Инструкция к вашей будущей солнечной электростанции: принцип работы, компоненты, нюансы проектирования

Принятие Климатической доктрины и создание Реестра углеродных единиц стимулируют компании к снижению своего углеродного следа и внедрению экологически чистых технологий. В результате все больше российских компаний начинают уделять внимание экологической ответственности и эффективному использованию ресурсов в своих долгосрочных стратегиях развития.
В деятельности, направленной на устойчивое развитие, ключевую роль играет солнечная энергетика. Чем больше бизнес знает о солнечных электростанциях, тем легче сможет внедрить высокотехнологичные решения и успешнее использовать их для сокращения экологического воздействия, обеспечения энергонезависимости, снижения расходов на электроэнергию, повышения конкурентоспособности, укрепления своего имиджа и привлечения инвестиций. 
Рассмотрим, как устроены солнечные модули, из каких компонентов они состоят, какие есть достоинства и недостатки солнечных электростанций, а также что важно знать, чтобы получить максимальный КПД от системы, включая качество солнечных панелей, их эффективность, угол наклона и регулярное обслуживание.

Как работает солнечная электростанция

Фотоэлектрическая система — это специализированный объект, который вырабатывает электроэнергию из возобновляемых источников.

Существует два типа солнечных электростанций (СЭС), основанных на таких принципах работы:

1. Преобразующие солнечный свет в тепловую энергию, а потом уже в электричество. Тепловая энергия используется для нагрева теплоносителя, которое, в свою очередь, приводит в движение тепловые машины, такие как паровые и воздушные турбины, двигатели Стирлинга или термоэлектрические генераторы.
2. Преобразующие солнечный свет напрямую в электроэнергию.

ФЭС

Фотоэлектрические станции — это энергетические установки, основным компонентом которых выступают солнечные модули, состоящие из множества фотоэлектрических ячеек. Каждая ячейка создана на основе полупроводникового материала, чаще всего кремния, который при воздействии солнечного света высвобождает электроны, создавая электрический ток.

Фотоэлектрические солнечные электростанции чаще применяются по сравнению с другими типами СЭС, потому что они экономически привлекательны и универсальны: их можно использовать как для снабжения электроэнергией отдельных зданий, так и для создания крупных энергетических комплексов. Остановимся на них подробнее.

Какие виды ФЭС используются для коммерческих и промышленных целей

Сетевые

Подходят для объектов, которые имеют доступ к централизованной сети. Одно из главных преимуществ – сокращение расходов на электроэнергию. Примерно 40% времени нужды компании покрываются из собственно произведенной электроэнергии.

Когда производимой солнечными панелями энергии недостаточно для покрытия потребления, например, ночью или в пасмурную погоду, система автоматически переключается на получение электроэнергии из центральной сети.

Сетевые солнечные станции работают по смешанной схеме. Это означает, что часть потребляемой энергии может поступать из солнечных панелей, а часть — из центральной сети.

Излишки электроэнергии, произведенной в солнечную погоду, могут быть поставлены в сеть. Это позволяет владельцам такого источника энергии как СЭС получать доход или использовать стоимость произведенной энергии в зачет счетов потребления из сети.

Автономные гибридные электростанции

Эти солнечные энергетические установки не подключены к центральной сети и работают полностью независимо. Они часто используются в удаленных или труднодоступных местах, где подключение к сети невозможно или экономически нецелесообразно. Они комплектуются аккумуляторами, которые хранят избыточно произведенную энергию и отдают ее по мере необходимости.

Кроме того, в гибридных гелиостанциях фотоэлектрические панели комбинируются с другими источниками энергии: в первую очередь, с дизельными генераторами, но также с ветряными установками, а иногда даже с гидроэнергетическими системами и биомассовыми генераторами. Дополнительный источник энергии увеличивает общую мощность системы, а также автоматически запускается, когда фотоэлектрические панели не производят достаточно электроэнергии.

Дизель-солнечные электростанции особенно рекомендованы для обеспечения стабильного электроснабжения в удаленных районах или местах с ограниченным доступом к централизованной энергосети. В течение дня солнечные панели генерируют электричество, которое может напрямую использоваться для питания потребителей или сохраняться в аккумуляторах для последующего использования. В периоды, когда солнечной энергии недостаточно — например, ночью или в условиях низкой освещенности — дизельные генераторы автоматически запускаются, обеспечивая непрерывное питание. Такой подход не только улучшает КПД СЭС, но и значительно снижает расход топлива и эксплуатационные расходы.

Из чего состоят фотоэлектрические станции

Рассмотрим, что нужно для того, чтобы солнечная электростанция была функциональной системой, способной преобразовывать солнечную энергию в электрическую и интегрировать ее в централизованную сеть или использовать для автономных нужд.

1. Солнечные панели
   Основной элемент ФЭС. Они состоят из множества фотоэлектрических ячеек, которые генерируют постоянный электрический ток, когда на них падает солнечный свет.

   
   

2. Инверторы
   Преобразуют постоянный ток, создаваемый фотоэлектрическими ячейками, в переменный, который может использоваться в ваших сетях.

