Учебный курс. Часть 3 — Солнечные станции домашнего и коммерческого типа.

Солнечные станции домашнего и коммерческого типа.

Данный материал разрешено использовать в учебных целях.

Солнечная электростанция представляет собой объект по генерации электроэнергии при помощи использования энергии солнца.

Работа электростанций может осуществляться в 3 режимах:

• автономный режим имеет место быть, когда солнечная электростанция не имеет доступа к другим источникам энергии, кроме как к солнечному излучению;
• резервный режим солнечной электростанции представляет собой особенность функционирования, при которой центральная сеть является основополагающим источником энергии, а солнечная электростанция — вспомогательным.
• гибридный режим работы предполагает сочетание использования энергии общей сети в дополнение к энергии, генерируемой солнечной электростанцией. Такой режим работы наиболее уместен, когда центральная сеть претерпевает перенапряжение или в ней наблюдаются сбои.

Производство электричества с использованием солнечных электростанций является на данный момент достаточно популярным направлением в возобновляемой энергетике. Данное производство позволяет обеспечить потребителя электрической энергией без привязки к общей сети, получая энергию от солнечного излучения и трансформируя ее в переменный ток.

К числу составляющих солнечной электростанции относятся:

• фотоэлектрические модули;
• контроллер заряда;
• инверторная установка;
• энергетический накопительный блок (батарея).

Бесперебойная работа солнечной электростанции обеспечивается при помощи работы всех этих составляющих в качестве единой системы.

Структурные компоненты СЭС

Рассмотрим более подробно составляющие части любой солнечной электростанции.

Солнечный модуль

Объединенный единый массив фотоэлектрических модулей является центром солнечной электростанции. Массив солнечных панелей полностью определяет объем генерируемой солнечной станцией электроэнергии.

Солнечная панель или ФЭМ производит трансформацию энергетического потока солнечных лучей в электрический ток. Коэффициент полезного действия обычного фотоэлектрического модуля находится в пределах 10-35 процентов. Усовершенствованные  модели могут показывать результаты КПД 45% и выше.

Принцип функционирования СЭС, основу которой составляют солнечные батареи, достаточно прост и понятен. Фотоэлектрические модули объединяются в единый массив, управление которого осуществляется социальным блоком СЭС. Солнечная батарея при достаточном количестве излучения генерирует постоянный электрический ток. Благодаря инверторной установке, он трансформируется в переменный и поставляется потребителю. Произведенный сверх нормы объём энергии, накапливается в аккумуляторной батарее. Фотоэлектрические модули подразделяются на несколько видов. Это разделение происходит на основе учета кремниевых соединений в составе панелей.

Выделяют три основных вида:

•  монокристаллические панели;
•  модули, состоящие из поликристаллов;
•  аморфные панели.

Следует отметить, что именно наличие кремниевых соединений в составе фотоэлектрического модуля делает возможным создание «p-n» перехода. Именно этот переход позволяет трансформировать солнечные лучи в электрическую энергию. 

Важным параметром эффективности солнечной панели является материал, из которого она состоит. Монокристаллические модули имеют наиболее продолжительный срок работы и отличаются высоким уровнем стабильности. Мощность такой солнечной панели на протяжении 20 лет работы снижается на 5-10 процентов. Среди минусов такого вида модулей можно выделить повышенную хрупкость и сниженные показатели механической прочности устройства. При этом, стоимость такого фотоэлектрического модуля является наиболее высокой из всех представленных видов.

Поликристаллические модули имеют меньшую стоимость, но при этом отличаются сниженной стабильностью выходной мощности. Коэффициент полезного действия таких модулей не превышает 30 процентов.

Новейшие научные методы дают возможность производить модули из соединений кремния аморфной структуры. Такие модули называются тонкопленочными. Срок эксплуатации таких солнечных панелей — порядка 10 лет. Коэффициент полезного действия при этом составляет 10%. В качестве плюсов аморфных панелей следует отметить низкую цену и небольшой вес модулей.

