллеров заряда АБ, особенно если основное потребление энергии приходится на дневное время.

В гибридных системах, в отличие от автономных, можно более гибко использовать аккумуляторы в зависимости от целей. А цели могут быть или максимальное использование энергии солнца, или максимальная надёжность электроснабжения. К сожалению эти режимы зачастую требуют противоположных алгоритмов работы.  Очень часто наши клиенты хотят максимально использовать энергию солнечных батарей даже при наличии сети в ущерб сроку службы аккумуляторов. Такие режимы мы не рекомендуем, и основные причины следующие:

  1. Нужно поддерживать максимальный заряд аккумуляторов по возможности всегда. Ведь вы не знаете точно, когда отключат электроэнергию. Конечно, можно предполагать, что после урагана или сильного снега или ледяного дождя вероятность отключения максимальная. Но кроме этих случаев бывают и другие. Поэтому нужно иметь на начало аварии в сетях максимально заряженные аккумуляторы.
  2. Чем меньше вы разряжаете аккумуляторы, тем дольше они прослужат. Это относится к свинцово-кислотным аккумуляторам. Стоимость электроэнергии, которую вы сэкономите используя вечером запасенную в аккумуляторах солнечную электроэнергию гораздо меньше, чем стоимость цикла работы аккумулятора. В итоге вы заплатите гораздо больше при замене выработавшего свой ресурс аккумулятора, чем сэкономите на электроэнергии. В случае с литиевыми аккумуляторами этот вопрос стоит не так остро, и в некоторых случаях можно сэкономить, используя запасенную в таких аккумуляторах энергию, но даже они имеют конечный ресурс по циклам. Ну и не забывайте про п. 1.

Если вы разряжаете аккумулятор до 20% от его номинальной емкости, это означает его глубокий разряд. Глубокие разряды сокращают срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов. Желательно поддерживать заряд аккумуляторов на уровне 80% и больше.  Использование гибридной системы электроснабжения позволяет добиться таких режимов работы аккумуляторов. При отсутствии солнца можно заряжать аккумуляторы от ветрогенератора или от сети.

Преимущества
  • Бесперебойное электроснабжение даже во время аварий на линиях электропередач
  • Излишки энергии в первую очередь сохраняются в аккумуляторах, а затем, если аккумуляторы уже не могут принять их,  передаются в сети
  • Имеет преимущества как сетевой, так и автономной электростанции
Недостатки
  • Стоит дороже
  • Требует экспертизы при настройке и квалифицированного обслуживания и эксплуатации
  • Более сложная, чем сетевая система
  • Требует услуг специалистов-профессионалов для проектирования и установки

Конфигурация резервной фотоэлектрической системы

Резервные солнечные системы используются там, где есть соединение с сетью централизованного электроснабжения, но сеть ненадежна. В случае отключения сети или недостаточного качества сетевого напряжения, для покрытия нагрузки используется солнечная система. 

В этом случае обычно требуются аккумуляторы, ББП или, в случае больших мощностей, другой источник — например генератор. В последнем случае, за счет солнечной энергии существенно сокращается потребление топлива во время перерывов в электроснабжении. В то время, когда сеть есть, обычно система работает как соединенная с сетью, и уменьшает потребление энергии от сети.

Система состоит из фотоэлектрических модулей, контроллера, аккумуляторной батареи, кабелей, инвертора, нагрузки и поддерживающей структуры.

Разновидности фотоэлектрических энергосистем
Рис. 3. Разновидности фотоэлектрических энергосистем

Портативная солнечная система электроснабжения

portable solar pv типы солнечных электростанций,солнечные батареи,солнечное электроснабжениеЭто самый простой и дешевый способ приобщиться к солнечной энергетике. Использует одну или несколько солнечных панелей и электронику, которые преобразуют солнечный свет в электрическую энергию переменного тока.

В едином боксе находятся солнечный контроллер, аккумулятор и инвертор. Можно подключать ваши устройства и солнечные панели непосредственно к этому переносному боксу.

Портативные системы обычно состоят из солнечной панели мощностью от 3 до 120Вт и имеют в своем составе аккумулятор емкостью от 7 до 40А*ч. В последнее время появились системы с литиевыми аккумуляторами, они намного удобнее комплектов со свинцовыми аккумуляторами. В том же размере можно получить в 3 раза большую емкость при весе в 2-3 раза меньшем.

