Яка площа потрібна для сонячної електростанції?

Одне з найбільш популярних питань, які задають інвестори перед прийняттям рішення щодо будівництва своєї сонячної електростанції, залишається питання потрібної площі для встановлення певної потужності сонячних батарей. Також не менш популярним є зворотнє – яка потужність може бути розміщена на даху або земельній ділянці певного розміру. І ці питання не стають менш актуальними навіть з урахуванням стрімкого розвитку ринку сонячної енергетики України останніми роками. Причина в тому, що технології безперервно розвиваються, а пропорції “потужність/площа”, які ще вчора були актуальними та вірними вже сьогодні виявляються застарілими і нерелевантними. В будь-якому випадку сонячні батареї все активніше вбудовуються в енергетику нашої країни як надійне і ефективне джерело екологічно чистої електричної енергії.

Вільний розмір території, яку можливо і потрібно використати для встановлення сонячної електростанції – це один з ключових параметрів, який зазвичай уважно аналізується спеціалістами ще на початкових етапах моделювання та проектування ФЕС. Очевидно, що цей параметр знаходиться в безпосередній залежності від запланованої потужності сонячної електростанції. Наприклад, щоб розмістити сонячну електростанцію потужністю 10 кВт, можливо використати 27 сонячних модулів потужністю 375 Вт, які будуть встановлені на площі 50-60 кв.м. Але у відповідності до конкретної модифікації сонячної електростанції до цієї площі, можливо, треба буде додати ще технологічні проходи, а також витримати необхідні відстані між сонячними батареями, щоб виключити їх взаємне затінення. Таким чином, при розрахунках необхідно враховувати кілька факторів:

• Географічне розташування та навколишні об’єкти навколо вашої майбутньої фотоелектричної системи.
• Варіант монтажу сонячних батарей – чи будуть застосовуватись стаціонарні металоконструкції з фіксованим кутом нахилу або проєктом буде передбачене встановлення рухомих трекерних систем (сонячних трекерів).
• Кут нахилу до горизонту, під яким будуть розміщені на конструкціях сонячні фотоелектричні модулі.
• Орієнтація у просторі робочої поверхні сонячних батарей (на південь або на схід-захід).

Сонячна електростанція на похилих дахах будівель і споруд

Розглянемо для початку найпростіший випадок – розміщення сонячних батарей на даху приватного будинку. Оскільки поверхня покрівлі зазвичай має свій кут нахилу, то є сенс встановлювати фотоелектричні панелі прямо на ній, звичайно, за умови відсутності зовнішніх затінень і правильної орієнтації будинку по сторонах світу. При такому розміщенні також вирішується проблема взаємного затінення, а займана сонячними батареями площа буде мінімальною. Залежно від розміру і ККД використовуваних сонячних батарей сонячна електростанція потужністю 10 кВт, розташована на похилому даху, займає площу до 75 кв.м.

Сонячна електростанція на плоских дахах

Монтаж сонячних електростанцій на плоскому даху є варіантом, що найчастіше використовується для більших споруд як склади, торгові та офісні будівлі, тощо. Для збільшення механічної надійності конструкції при встановленні сонячних батарей на таких покрівлях застосовують кути нахилу близько 10-15 градусів. Причин для цього досить прості:

• Невеликий кут нахилу площини сонячних батарей зменшує так звану парусність (тобто нівелює вітрове навантаження), що дозволяє в результаті знизити вагу конструкції. В результаті зменшується додаткове навантаження на несучі конструкції будівлі, а потрібна інвестиція в опорні конструкції відповідно здешевлюється.
• Менші значення кутів нахилу дозволяє уникати затінення рядів сонячних батарей у випадку їх більш щільного розміщення, тим самим також зменшуючи займану сонячної електростанцією площу, що важливо, з огляду на обмеженість наявних дахів.

За розрахунками, для установки сонячної електростанції потужністю 10 кВт на плоскому даху буде потрібно приблизно 100-120 кв.м.

Перспективи подальшого розвитку дахових сонячних електростанцій навіть без застосування «зеленого» тарифу базуються на основній перевазі таких СЕС – електроенергія виробляється там, де вона споживається, і тоді, коли вона необхідна.

Наземні сонячні електростанції

При наявності достатньої площі вільних наземних територій, самим раціональним та ефективним способом є монтаж сонячних батарей під кутом, близьким до оптимального значення з урахування фактичної географічної широти місцевості. Такий спосіб встановлення фотомодулів дозволяє збільшити сумарне вироблення електроенергії і прискорити термін повернення інвестицій. Розташування сонячної електростанції на земельних ділянках з монтажем сонячних батарей під оптимальними кутами – це відмінний варіант як для СЕС промислового призначення, так і для менш потужних комерційних наземних фотоелектричних систем.