Контроллер заряда

Контроллером заряда называют одно из важнейших звеньев в составе солнечных электростанций, которое выполняет ряд специальных функций. Во-первых, контролёр производит регулировку напряжения, которое производится массивом фотоэлектрических панелей. Во-вторых, это устройство производит контроль над правильностью и продуктивностью заряда накопителя энергии. Это позволяет избежать повышения или понижения уровня заряда, сохранять его в рамках допустимой нормы.

Это устройство связывает фотоэлектрический модуль с накопителем энергии.

Функции контроллера заряда:

• осуществление подключения фотоэлектрического модуля для заряда аккумуляторной батареи в автоматическом режиме;
• произведение заряда накопителя энергии, включающего много стадий;
• осуществление отключения фотоэлектрического модуля после полного заряда батареи в автоматическом режиме;
• в случае превышения установленной нормы разряда аккумуляторной батареи, произведение отключения в автоматическом режиме;
• произведение переподключения нагрузки с целью заряда аккумуляторной батареи.

Все вышеуказанные функциональные особенности играют важную роль в процессе сохранения эффективности накопителя энергии, предотвращении его преждевременной поломки, что значительно снижает затратность обслуживания солнечной электростанции. Если на регулярной основе будет происходить перезаряд аккумуляторной батареи, то это приведет к закипанию электролита. Соответственно, будет происходить вспучивание  герметичной конструкции устройства. 

Противоположный процесс — неумеренно высокий уровень разряда батареи, также является опасным. Этот процесс способен привести к сульфатации пластин накопителя и его полному выходу из строя. Наиболее подвержены поломкам в случае неконтролируемого заряда-разряда аккумуляторные батареи на свинцово-кислотной основе. Они чаще всего и устанавливаются в традиционных солнечных системах.

Разновидности популярных контроллеров заряда:

• устройство с широтно-импульсной модуляцией;
• устройство с поиском точки максимальной мощности.

Разновидности контроллеров, которые использовались ранее, имели свойства отключать аккумуляторную батарею от фотоэлектрического модуля вызывая короткое замыкание.  Для фотоэлектрических модулей, которые не переносят закорачивание, применение данного типа контроллера было недопустимо. Это значительно ограничивало сферу их применения. 

Устройство с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией) отличается последовательностью процесса, которая позволяет заряжать аккумуляторную батарею на 100%. 

Выделяют четыре основные стадии процесса зарядки при помощи подобного контроллера:

1. Осуществление основного заряда. На данной стадии происходит передача аккумуляторной батарее всего объема электрического тока от модуля.
2. Осуществление поглощающего заряда. Эта стадия предполагает поддержание определенного уровня заряда батареи.  Таким образом, контроллер исключает возможность повышения температуры накопителя выше нормы и образования газов внутри конструкции. Количество поступающего электрического тока снижается в зависимости от того, насколько заряжен накопитель.
3. Осуществление поддерживающего заряда. На этой стадии контроллер позволяет сохранять заряд после того, как аккумуляторная батарея зарядилась на 100%.  Также осуществляется снижение поступающего тока во избежание перегрева.
4. Осуществление уравновешивающего заряда. Данная стадия становится возможной только для аккумуляторных батарей открытого типа. При заряде происходит выравнивание, сопровождающееся крупным выделением газа. Данный процесс предполагает образование водорода и кислорода. Чтобы аккумуляторная батарея не взорвалась, следует предоставить надлежащий уровень вентиляции и обезопасить устройство, разместив вдали от источника огня.

Большая часть устройств, осуществляющих контроль заряда, запрограммированы таким образом, чтобы использовать стандартные заводские настройки. Именно они и регулируют переключения режимов заряда-разряда. Лучше всего отдать предпочтение контроллерам, которые являются настраиваемыми. В них можно выбрать определённую ёмкость аккумуляторной батареи, показатели напряжения заряда, которые рекомендует производитель накопителя энергии.

Подбор контроллера заряда осуществляется в индивидуальном режиме конкретно для каждой СЭС. При этом учитываются параметры мощности фотоэлектрических панелей и нагрузки в целом. Прежде, чем ввести солнечные панели в эксплуатацию, стоит тщательно ознакомиться с руководством и техническим описанием для максимально удачного подбора контроллера.

Аккумулятор, солнечной электростанции также является очень важным звеном. Его функция заключается в накоплении и сохранении электроэнергии, которая была сгенерирована СЭС. Автономная система солнечных электростанции предполагает использование специальных аккумуляторных батарей, срок эксплуатации которых является наиболее продолжительным. 

АКБ

Накопитель энергии (аккумулятор) играет роль буфера, который аккумулирует электричество с использованием обратимость химических реакций. Циклический режим функционирования накопителя обусловлен происходящими в нём химическими процессами, обеспечивающими заряд и разряд. Процесс заряда подразумевает пропускание электрического тока в противоположном направлении процессу разряда. 

Если накопители объединяются в блоки, то их характеризуют как батареи.

Характеристикой накопители энергии в качестве основного параметра выступает емкость. Данный параметр представляет собой наибольший допустимый уровень заряда, который в состоянии выдержать накопитель определённого вида. С целью измерения емкости накопителя его следует разрядить на протяжении установленного времени до установленного показателя напряжения. 

Накопители энергии, которые применяют в энергосистемах разного вида, имеют ряд специфических отличий относительно:

• показателей номинального напряжения;
• размеров;
• емкостных характеристик;
• видов электролита;
• наличия ресурсных показателей;
• скорости произведения полного заряда;
• ценовой политики;
• показателей рабочих температур и т.д.

К накопителям электроэнергии в системах солнечных батарей существуют определенные требования:

1. Аккумулятор должен иметь высокую цикличность, то есть выдерживать как можно больше циклов заряда-разряда.
2. Предпочтение отдается устройствам, имеющим малый саморазряд.
3. Показатели зарядного тока должны быть высокими.
4. Аккумулятор для фотоэлектрической системы должен обладать достаточно широким диапазоном температурных режимов, в пределах которых осуществляется его эффективная работа.
5. Немаловажным аспектом является отсутствие специальных требований в обслуживании устройства.

Взяв во внимание все вышеперечисленные требования, были созданы накопители энергии глубокого разряда, которые подходят для разных видов систем электрического снабжения.

Для установки на фотоэлектрических станциях существует специальная модификация таких аккумуляторов под названием солар. Эти устройства имеют высочайшие ресурсные показатели во время работы по циклам.

Стартерный вид накопителя в данном режиме работы не является эффективным. Стартерные аккумуляторы не переносят режима глубокого разряда или заряда малым током. Кроме того, они отличаются повышенным уровнем саморазряда. 

Срок эксплуатации таких устройств сравнительно мал. В качестве штатного режима работы данные устройства используют кратковременный разряд при помощи большого тока с последующим восстановлением уровня заряда. Далее они переводятся в режим ожидания запуска стартера. Заряд аккумулятора в это время максимальный.

Для большей ясности можно сравнить эти виды аккумуляторов со спортсменами-бегунами. В данном случае накопитель стартерного типа является спринтером. Специализированная аккумуляторная батарея сравнима со спортсменом-марафонцем.

Наибольшей популярностью в данный момент пользуются накопители энергии на свинцово-кислотной основе. Их популярность оправдана сниженной удельной ценой 1 кВт/ч по сравнению с аналогичными устройствами. Такие накопители имеют выше коэффициент полезного действия и более широкий диапазон рабочих температур. К примеру, если показатели эффективности свинцово-кислотного накопителя составляют порядка 80%, то щелочной накопитель имеет по данным параметрам не больше 60 процентов. 

Некоторые характеристики щелочных аккумуляторов позволяют им превосходить свинцово-кислотные. Во-первых, щелочные накопители имеют больший ресурс в продолжительности эксплуатации. Во-вторых, существует шанс восстановить  работу такой батареи благодаря смене электролита. В-третьих, щелочные аккумуляторы могут эффективно функционировать при низких температурных показателях. При этом многие параметры этой разновидности накопителей делают их непригодными для использования фотоэлектрическими станциями. Среди них:

• низкий коэффициент полезного действия;
• сниженный уровень восприимчивости к зарядке при помощи малого тока.

Заключительным звеном составляющих солнечных электростанций является инверторная установка. Инвертором называют специальное оборудование для солнечной электростанции, которое осуществляет трансформацию постоянного электрического тока в переменный.  При этом происходит изменение параметров величины и частоты напряжения. 

Инвертор воспринимает электроэнергию, поступающую от накопителя через специальный вход.  Также инвертор воспринимает энергию, которая подается через контроллер от фотоэлектрических модулей. Основной функцией инвертора является преобразование постоянного тока в переменный. Именно переменный ток используется в дальнейшем для энергетического обеспечения жилого дома  или другого объекта энергопотребления. Инверторная установка подбирается по мощности, которая востребована бытовыми приборами. Измеряется мощность инвертора в ваттах. Наиболее популярными для использования в домашних солнечных электростанциях являются инверторы с синусоидальной формой выходного сигнала. С целью удовлетворения энергетических потребностей жилого объекта производительность инверторной установки должна быть в пределах 2-4 киловатт.

Чаще всего инвертор представлен в форме генератора периодического напряжения. Форма инверторной установки является приближенной к синусоидальной. В пределах фотоэлектрической станции инвертор выступает в качестве одного из центральных звеньев системы.

С учетом того факта, что коэффициент полезного действия фотоэлектрического модуля находится в пределах 30%, применение инверторной установки, имеющей малый коэффициент полезного действия, существенно уменьшит показатели эффективности солнечной электростанции. Такая комбинация делает работу СЭС экономически нецелесообразной и убыточной.

Инверторная установка в составе солнечной электростанции может работать как единое устройство или же  включаться в состав оборудования систем обеспечения бесперебойного питания.

Далее мы рассмотрим стандартные типы солнечных электростанций в зависимости от способов их функционирования.

Автономная СЭС

Солнечная электростанция, характеризующаяся автономным режимом работы, не имеющая связи с общей электрической сетью, называется автономной. Этот вид электростанций используются в тех случаях, когда возможность присоединения к линии электропередач отсутствует. Автономные солнечные электростанции нашли широкое применение в отдаленных регионах и стали альтернативным способом удовлетворения  энергетических нужд жилых объектов. Среди очевидных преимуществ солнечных электростанций автономного типа существенным недостатком является общая стоимость оборудования и монтажа, сложность в расчетах необходимых нагрузок.

Следует учесть, что в случае перебоев в работе автономной солнечной электростанции возобновить энергопотребление за счет использования общей сети будет невозможно. Мощность солнечной электростанции такого вида следует рассчитывать исходя из энергопотребления бытовых приборов жилого объекта. Это позволит полностью удовлетворить энергетические потребности дома.

Немаловажным является тот факт, что автономная солнечная электростанция должна полностью обеспечивать энергетические потребности жилого дома. То есть весь объем электроэнергии, который будут потреблять бытовые приборы, должен быть сгенерирован фотоэлектрическими панелями. В ночное время и при пасмурных погодных условиях энергопотребление дома будет обеспечиваться за счет работы аккумуляторной батареи.

Количество фотоэлектрических панелей для автономной солнечной электростанции должно рассчитываться с тем условием, что энергии должно полностью хватить на потребляемую мощность жилого дома и полную зарядку аккумуляторной батареи. Помимо энергетического обеспечения жилых объектов, такие солнечные электростанции могут использоваться с целью энергообеспечения мощного оборудования при проведении ремонтных и строительных работ в полевых условиях.

С целью увеличения коэффициента полезного действия и наиболее продуктивного использования электростанции необходимо разработать четкий план работы, позволяющий повысить показатели работоспособности системы. Для этого наиболее тщательно следует проработать такие аспекты:

• требуемая мощность в определённое время суток;
• какой объем энергии  может предоставить солнечная электростанция на данное время;
• какие показатели мощности могут быть предоставлены аккумулятором;
• какая будет конечная цена электричества, поступающая от всех структурных единиц солнечной электросистемы.

СЭС резервного электропитания

Во многих отдаленных от больших городов населенных пунктах не всегда бывает удовлетворительный уровень энергообеспечения. Частые перебои в работе сети  вынуждают искать альтернативные методы. Одним из таких методов является система электропитания.

Такой режим работы не подразумевает использование фотоэлектрических модулей на постоянной основе. Накопитель энергии (аккумулятор) заряжается на 100% и прибывает в режиме ожидания. Если же в общей сети  случается сбой или напряжение не соответствует требуемым параметрам, происходит подключение резервной системы питания. В этот момент инвертор занимается преобразованием постоянного тока от накопителя энергии в переменный. 

Бесперебойное энергоснабжение становится возможным именно благодаря такой схеме работы.  В качестве ограничения в данном режиме работы выступает ёмкость аккумуляторной батареи. Именно этот параметр определяет время подачи энергии из системы резервного питания. 

Резервная солнечная электростанция функционирует только в экстренных случаях, когда подача электроэнергии из общей сети становится невозможной.  Основным аспектом эффективности резервной системы питания является количество аккумуляторных батарей. 

Существует вариант устройства солнечной электростанции резервного типа, при котором процесс зарядки аккумуляторной батареи осуществляется в то время, когда фотоэлектрический модуль генерирует излишки электроэнергии. Чтобы аккумуляторная батарея не теряла заряд в процессе воздержания от перезарядки устройств системы, существует контроллер заряда. Он занимается регулировкой этих процессов. 

Функцией контроллера является отслеживание процесса обеспечения  установленного уровня заряда накопителя энергии. Это значительно увеличивает срок эксплуатации и продуктивной работы аккумуляторной батареи.

Солнечные электростанции сетевого типа

Сетевая СЭС  в качестве структурных компонентов включает в себя  сетевую инверторную установку и фотоэлектрические модули. Инвертор служит для осуществления процесса прямой трансформации постоянного тока, получаемого от фотоэлектрических модулей, в переменный ток. Следует отметить, что частота переменного тока при этом составляет 50 Гц, а напряжение 220 вольт.  Подключение инвертора производится параллельно общей сети. 

При этом, сгенерированная энергия поступает в электросеть и используется первоочередно. Если же солнечные панели вырабатывают недостаточное количество электричества,то энергетическое обеспечение дома осуществляется за счёт  энергии из сети. 

Сетевая СЭС  использует аккумулятор только в случае перебоев в питании. Это преимущество значительно снижает финансовые вложения потребителя.

Следует также обратить внимание на то, что произведенная фотоэлектрическими модулями электроэнергия поставляется потребителю посредством инвертора сразу после генерации.

Объем производимой энергии прямо пропорционален интенсивности солнечного излучения. Когда сетевая солнечная электростанция работает в тандеме с общей сетью, то в приоритете находится электричество, произведенное фотоэлектрическими панелями. Это означает, то при достаточном количестве инсоляции энергия из общей сети не используется абсолютно. Если же уровень инсоляции является недостаточным для обеспечения энергетических нужд жилого дома, то из сети поступает именно то количество энергии, которого недостает.

Основы застройки электростанции

Строительство солнечной электростанции предполагает предварительное создание программы. Такой подход позволяет создать четкий алгоритм, который будет детализировать каждый основной процесс в строительстве.

Важнейшими пунктами программы будут:

• территориальное согласование, то есть утверждение той местности, на которой будет располагаться солнечная электростанция;
• создание безопасных условий для работы  персонала и функционирования объекта в целом;
• разработка фонда строительства;
• произведение монтажа фотоэлектрических панелей;
• проведение монтажных работ по сбору конструкций;
• строительные работы на подстанциях;
• проведение электрических работ на указанном участке;
• подключение электростанции к общей сети;
• проведение тестирования и начало работы солнечной  электростанции.

Немаловажным аспектом в планировании строительства солнечной электростанции является управления ценой объекта. Проект СЭС будет считаться жизнеспособным, если расходы на его строительство будут продуманными и обоснованными.

Следует также отметить, что владельцы солнечных электростанций чаще всего прибегают к услугам компании-подрядчика, которая проводит работы по инжинирингу для дальнейшей проектировки и постройки объекта. Гарантийные обязательства в пределах соглашения между подрядчиком и владельцем СЭС предоставляются на фотоэлектрические панели, гарантию объема производства энергии, на мощность солнечной электростанции в целом.

Помимо этого, во время проведения монтажа обязательным условием является контроль качества выполненных работ.

Далее мы рассмотрим какой формат солнечной электростанции наиболее подходит для частного домовладения. 

Для энергетического обеспечения жилого дома и для реализации остатков энергии по зеленому тарифу наиболее подходящим типом СЭС будет сетевая.

Часто люди, интересующиеся процессом установки солнечных электростанций на территории частного дома, задаются вопросом о том, какова будет стоимость оборудования для жилого помещения, к примеру, площадью 100 квадратных метров.

Следует отметить, что цена оборудования имеет прямую зависимость не только от жилой площади. В данном случае применяется другой метод расчета.

Прежде чем принять решение об установке солнечной электростанции, место установки должен осмотреть специалист. Только он сможет дать заключение  о том, соответствуют ли технические условия электрических сетей монтажу солнечных модулей. Проводится оценка требуемой мощности в киловаттах на определенный жилой объект.

Максимальная разрешенная мощность домашней солнечной электростанции составляет 50 кВт. Это предельная граница, которая разрешена к покупке в Облэнерго. Если владелец дома решил установить солнечную электростанцию мощностью 50 кВт, то он должен подвести к жилому объекту кабель соответствующей мощности. В соответствии с указанными условиями в дальнейшем производится расчет всех технических параметров.

Следующим шагом в установке солнечной электростанции является монтаж оборудования и ввод в эксплуатацию целостной системы. Только после этого осуществляется документальное подтверждение и составление соглашения относительно поставки и реализации электричества Облэнерго. Затем необходимо открыть счет в банке, на который будут начисляться денежные средства, вырученные от продажи излишков электроэнергии.

Последним шагом в этом алгоритме является подключение зеленого тарифа и получение прибыли от домашней солнечной электростанции.

Процесс установки солнечной электростанции вместе с документальным оформлением может уложиться приблизительно в 30 дней. Сроки могут затягиваться если номинальная мощность энергетической сети частного дома составляет порядка 5-10 кВт. В таком случае владелец частного дома должен посетить РЭС и составить заявление, на основании которого соответствующие органы дадут разрешение на установку более мощного кабеля.

Немаловажным фактором, который интересует будущих владельцев солнечных электростанций, является срок окупаемости их вложений. В Украине, учитывая уровень инсоляции, эти строки могут варьироваться от 5 до 7 лет.  

Если в частном домовладении установить солнечную электростанцию мощностью 10 кВт, то срок окупаемости будет приблизительно 6-6,5 лет, если же мощность электростанции будет 30 кВт, то вложенные средства отобьются за 5-5,5 лет. 

Относительно доходов от солнечной электростанции частного характера, можно сказать, что это сумма находится в пределах 10000 гривен за 1 месяц.

Следует также отметить, что генерировать электроэнергию только с целью энергетического обеспечения своего дома не слишком выгодно. Сегодняшний зелёный тариф позволяет реализовывать остаточную энергию в сеть по цене, которая в 6-7 раз превышает цену потребленной.

Количество солнечного излучения наибольшим образом влияет на объем производимой энергии. К примеру, если Вы являетесь владельцем солнечной электростанцию в Закарпатье, то показатели инсоляции будут в пределах 1100 Вт. Если же солнечную электростанцию установить в частном доме в Одесской области, то эти показатели увеличатся до 1500 Вт. Чем более солнечным является регион, тем быстрее окупится проект.  

Период наибольшей солнечной активности, как правило, начинается с мая месяца и заканчивается в сентябре. Среднее значение объемов выработки электроэнергии солнечной электростанции в течение суток  составляет порядка 90 киловатт-часов.

Сколько же нужно фотоэлектрических модулей для солнечной электростанции мощностью 30 киловатт?

Если  учесть, что один солнечный модуль имеет мощность  250 Ватт, то для такой СЭС потребуется 120 модулей.  

Сейчас популярность набирает установка солнечных модулей  в многоквартирных домах. Единственным условием успешности такого мероприятия является наличие мощной проводки. Помимо этого, при проектировании солнечной станции такого типа учитывается площадь кровли объекта. Неудовлетворительные размеры крыши могут стать ограничивающим фактором. Фотоэлектрические модули имеют различную мощность, поэтому если площадь крыши невелика, отличным выходом будет установка более мощных панелей в меньшем количестве.

На данный момент государство оказывает всяческую поддержку владельцам домашних солнечных электростанций. Государственные банки, в том числе Ощадбанк, предлагает клиентам выгодные условия кредитования для покупки оборудования СЭС. 

Множество факторов в архитектуре жилого дома могут стать барьером для установки солнечной электростанции. Причиной тому может быть сложное построение кровли; ориентация скатов, неподходящая для установки панелей; неудовлетворительный уровень затенения; наличие помех (это может быть дымовая труба, вентиляционный выход или окно). Несмотря на вышеперечисленные факторы, возможность установить 30-киловаттную солнечную электростанцию все же присутствует.

Монтаж становится возможным, если на территории домовладения  присутствует участок, метраж которого позволяет установить фотоэлектрические модули именно на нём.

Повышенный интерес к наземным солнечным электростанциям возникает по причине часто встречающейся ограниченности в площади кровли. Среднестатический частный жилой объект, даже имеющий подходящую крышу, общая площадь которой достигает 100 квадратных метров, позволяет установить до 15 кВт номинальной мощности. 

Если на приусадебном участке установить фотоэлектрические модули, совокупная мощность которых составит 30 киловатт, прибыль от продажи электроэнергии составит порядка 5000 евро за 12 месяцев. Это при условии, что жилой объект будет потреблять порядка 5 сотен киловатт-часов за месяц. Время, за которое инвестиции в домашнюю солнечную электростанцию вернуться ее владельцу, составляет около шести лет.

Монтаж домашней солнечной электростанции не является усложненной задачей с технической точки зрения. Минимизация временных затрат, исключение неправильных расчетов и дефектов работы происходит за счёт привлечения профессиональных солар-инсталляторов. 

Важнейшими условиями, обязательными к соблюдению при монтаже солнечной электростанции на земельном участке, являются южная ориентированность фотоэлектрических модулей и исключения затеняющих объектов. Немаловажным фактором является также размещение фотоэлектрических модулей. Отсутствие возможности установки модулей в один ряд можно нивелировать при помощи внимательного отношения к плану и размещения рядов панелей таким образом, чтобы исключить взаимное затенение. Такой подход хоть и потребует большей площади, зато обеспечит большую продуктивность работы СЭС.

Частная солнечная электростанция, мощность которой составляет 30 кВт, в среднем занимает порядка 500 метров квадратных. Площадь также зависит от угла наклона модулей. 

Сложность монтажа наземной или крышной электростанции определяется  наличием типовых конструкций. Если на предварительном этапе проектирования электростанции, которая в дальнейшем будет располагаться на приусадебном участке, было произведено конструирование и проведены необходимые расчёты определённых нагрузок, то монтаж на местности займёт минимальное время. В этом случае проектирование будет состоять в определении оптимального местонахождения «столов», то есть несущих конструкций, которые будут удерживать непосредственно солнечные модули. Если же монтаж солнечных панелей производится на крыше здания, то расположение фотоэлектрических модулей и процесс составления полной комплектации оборудования занимает максимальное количество времени. 

Когда монтаж наземной солнечной электростанции производится при помощи оборудования, не являющегося типичными, то время строительства затягивается, а сам процесс намного усложняется.

Время монтажа солнечной электростанции на приусадебном участке  определяется рядом факторов:

• наличие подробного плана территории;
• особенности рельефа участка;
• наличие коммуникаций, находящихся под землёй;
• геологические условия регионов;
• предварительное согласование установленного местоположения несущих конструкций для фотоэлектрических модулей;
• установление общей мощности солнечной электростанции.

Если установка типовой конструкции стола невозможна, то некоторое время понадобится на процесс разработки индивидуальной конфигурации.

Типовая конструкция стола для установки солнечной панели представляет собой специальный профиль. Наиболее подходящий материал для создания несущих конструкций — оцинкованное железо или алюминий. Помимо веса фотоэлектрического модуля типовая несущая конструкция должна быть рассчитана на наличие дополнительных нагрузок. В процессе конструирования учитывается вероятность влияния снега, дождя и сильных порывов ветра на поверхность солнечной панели.

Наилучшим вариантом для создания несущего профиля для солнечных панелей является стальная конструкция. Для повышения показателей износостойкости конструкцию лучше обработать при помощи метода горячей оцинковки. Толстый слой цинка при этом не допустит появление ржавчины на протяжении долгих лет. Процесс оцинковки также надежно защитит места срезов конструкции.

Монтаж солнечной электростанции частного порядка осуществляется следующим образом:

• конструкции и детали транспортируют на приусадебный участок, где и будет происходить установка солнечной  электростанции;
• производится сборка компонентов по типу конструктора согласно требованиям сертификатов на проект.

Стоимость монтажных работ  по установке солнечной электростанции

 Цена монтажных работ варьируется в пределах 10% от общей сметы  солнечной электростанции. Следует отметить, что качество опорных установок напрямую влияет на продолжительность работы солнечной электростанции и безопасность финансовых вложений в будущее.  Профессиональные проектировщики могут значительно упростить процесс монтажа и сократить сроки строительных работ без ущерба для качества проекта. Таким образом, исполнителю монтажных работ на местности будет намного проще работать по предварительно разработанному плану, нежели импровизировать.

При монтаже наземной солнечной электростанции  ключевым моментом является фундамент. В качестве фундамента могут использоваться:

• балластные сооружения, состоящие из железобетонных блоков;
• традиционный фундамент, выполненный из бетона;
• специальная основа, сделанная посредством  закапывания свай из металла в грунт.

С точки зрения  скорости и технологичности  фундамент из металлических свай является наиболее подходящим.  Чтобы создать такое сооружение, необходимо использовать специальное оборудование и технику, которая обеспечит правильное внедрение свай в землю. Глубина, на которой должна находиться свая, составляет порядка полутора метров.

Создание такого фундамента при наличии необходимого технологического сопровождения может занять несколько часов.  Далее на такой основе может производиться монтаж конструкций.

Если же был выбран вариант с бетонным фундаментом, то монтажные  работы лучше отложить до следующего дня. Бетон требует определенного времени застывания. 

При условии готового фундамента, монтаж может занимать порядка нескольких суток. Такой срок проведения работ возможен при наличии типовых конструкций. Установка опор и монтаж фотоэлектрических модулей осуществляется достаточно быстро. Отдельным сектором работ с повышенной ответственностью является установка инверторов и подключение кабелей. Следует отметить, что эти мероприятия можно проводить одновременно с установкой солнечных панелей.

Монтаж солнечной электростанции, мощностью 30 кВт, можно осуществить при наличии профессионализма у работников на протяжении 4 дней. Этот процесс предполагает полный комплекс строительных работ и проведение настройки оборудования.

Если на предварительном этапе было проведено качественное проектирование, а подготовка к монтажным работам основывалась на наличии опыта и грамотном распределении обязанностей, то установка солнечной электростанции будет происходить в кратчайшие сроки и позволит исключить наличие дефектов.

Важно заметить, что эффективность солнечной электростанции частного дома возможно увеличить до 5% благодаря  креплениям, имеющим переменный угол. Такая особенность конструкции позволяет изменять угол наклона солнечного модуля посезонно. Владелец электростанции может производить эту манипуляцию самостоятельно в зимнее и летнее время.

Следует также выделить системы фасадного монтажа фотоэлектрических панелей. Данный вариант является наиболее подходящим для тех, кто предпочитает грамотное распределение жилой площади дома. Системы фасадного крепления разделяются на два типа: 

• те, которые монтируются непосредственно в фасад здания;
• те, которые прикрепляются путем навешивания конструкций.

Солнечные электростанции частного характера отличаются от коммерческих объемами генерируемой электроэнергии. Если солнечная станция, установленная в частном домовладении, имеет основную цель – энергообеспечение дома, то для коммерческой СЭС эта цель заключается в получении прибыли от продажи электроэнергии. Следует отметить, что частная СЭС также производит продажу электроэнергии в общую сеть, только в небольшом количестве.