Такой тип системы идеален для мобильных устройств, автодач, автомобилей, лодок, яхт и т.п. Также он подходит туристам и всем, кто любит путешествовать вдали от благ цивилизации.  Они могут обеспечить вас связью, доступом в интернет, светом, радио и т.п. в любой точке мира.

В нашем ассортименте есть такие переносные станции. См. тут

Преимущества
  • Можно легко переносить или перевозить
  • Легкая и простая система
  • Обычно очень надежная
  • Может быть спроектирована для специальных нужд — от маленькой системы  для зарядки гаджетов до более большой системы, питающей целый автодом или даже дачу
Недостатки
  • Ограниченная мощность. Обычно для электроснабжения загородного дома требуется большая солнечная батарея, которая устанавливается стационарно
  • Требует замены аккумуляторов так же, или даже чаще, как и в автономной система электроснабжения.

В зависимости от того, сколько денег вы хотите инвестировать в вашу систему электроснабжения с солнечными батареями, а также от того, сколько энергии вам нужно и нужно ли резервировать электроснабжение на случай аварий в электросетях, вы можете выбрать различный тип солнечной энергетической установки. Если вам нужно питать весь дом и максимально использовать экологически чистую энергию от Солнца, то, естественно, ваша солнечная электростанция будет больше и дороже, чем солнечная батарея для питания нескольких лапочек или бытовых приборов. Мы проектируем и устанавливаем оба типа таких систем — от вас просто нужно сделать нам заявку на бесплатный подбор оборудования.

Хотя умелый человек может сделать большую часть работы по установке системы, электрические соединения должны быть сделаны квалифицированным персоналом.

Эта статья прочитана 9623 раз(а)!

Продолжить чтение

  • 87
    Нужны ли солнечные батареи?Преимущества использования солнечных батарей в автономных и резервных системах электроснабжения Очень часто приходится сталкиваться с мнением, что применять солнечные батареи нецелесообразно, что они дороги и не окупаются. Многие думают, что гораздо легче поставить бензогенератор, который будет обеспечивать энергией ваш дом.…
  • 85
    Автономная солнечная электростанция - 4 главных элементаАвтономные фотоэлектрические энергосистемы Типы фотоэлектрических систем описаны на странице Фотоэлектрические системы. Рассмотрим более подробно один из видов - автономную ФЭС. Наиболее простая солнечная электростанция имеет на выходе низкое напряжение постоянного тока (обычно 12 или 24В). Такие системы применяются для обеспечения…
  • 82
    Фотоэлектрические комплектыФотоэлектрические комплекты: Состав Для того, чтобы использовать солнечную энергию для питания ваших потребителей, одной солнечной батареи недостаточно. Кроме солнечной батареи нужно еще несколько составляющих. Типичный состав автономного фотоэлектрического комплекта следующий: фотоэлектрическая батарея контроллер заряда аккумуляторной батареи аккумуляторная батарея провода, коннекторы,…
  • 73
    Солнечные батареи зимойЭффективность работы солнечных батарей и коллекторов зимой Солнечные батареи могут быть великолепной частью вашего дома. Они определённо позволяют экономить вам деньги в течение длительного срока и постоянно могут снижать ваши счета за электроэнергию. Мы все знаем, что солнечные батареи преобразуют…
  • 71
    Окупаемость солнечных батарейЕсть ли выгода от приобретения солнечных батарей? Узнайте, когда ваши вложения окупятся и начнут приносить прибыль Автор: Каргиев В.М., к.т.н. Ссылка на источник при перепечатке обязательна. Солнечные батареи часто рекламируются как способ сэкономить электроэнергию и сократить счета на электричество. Это…
  • 68
    Соединенные с сетью системыРассматриваются принципиальные схемы построения систем электроснабжения с солнечными батареями. Подключение солнечных батарей через сетевые инверторы к батарейным инверторам, через солнечные контроллеры заряда. Особенности различных систем и рекомендуемое оборудование.
Реклама

1 комментарий “Типы солнечных электростанций

  1. Темирсултанов Иса Альбертович Ответ

    Кто может расчитать на какую сумму купить установку солнечной батареи для одного дома где стоят два холодильника стиральная машина автомат бойлер на 100 литров телевизор и 20 лампочек и 20 резеток просьба да мне разяснения на это тел.892989991xx

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *