Навчальний курс. Частина 3 – Сонячні станції домашнього і комерційного типу.

Сонячні станції домашнього і комерційного типу.

Даний матеріал дозволено використовувати в навчальних цілях.

Сонячна електростанція являє собою об’єкт по генерації електроенергії за допомогою використання енергії сонця.

Робота електростанцій може здійснюватися в 3 режимах:

• автономний режим має місце бути, коли сонячна електростанція не має доступу до інших джерел енергії, крім як до сонячного випромінювання;
• резервний режим сонячної електростанції є особливість функціонування, при якій центральна мережа є основним джерелом енергії, а сонячна електростанція – допоміжним.
• гібридний режим роботи передбачає поєднання використання енергії загальної мережі на додаток до енергії, що генерується сонячною електростанцією. Такий режим роботи найбільш доречний, коли центральна мережа зазнає перенапруження або в ній спостерігаються збої.

Виробництво електрики з використанням сонячних електростанцій є на даний момент досить популярним напрямом у відновлюваній енергетиці. Дане виробництво дозволяє забезпечити споживача електричною енергією без прив’язки до загальної мережі, отримуючи енергію від сонячного випромінювання і трансформуючи її в змінний струм.

До числа складових сонячної електростанції відносяться:

• фотоелектричні модулі;
• контролер заряду;
• інверторна установка;
• енергетичний накопичувальний блок (батарея).

Безперебійна робота сонячної електростанції забезпечується за допомогою роботи всіх цих складових в якості єдиної системи.

Структурні компоненти СЕС

Розглянемо більш докладно складові частини будь-якої сонячної електростанції.

Сонячний модуль

Об’єднаний єдиний масив фотоелектричних модулів є центром сонячної електростанції. Масив сонячних панелей повністю визначає обсяг генерується сонячної станцією електроенергії.

Сонячна панель або ФЕМ виробляє трансформацію енергетичного потоку сонячних променів в електричний струм. Коефіцієнт корисної дії звичайного фотоелектричного модуля знаходиться в межах 10-35 відсотків. Вдосконалені моделі можуть показувати результати ККД 45% і вище.

Принцип функціонування СЕС, основу якої складають сонячні батареї, досить простий і зрозумілий. Фотоелектричні модулі об’єднуються в єдиний масив, управління якого здійснюється соціальним блоком СЕС. Сонячна батарея при достатній кількості випромінювання генерує постійний електричний струм. Завдяки инверторной установці, він трансформується в змінний і поставляється споживачеві. Вироблений понад норми обсяг енергії, накопичується в акумуляторної батареї. Фотоелектричні модулі поділяються на кілька видів. Це поділ відбувається на основі врахування кремнієвих сполук у складі панелей.

Виділяють три основних види:

•  монокристалічні панелі;
•  модулі, що складаються з полікристалів;
•  аморфні панелі.

Слід зазначити, що саме наявність кремнієвих сполук у складі фотоелектричного модуля робить можливим створення «pn» переходу. Саме цей перехід дозволяє трансформувати сонячні промені в електричну енергію. 

Важливим параметром ефективності сонячної панелі є матеріал, з якого вона складається. Монокристалічні модулі мають найбільш тривалий термін роботи і відрізняються високим рівнем стабільності. Потужність такої сонячної панелі на протязі 20 років роботи знижується на 5-10 відсотків. Серед мінусів такого виду модулів можна виділити підвищену крихкість і знижені показники механічної міцності пристрою. При цьому, вартість такого фотоелектричного модуля є найбільш високою з усіх представлених видів.

Полікристалічні модулі мають меншу вартість, але при цьому відрізняються зниженою стабільністю вихідної потужності. Коефіцієнт корисної дії таких модулів не перевищує 30 відсотків.

Новітні наукові методи дають можливість виробляти модулі із з’єднань кремнію аморфної структури. Такі модулі називаються тонкоплівковими. Термін експлуатації таких сонячних панелей – близько 10 років. Коефіцієнт корисної дії при цьому становить 10%. Як плюсів аморфних панелей слід зазначити низьку ціну і невелика вага модулів.

Контролер заряду

Контролером заряду називають одне з найважливіших ланок у складі сонячних електростанцій, яке виконує ряд спеціальних функцій. По-перше, контролер робить можливим регулювання напруги, яке проводиться масивом фотоелектричних панелей. По-друге, цей пристрій робить можливим контроль над правильністю і продуктивністю заряду накопичувача енергії. Це дозволяє уникнути підвищення або зниження рівня заряду, зберігати його в рамках допустимої норми.

Це пристрій пов’язує фотоелектричний модуль з накопичувачем енергії.

Функції контролера заряду:

• здійснення підключення фотоелектричного модуля для заряду акумуляторної батареї в автоматичному режимі;
• створення заряду накопичувача енергії, що включає багато стадій;
• здійснення відключення фотоелектричного модуля після повного заряду батареї в автоматичному режимі;
• в разі перевищення встановленої норми розряду акумуляторної батареї, запуск відключення в автоматичному режимі;
• запуск перепідключення навантаження з метою заряду акумуляторної батареї.

Всі вищевказані функціональні особливості грають важливу роль в процесі збереження ефективності накопичувача енергії, запобігання його передчасної поломки, що значно знижує витратність обслуговування сонячної електростанції. Якщо на регулярній основі буде відбуватися перезаряд акумуляторної батареї, то це призведе до закипання електроліту. Відповідно, буде відбуватися спучування герметичній конструкції пристрою. 

Протилежний процес – без міри високий рівень розряду батареї, також є небезпечним. Цей процес здатний привести до сульфатації пластин накопичувача і його повного виходу з ладу. Найбільш схильні до поломок в разі неконтрольованого заряду-розряду акумуляторні батареї на свинцево-кислотній основі. Вони найчастіше і встановлюються в традиційних сонячних системах.

Різновиди популярних контролерів заряду:

• пристрій з широтно-імпульсною модуляцією;
• пристрій з пошуком точки максимальної потужності.

Різновиди контролерів, які використовувалися раніше, мали властивості відключати акумуляторну батарею від фотоелектричного модуля викликаючи коротке замикання. Для фотоелектричних модулів, які не переносять закорочування, застосування даного типу контролера було неприпустимо. Це значно обмежувало сферу їх застосування. 

Пристрій з ШІМ (широтно-імпульсною модуляцією) відрізняється послідовністю процесу, яка дозволяє заряджати акумуляторну батарею на 100%. 

Виділяють чотири основні стадії процесу зарядки за допомогою подібного контролера:

1. Здійснення основного заряду. На даній стадії відбувається передача акумуляторної батареї всього обсягу електричного струму від модуля.
2. Здійснення поглинання заряду. Ця стадія передбачає підтримку певного рівня заряду батареї. Таким чином, контролер виключає можливість підвищення температури накопичувача вище норми і освіти газів всередині конструкції. Кількість що надходить електричного струму змінюється в залежності від того, наскільки заряджений накопичувач.
3. Здійснення підтримання заряду. На цій стадії контролер дозволяє зберігати заряд після того, як акумуляторна батарея зарядилася на 100%. Також здійснюється зниження надходить струму, щоб уникнути перегріву.
4. Здійснення зрівноваження заряду. Дана стадія стає можливою тільки для акумуляторних батарей відкритого типу. При заряді відбувається вирівнювання, що супроводжується великим виділенням газу. Даний процес передбачає утворення водню і кисню. Щоб акумуляторна батарея не вибухнула, слід надати належний рівень вентиляції і убезпечити пристрій, розмістивши далеко від джерела вогню.

Велика частина пристроїв, які здійснюють контроль заряду, запрограмовані таким чином, щоб використовувати стандартні заводські настройки. Саме вони і регулюють перемикання режимів заряду-розряду. Найкраще віддати перевагу контролерам, які є налаштованим. У них можна вибрати певну ємність акумуляторної батареї, показники напруги заряду, які рекомендує виробник накопичувача енергії.

Підбір контролера заряду здійснюється в індивідуальному режимі конкретно для кожної СЕС. При цьому враховуються параметри потужності фотоелектричних панелей і навантаження в цілому. Перш, ніж ввести сонячні панелі в експлуатацію, варто ретельно ознайомитися з керівництвом і технічним описом для максимально вдалого підбору контролера.

Акумулятор, сонячної електростанції також є дуже важливою ланкою. Його функція полягає в накопиченні і збереженні електроенергії, яка була згенерована СЕС. Автономна система сонячних електростанції передбачає використання спеціальних акумуляторних батарей, термін експлуатації яких є найбільш тривалим. 

АКБ

Накопичувач енергії (акумулятор) грає роль буфера, який акумулює електрику з використанням оборотність хімічних реакцій. Циклічний режим функціонування накопичувача обумовлений відбуваються в ньому хімічними процесами, що забезпечують заряд і розряд. Процес заряду на увазі пропускання електричного струму в протилежному напрямку процесу розряду. 

Якщо накопичувачі об’єднуються в блоки, то їх характеризують як батареї.

Характеристикою накопичувачі енергії в якості основного параметра виступає ємність. Даний параметр є найбільший допустимий рівень заряду, який в змозі витримати накопичувач певного виду. З метою вимірювання ємності накопичувача його слід розрядити протягом встановленого часу до встановленого показника напруги. 

Накопичувачі енергії, які застосовують в енергосистемах різного виду, мають ряд специфічних відмінностей щодо:

• показників номінального напруги;
• розмірів;
• ємнісних характеристик;
• видів електроліту;
• наявності ресурсних показників;
• швидкості твори повного заряду;
• цінової політики;
• показників робочих температур і т.д.

До накопичувачів електроенергії в системах сонячних батарей існують певні вимоги:

1. Акумулятор повинен мати високу циклічність, тобто витримувати якомога більше циклів заряду-розряду.
2. Перевага віддається пристроїв, що мають малий саморозряд.
3. Показники зарядного струму повинні бути високими.
4. Акумулятор для фотоелектричної системи повинен мати досить широким діапазоном температурних режимів, в межах яких здійснюється його ефективна робота.
5. Важливим аспектом є відсутність спеціальних вимог в обслуговуванні пристрою.

Взявши до уваги всі перераховані вище вимоги, були створені накопичувачі енергії глибокого розряду, які підходять для різних видів систем електричного постачання.

Для установки на фотоелектричних станціях існує спеціальна модифікація таких акумуляторів під назвою Солар. Ці пристрої мають найвищі ресурсні показники під час роботи по циклам.

Стартерний вид накопичувача в даному режимі роботи не є ефективним. Стартерні акумулятори не переносять режиму глибокого розряду або заряду малим струмом. Крім того, вони відрізняються підвищеним рівнем саморозряду. 

Термін експлуатації таких пристроїв порівняно малий. В якості штатного режиму роботи цих компонентів використовують короткочасний розряд за допомогою великого струму з подальшим відновленням рівня заряду. Далі вони переводяться в режим очікування запуску стартера. Заряд акумулятора в цей час максимальний.

Для більшої ясності можна порівняти ці види акумуляторів зі спортсменами-бігунами. В даному випадку накопичувач стартерного типу є спринтером. Спеціалізована акумуляторна батарея є таким собі спортсменом-марафонцем.

Найбільшою популярністю в даний момент користуються накопичувачі енергії на свинцево-кислотній основі. Їх популярність виправдана зниженою питомою ціною 1 кВт / год порівняно з аналогічними пристроями. Такі накопичувачі мають вищий коефіцієнт корисної дії і більш широкий діапазон робочих температур. Наприклад, якщо показники ефективності свинцево-кислотного накопичувача складають близько 80%, то лужний накопичувач має за даними параметрами не більше 60 відсотків. 

Деякі характеристики лужних акумуляторів дозволяють їм перевершувати свинцево-кислотні. По-перше, лужні накопичувачі мають більший ресурс в тривалості експлуатації. По-друге, існує шанс відновити роботу такої батареї завдяки зміні електроліту. По-третє, лужні акумулятори можуть ефективно функціонувати при низьких температурних показниках. При цьому багато параметри цього різновиду накопичувачів роблять їх непридатними для використання фотоелектричними станціями. Серед них:

• низький коефіцієнт корисної дії;
• знижений рівень сприйнятливості до зарядки за допомогою малого струму.

Заключним ланкою складових сонячних електростанцій є инверторная установка. Інвертором називають спеціальне обладнання для сонячної електростанції, яке здійснює трансформацію постійного електричного струму в змінний. При цьому відбувається зміна параметрів величини і частоти напруги. 

Інвертор сприймає електроенергію, що надходить від накопичувача через спеціальний вхід. Також інвертор сприймає енергію, яка подається через контролер від фотоелектричних модулів. Основною функцією інвертора є перетворення постійного струму в змінний. Саме змінний струм використовується в подальшому для енергетичного забезпечення житлового будинку або іншого об’єкта енергоспоживання. Інверторна установка підбирається за потужністю, яка затребувана побутовими приладами. Вимірюється потужність інвертора у ВАТ. Найбільш популярними для використання в домашніх сонячних електростанціях є інвертори з синусоїдальною формою вихідного сигналу. З метою задоволення енергетичних потреб житлового об’єкта продуктивність инверторной установки повинна бути в межах 2-4 кіловат.

Найчастіше інвертор представлений в формі генератора періодичного напруги. Форма инверторной установки є наближеною до синусоїдальної. В межах фотоелектричної станції інвертор виступає в якості одного з центральних ланок системи.

З урахуванням того факту, що коефіцієнт корисної дії фотоелектричного модуля знаходиться в межах 30%, застосування инверторной установки, що має малий коефіцієнт корисної дії, істотно зменшить показники ефективності сонячної електростанції. Така комбінація робить роботу СЕС економічно недоцільною і збитковою.

Інверторна установка в складі сонячної електростанції може працювати як єдиний пристрій або ж включатися до складу обладнання систем забезпечення безперебійного харчування.

Далі ми розглянемо стандартні типи сонячних електростанцій в залежності від способів їх функціонування.

Автономна СЕС

Сонячна електростанція, що характеризується автономним режимом роботи, яка не має зв’язку із загальною електричною мережею, називається автономною. Цей вид електростанцій використовуються в тих випадках, коли можливість приєднання до лінії електропередач відсутня. Автономні сонячні електростанції знайшли широке застосування у віддалених регіонах і стали альтернативним способом задоволення енергетичних потреб житлових об’єктів. Серед очевидних переваг сонячних електростанцій автономного типу істотним недоліком є загальна вартість обладнання і монтажу, складність в розрахунках необхідних навантажень.

Слід врахувати, що в разі перебоїв в роботі автономної сонячної електростанції відновити енергоспоживання за рахунок використання загальної мережі буде неможливо. Потужність сонячної електростанції такого виду слід розраховувати виходячи з енергоспоживання побутових приладів житлового об’єкта. Це дозволить повністю задовольнити енергетичні потреби будинку.

Важливим є той факт, що автономна сонячна електростанція повинна повністю забезпечувати енергетичні потреби житлового будинку. Тобто весь обсяг електроенергії, який споживатимуть побутові прилади, повинен згенерувати фотоелектричними панелями. У нічний час і при похмурих погодних умовах енергоспоживання будинку буде забезпечуватися за рахунок роботи акумуляторної батареї.

Кількість фотоелектричних панелей для автономної сонячної електростанції має розраховуватися з тією умовою, що енергії має повністю вистачити на споживану потужність житлового будинку і повну зарядку акумуляторної батареї. Крім енергетичного забезпечення житлових об’єктів, такі сонячні електростанції можуть використовуватися з метою енергозабезпечення потужного устаткування при проведенні ремонтних і будівельних робіт в польових умовах.

З метою збільшення коефіцієнта корисної дії і найбільш продуктивного використання електростанції необхідно розробити чіткий план роботи, що дозволяє підвищити показники працездатності системи. Для цього найбільш ретельно слід опрацювати такі аспекти:

• необхідна потужність в певний час доби;
• який обсяг енергії може надати сонячна електростанція на даний час;
• які показники потужності можуть бути надані акумулятором;
• яка буде кінцева ціна електрики, що надходить від усіх структурних одиниць сонячної електросистеми.

СЕС резервного електроживлення

У багатьох віддалених від великих міст населених пунктах не завжди буває задовільний рівень енергозабезпечення. Часті перебої в роботі мережі змушують шукати альтернативні методи. Одним з таких методів є система електроживлення.

Такий режим роботи не має на увазі використання фотоелектричних модулів на постійній основі. Накопичувач енергії (акумулятор) заряджається на 100% і прибуває в режимі очікування. Якщо ж в загальній мережі трапляється збій або напруга не відповідає необхідним параметрам, відбувається підключення резервної системи харчування. У цей момент інвертор займається перетворенням постійного струму від накопичувача енергії в змінний. 

Безперебійне енергопостачання стає можливим саме завдяки такій схемі роботи. Як обмеження в даному режимі роботи виступає ємність акумуляторної батареї. Саме цей параметр визначає час подачі енергії з системи резервного живлення. 

Резервна сонячна електростанція функціонує тільки в екстрених випадках, коли подача електроенергії із загальної мережі стає неможливою. Основним аспектом ефективності резервної системи харчування є кількість акумуляторних батарей. 

Існує варіант пристрою сонячної електростанції резервного типу, при якому процес зарядки акумуляторної батареї здійснюється в той час, коли фотоелектричний модуль генерує надлишки електроенергії. Щоб акумуляторна батарея не втрачала заряд в процесі утримання від перезарядки пристроїв системи, існує контролер заряду. Він займається регулюванням цих процесів. 

Функцією контролера є відстеження процесу забезпечення встановленого рівня заряду накопичувача енергії. Це значно збільшує термін експлуатації і продуктивної роботи акумуляторної батареї.

Сонячні електростанції мережевого типу

Мережева СЕС в якості структурних компонентів включає в себе мережеву інверторну установку і фотоелектричні модулі. Інвертор служить для здійснення процесу прямої трансформації постійного струму, одержуваного від фотоелектричних модулів, в змінний струм. Слід зазначити, що частота змінного струму при цьому становить 50 Гц, а напруга 220 вольт. Підключення інвертора проводиться паралельно загальної мережі. 

При цьому, згенерувала енергія надходить в електромережу та використовується першочергово. Якщо ж сонячні панелі виробляють недостатню кількість електрики, то енергетичне забезпечення будинку здійснюється за рахунок енергії з мережі. 

Мережева СЕС використовує акумулятор тільки в разі перебоїв в живленні. Ця перевага значно знижує фінансові вкладення споживача.

Слід також звернути увагу на те, що вироблена фотоелектричними модулями електроенергія поставляється споживачеві за допомогою інвертора відразу після генерації.

Обсяг виробленої енергії прямо пропорційний інтенсивності сонячного випромінювання. Коли мережева сонячна електростанція працює в тандемі із загальною мережею, то в пріоритеті знаходиться електрику, вироблену фотоелектричними панелями. Це означає, то при достатній кількості інсоляції енергія із загальної мережі не використовується абсолютно. Якщо ж рівень інсоляції є недостатнім для забезпечення енергетичних потреб житлового будинку, то з мережі надходить саме ту кількість енергії, якого бракує.

Основи побудови електростанції

Будівництво сонячної електростанції передбачає попереднє створення програми. Такий підхід дозволяє створити чіткий алгоритм, який буде деталізувати кожен основний процес в будівництві.

Найважливішими пунктами програми будуть:

• територіальне узгодження, тобто твердження тієї місцевості, на якій буде розташовуватися сонячна електростанція;
• створення безпечних умов для роботи персоналу та функціонування об’єкта в цілому;
• розробка фонду будівництва;
• твір монтажу фотоелектричних панелей;
• проведення монтажних робіт по збору конструкцій;
• будівельні роботи на підстанціях;
• проведення електричних робіт на зазначеній ділянці;
• підключення електростанції до загальної мережі;
• проведення тестування та початок роботи сонячної електростанції.

Важливим аспектом в плануванні будівництва сонячної електростанції є управління ціною об’єкта. Проект СЕС буде вважатися життєздатним, якщо витрати на його будівництво будуть продуманими і обгрунтованими.

Слід також зазначити, що власники сонячних електростанцій найчастіше вдаються до послуг компанії-підрядника, яка проводить роботи з інжинірингу для подальшої проектування і будівництва об’єкта. Гарантійні зобов’язання в межах угоди між підрядником та власником СЕС надаються на фотоелектричні панелі, гарантію обсягу виробництва енергії, на потужність сонячної електростанції в цілому.

Крім цього, під час проведення монтажу обов’язковою умовою є контроль якості виконаних робіт.

Далі ми розглянемо який формат сонячної електростанції найбільш підходить для приватного домоволодіння. 

Для енергетичного забезпечення житлового будинку і для реалізації залишків енергії за зеленим тарифом найбільш підходящим типом СЕС буде мережева.

Часто люди, які цікавляться процесом встановлення сонячних електростанцій на території приватного будинку, задаються питанням про те, якою буде вартість обладнання для житлового приміщення, наприклад, площею 100 квадратних метрів.

Слід зазначити, що вартість устаткування має пряму залежність не тільки від житлової площі. В даному випадку застосовується інший метод розрахунку.

Перш ніж прийняти рішення про встановлення сонячної електростанції, місце установки повинен оглянути фахівець. Тільки він зможе дати висновок про те, чи відповідають технічні умови електричних мереж монтажу сонячних модулів. Проводиться оцінка необхідної потужності в кіловатах на певний житловий об’єкт.

Максимальна дозволена потужність домашньої сонячної електростанції становить 50 кВт. Це гранична межа, яка дозволена до покупки в Обленерго. Якщо власник будинку вирішив встановити сонячну електростанцію потужністю 50 кВт, то він повинен підвести до житлового об’єкту кабель відповідної потужності. Відповідно до вказаних умов в подальшому проводиться розрахунок всіх технічних параметрів.

Наступним кроком в установці сонячної електростанції є монтаж обладнання та введення в експлуатацію цілісної системи. Тільки після цього здійснюється документальне підтвердження і складання угоди щодо поставки та реалізації електрики Обленерго. Потім необхідно відкрити рахунок в банку, на який будуть нараховуватися кошти, виручені від продажу надлишків електроенергії.

Останнім кроком в цьому алгоритмі є підключення зеленого тарифу і отримання прибутку від домашньої сонячної електростанції.

Процес установки сонячної електростанції разом з документальним оформленням може вкластися приблизно в 30 днів. Терміни можуть затягуватися якщо номінальна потужність енергетичної мережі приватного будинку складає близько 5-10 кВт. У такому випадку власник приватного будинку повинен відвідати РЕЗ і скласти заяву, на підставі якого відповідні органи нададуть дозвіл на установку могутнішого кабелю.

Важливим фактором, який цікавить майбутніх власників сонячних електростанцій, є термін окупності їхніх вкладень. В Україні, з огляду на рівень інсоляції, ці рядки можуть варіюватися від 5 до 7 років.

Якщо в приватному домоволодінні встановити сонячну електростанцію потужністю 10 кВт, то термін окупності буде приблизно 6-6,5 років, якщо ж потужність електростанції буде 30 кВт, то вкладені кошти відіб’ються за 5-5,5 років. 

Щодо доходів від сонячної електростанції приватного характеру, можна сказати, що це сума знаходиться в межах 10000 гривень за 1 місяць.

Слід також зазначити, що генерувати електроенергію тільки з метою енергетичного забезпечення свого будинку не дуже вигідно. Сьогоднішній зелений тариф дозволяє реалізовувати залишкову енергію в мережу за ціною, яка в 6-7 разів перевищує ціну спожитої.

Кількість сонячного випромінювання найбільшим чином впливає на обсяг виробленої енергії. Наприклад, якщо Ви є власником сонячної електростанцію в Закарпатті, то показники інсоляції будуть в межах 1100 Вт. Якщо ж сонячну електростанцію встановити в приватному будинку в Одеській області, то ці показники збільшаться до 1500 Вт. Чим більше сонячним є регіон, тим швидше окупиться проект.

Період найбільшої сонячної активності, як правило, починається з травня місяця і закінчується у вересні. Середнє значення обсягів виробництва електроенергії сонячної електростанції протягом доби становить близько 90 кіловат-годин.

Скільки ж потрібно фотоелектричних модулів для сонячної електростанції потужністю 30 кіловат?

Якщо врахувати, що один сонячний модуль має потужність 250 Ватт, то для такої СЕС буде потрібно 120 модулів.

Зараз популярність набирає установка сонячних модулів в багатоквартирних будинках. Єдиною умовою успішності такого заходу є наявність потужної проводки. Крім цього, при проектуванні сонячної станції такого типу враховується площа покрівлі об’єкта. Незадовільні розміри даху можуть стати обмежуючим фактором. Фотоелектричні модулі мають різну потужність, тому якщо площа даху невелика, відмінним виходом буде установка могутніших панелей в меншій кількості.