   
   

3. Монтажные системы
   Крепления, структуры и поддерживающие конструкции, которые удерживают солнечные панели на месте, обеспечивая их правильное положение и угол наклона.
   Компания «Юнигрин Энерджи» на этапе проектирования качественно подходит к определению угла наклона, который обеспечивает максимальную выработку энергии, что позволяет нам сделать все возможное, чтобы вы получили максимум от своей солнечной электростанции.

   
   

4. Электрическое оборудование
   Распределительные коробки постоянного тока, шины переменного тока, провода, разъемы, выключатели и защитные предохранители, необходимые для подключения солнечных панелей к электрической сети и обеспечения безопасности и надежности работы системы.

   
   

5. Оборудование для мониторинга и управления
   Экраны, на которые в режиме реального времени выводятся данные о производстве энергии, эффективности работы панелей и других параметрах. Системы, которые позволяют проводить диагностику и анализировать данные для оптимизации работы и предотвращения возможных проблем.
   Если это автономная гибридная станция, то в состав солнечной электростанции будут дополнительно включены такие компоненты:

• Аккумуляторные батареи
  Они сохраняют избыточную энергию, которую произвели солнечные панели или ветряные установки. Это дает возможность использовать электроэнергию в те моменты, когда ее выработка снижена. Применение аккумуляторных батарей помогает поддерживать стабильное энергоснабжение и повышает надежность всей системы.

• Контроллеры и системы управления
  Отвечают за управление зарядом и разрядом аккумуляторов, автоматическое переключение между различными источниками энергии в зависимости от текущих условий. Они также могут координировать работу различных источников для оптимального использования ресурсов. Конструкция сетевой солнечной электростанции включает в себя smart-счетчики, которые предназначены для запрета выдачи избыточной электроэнергии в сеть.

Как проектируются фотоэлектрические солнечные электростанции

Работа начинается с глубокого понимания потребностей вашего предприятия, стратегических целей проекта и анализа экономической эффективности проекта: расчёта окупаемости, оценки инвестиций и прогнозирования доходов от генерации электроэнергии. 
Такой подход к проектированию солнечных электростанций помогает создать индивидуальное решение, которое будет точно соответствовать вашим требованиям — и тем, что есть на сегодняшний день, и тем, что возникнут в будущем.

Технико-экономические особенности таких объектов требуют тщательного планирования и выбора оптимальных месторасположений для максимальной эффективности производства электроэнергии. Место размещения солнечной электростанции важно выбрать с учетом всех условий: площади для размещения солнечных панелей, количества солнечных дней, эффективных солнечных часов, затенения от высоких зданий, возможностей технологического присоединения, необходимой мощности солнечных электростанций сейчас и в будущем.

В случае гибридной СЭС — какой вид топлива будет использоваться для резервного генератора в зависимости от доступности и стоимости топлива, а также от экологических и экономических соображений. На месте нужно провести инженерные испытания, геологические изыскания, топографические работы и другие исследования.

Над каждым этапом проекта должны работать высококвалифицированные и опытные специалисты, которые могут объяснить принципы размещения солнечных электростанций, плюсы и минусы каждого варианта, обосновать свои предложения, найти наилучшие решения для ваших задач и составить детальный план работ. До начала работы смета должна быть полностью посчитана, выгоды понятны, цены зафиксированы и неизменны до окончания проекта.

Что важно сделать, чтобы получить максимальный КПД от солнечных электростанций

Строительство солнечных электростанций должно быть основано на таких ключевых аспектах, которые помогут обеспечить максимальную эффективность вашей солнечной электростанции:

1. Качественные материалы и передовые технологии
   Солнечные панели с проверенной эффективностью: высоким КПД, хорошей производительностью при высоких температурах и в условиях слабого освещения, длительным сроком эксплуатации. Современные инверторы с низкими потерями при преобразовании постоянного тока в переменный.
   
   

2. Грамотное размещение панелей
   Выбор подходящего места с учетом всех климатических факторов и избежание затенения.
   
   

3. Профессиональный монтаж и настройка
   Точная настройка угла наклона и ориентации панелей для максимального захвата солнечного излучения. Надежные и долговечные крепежные системы, устойчивые к ветровым и снеговым нагрузкам, коррозии

   
   

4. Регулярное обслуживание и мониторинг
   При необходимости можно внедрить систему автоматической очистки.
   
   

5. Соответствие высоким стандартам качества
   Это обеспечивается подробным регламентом контроля качества на каждом этапе реализации проекта.
   

Компания «Юнигрин» специализируется на использовании передовых технологий и имеет богатый опыт в разработке и реализации солнечных электростанций. У нас свыше 100 реализованных проектов, включая проекты крупной мощности (1.9 ГВт портфель проектов по строительству СЭС, 3.5 ГВт портфель проектов до 2027 года).

Мы знаем, как построить СЭС, какое оборудование использовать, чтобы солнечные электростанции стали мощным инструментом для повышения эффективности и конкурентоспособности вашего бизнеса.

Мы готовы помочь вам разработать и внедрить индивидуальное решение, которое будет максимально отвечать вашим потребностям и целям.