На даний момент держава надає всіляку підтримку власникам домашніх сонячних електростанцій. Державні банки, в тому числі Ощадбанк, пропонує клієнтам вигідні умови кредитування для купівлі обладнання СЕС. 

Безліч чинників в архітектурі житлового будинку можуть стати бар’єром для установки сонячної електростанції. Причиною тому може бути складна побудова покрівлі; орієнтація схилів, невідповідна для установки панелей; незадовільний рівень затінення; наявність перешкод (це може бути димова труба, вентиляційний вихід або вікно). Незважаючи на перераховані вище фактори, можливість встановити 30-кіловатний сонячну електростанцію все ж таки присутня.

Монтаж стає можливим, якщо на території домоволодіння присутній ділянку, метраж якого дозволяє встановити фотоелектричні модулі саме на ньому.

Підвищений інтерес до наземним сонячним електростанціям виникає через часто зустрічається обмеженості в площі покрівлі. Середньостатистичний приватний житловий об’єкт, що навіть має відповідну дах, загальна площа яких становить 100 квадратних метрів, дозволяє встановити до 15 кВт номінальної потужності. 

Якщо на присадибній ділянці встановити фотоелектричні модулі, сукупна потужність яких складе 30 кіловат, прибуток від продажу електроенергії складе близько 5000 євро за 12 місяців. Це за умови, що житловий об’єкт буде споживати близько 5 сотень кіловат-годин за місяць. Час, за яке інвестиції в домашню сонячну електростанцію повернутися її власнику, становить близько шести років.

Монтаж домашньої сонячної електростанції не є ускладненою завданням з технічної точки зору. Мінімізація витрат часу, виняток неправильних розрахунків і дефектів роботи відбувається за рахунок залучення професійних Солар-інсталяторів. 

Найважливішими умовами, обов’язковими для дотримання при монтажі сонячної електростанції на земельній ділянці, є південна орієнтованість фотоелектричних модулів і виключення затінюють об’єктів. Важливим фактором є також розміщення фотоелектричних модулів. Відсутність можливості установки модулів в один ряд можна нівелювати за допомогою уважного ставлення до плану та розміщення рядів панелей таким чином, щоб виключити взаємне затінення. Такий підхід хоч і потребують більшої площі, зате забезпечує більшу продуктивність роботи СЕС.

Приватна сонячна електростанція, потужність якої складає 30 кВт, в середньому займає близько 500 метрів квадратних. Площа також залежить від кута нахилу модулів. 

Складність монтажу наземної або дахової електростанції визначається наявністю типових конструкцій. Якщо на попередньому етапі проектування електростанції, яка в подальшому буде розташовуватися на присадибній ділянці, було вироблено конструювання і проведені необхідні розрахунки певних навантажень, то монтаж на місцевості займе мінімальний час. У цьому випадку проектування буде полягати у визначенні оптимального місцезнаходження «столів», тобто несучих конструкцій, які будуть утримувати безпосередньо сонячні модулі. Якщо ж монтаж сонячних панелей виробляється на даху будівлі, то розташування фотоелектричних модулів і процес складання повної комплектації устаткування займає максимальну кількість часу. 

Коли монтаж наземної сонячної електростанції виробляється за допомогою обладнання, що не є типовими, то час будівництва затягується, а сам процес набагато ускладнюється.

Час монтажу сонячної електростанції на присадибній ділянці визначається цілою низкою чинників:

• наявність докладного плану території;
• особливості рельєфу ділянки;
• наявність комунікацій, що знаходяться під землею;
• геологічні умови регіонів;
• попереднє узгодження встановленого місця розташування несучих конструкцій для фотоелектричних модулів;
• встановлення загальної потужності сонячної електростанції.

Якщо установка типової конструкції столу неможлива, то деякий час знадобиться на процес розробки індивідуальної конфігурації.

Типова конструкція столу для установки сонячної панелі є спеціальний профіль. Найбільш підходящий матеріал для створення несучих конструкцій – оцинковане залізо або алюміній. Крім ваги фотоелектричного модуля типова несуча конструкція повинна бути розрахована на наявність додаткових навантажень. У процесі конструювання враховується ймовірність впливу снігу, дощу і сильних поривів вітру на поверхню сонячної панелі.

Найкращим варіантом для створення несучого профілю для сонячних панелей є сталева конструкція. Для підвищення показників зносостійкості конструкцію краще обробити за допомогою методу гарячого цинкування. Товстий шар цинку при цьому не допустить поява іржі протягом довгих років. Процес оцинковки також надійно захистить місця зрізів конструкції.

Монтаж сонячної електростанції приватного порядку здійснюється наступним чином:

• конструкції і деталі транспортують на присадибну ділянку, де і відбуватиметься установка сонячної електростанції;
• здійснюється складання компонентів по типу конструктора згідно з вимогами сертифікатів на проект.

Вартість монтажних робіт по установці сонячної електростанції

 Ціна монтажних робіт варіюється в межах 10% від загального кошторису сонячної електростанції. Слід зазначити, що якість опорних установок безпосередньо впливає на тривалість роботи сонячної електростанції і безпеку фінансових вкладень в майбутнє. Професійні проектувальники можуть значно спростити процес монтажу і скоротити терміни будівельних робіт без збитку для якості проекту. Таким чином, виконавцю монтажних робіт на місцевості буде набагато простіше працювати з попередньо розробленим планом, ніж імпровізувати.

При монтажі наземної сонячної електростанції ключовим моментом є фундамент. В якості фундаменту можуть використовуватися:

• баластні споруди, що складаються із залізобетонних блоків;
• традиційний фундамент, виконаний з бетону;
• спеціальна основа, зроблена за допомогою закапування паль з металу в грунт.

З точки зору швидкості і технологічності фундамент з металевих паль є найбільш підходящим. Щоб створити таку споруду, необхідно використовувати спеціальне обладнання і техніку, яка забезпечує правильне використання паль в землю. Глибина, на якій повинна знаходитися паля, становить близько півтора метрів.

Створення такого фундаменту при наявності необхідного технологічного супроводу може зайняти кілька годин. Далі на такій основі може здійснюватися монтаж конструкцій.

Якщо ж був обраний варіант з бетонним фундаментом, то монтажні роботи краще відкласти до наступного дня. Бетон вимагає певного часу застигання. 

За умови готового фундаменту, монтаж може займати близько кількох діб. Такий термін проведення робіт можливий при наявності типових конструкцій. Установка опор і монтаж фотоелектричних модулів здійснюється досить швидко. Окремим сектором робіт з підвищеною відповідальністю є установка інверторів і підключення кабелів. Слід зазначити, що ці заходи можна проводити одночасно з установкою сонячних панелей.

Монтаж сонячної електростанції, потужністю 30 кВт, можна здійснити при наявності професіоналізму у працівників протягом 4 днів. Цей процес передбачає повний комплекс будівельних робіт та проведення настройки обладнання.

Якщо на попередньому етапі було проведено якісне проектування, а підготовка до монтажних робіт ґрунтувалася на наявності досвіду і грамотному розподілі обов’язків, то установка сонячної електростанції відбуватиметься в найкоротші терміни і дозволить виключити наявність дефектів.

Важливо зауважити, що ефективність сонячної електростанції приватного будинку можливо збільшити до 5% завдяки кріпленням, які мають змінний кут. Така особливість конструкції дозволяє змінювати кут нахилу сонячного модуля посезонно. Власник електростанції може виробляти цю маніпуляцію самостійно в зимовий і літній час.

Слід також виділити системи фасадного монтажу фотоелектричних панелей. Даний варіант є найбільш підходящим для тих, хто вважає за краще грамотний розподіл житлової площі будинку. Системи фасадного кріплення поділяються на два типи: 

• ті, які монтуються безпосередньо в фасад будівлі;
• ті, які прикріплюються шляхом навішування конструкцій.

Сонячні електростанції приватного характеру відрізняються від комерційних обсягами генеруючої електроенергії. Якщо сонячна станція, встановлена в приватному домоволодінні, має основну мету – енергозабезпечення будинку, то для комерційної СЕС ця мета полягає в отриманні прибутку від продажу електроенергії. Слід зазначити, що приватна СЕС також здійснює продаж електроенергії в загальну мережу, тільки в невеликій кількості.