Існує кілька варіантів оптимізації розташування сонячних батарей та вибору їх кутів нахилу при наземному будівництві сонячних електростанцій:

• Оптимальний фіксований кут нахилу – розраховується таким чином, щоб гарантувати максимальний досяжний обсяг генерації електроенергії обраним фотоелектричним обладнанням протягом всього року. Такий спосіб найчастіше використовується при будівництві наземних комерційних сонячних електростанцій.
• Кут нахилу, який зафіксований в положенні, найбільш оптимізованому для експлуатації під час зимового сезону з низьким розташуванням сонячного диску над горизонтом. Такий спосіб використовується проєктувальниками у випадках встановлення сонячних батарей як складових систем резервного електроживлення для покриття великої пікового споживання електроенергії саме в зимовий період.
• Кут нахилу, що зафіксований в просторі в положенні, найбільш ефективному для експлуатації в літньому сезоні. Такий варіант монтажу обирають для об’єктів, які потребують живлення переважно в літній період – дачі, пансіонати, будинки відпочинку і інші, для яких можливо знехтувати споживанням електроенергії в зимові місяці.
• Встановлення сонячних батарей на конструкції, які спроектовані таким чином, щоб мати можливість змінювати положення кута нахилу фотопанелей 2 рази в рік (або кілька разів за необхідністю). Такий спосіб дозволяє забезпечити максимальні обсяги генерації через те, що кут встановлюється в залежності від сезону – зимового або літнього. Такий варіант підходить для застосування в комерційних сонячних електростанціях, якщо є необхідні ресурси для періодичної зміни орієнтації сонячних батарей.
• Встановлення сонячних батарей в межах однієї сонячної електростанції під різними кутами нахилу (як приклад – орієнтація «схід-захід») дозволяє знизити займану площу і більш ефективно збалансувати профіль генерації з добовим профілем електроспоживання. Такі системи кріплення сонячних батарей дуже часто застосовується в агровольтаїці (наземні сонячні системи) та для плоских дахів.
• Одноосьова рухома трекерна система дозволяє відстежувати положення сонця та допомагає збільшити генерацію електроенергії на 20-30% (при супроводі переміщення сонця протягом світлового дня) або на 10% (при відстеженні середньорічного переміщення) в порівнянні з закріпленням сонячних батарей на фіксованих нерухомих металоконструкціях.
• Двоосьова рухома трекерна система дозволяє збільшити генерацію електроенергії на 30-40%, якщо порівнювати її з сонячними батареями, встановленими під фіксованим кутом на стаціонарних металоконструкціях.

Кожен з наведених способів розміщення фотоелектричних модулів у просторі має свої плюси та мінуси. Наприклад, застосуванням рухомих трекерних систем дозволяє значно збільшити електрогенерацію, але з іншого боку для розміщення тієї самої потужності для динамічної системи потрібно набагато більше площі. До того ж, крім збільшення витрат на будівництво сонячної електростанції, трекерна система буде вимагати більших витрат на подальше технічне обслуговування. Крім того, застосування фіксованого кута нахилу в СЕС на стаціонарних конструкціях дозволяє зменшити і початкові інвестиції, і операційні витрати на подальше технічне обслуговування.

Найпопулярнішим способом поки що залишається фіксація кута нахилу сонячних батарей в положенні, яке забезпечує найбільшу генерацію електроенергії в рік . В такому випадку, в зимовий час генерація буде менше можливої для більших кутів. Якщо фотоелектрична системи потрібна для резервного або автономного енергозабезпечення об’єкта, то необхідно також передбачати можливість отримання додаткової кількості електроенергії в зимовий період.

При встановленні сонячної батарей на конструкціях з фіксованим оптимальним кутом (для нашої країни оптімум розміщується в діапазоні від 25 до 35 градусів) для встановлення електростанції потужністю 10 кВт потрібно зайняти площу близько 170-200 кв.м. У випадку коли ваша наземна сонячна електростанція побудована з використанням одноосьових рухомих трекерів, то для встановлення сонячних батарей потужністю 10 кВт буде потрібно більше території. Це викликано тим, що в трекерної системі протягом дня значення кута нахилу змінюються в залежності від руху сонця. Тому в ранкові та вечірні години, поки ще сонце знаходиться низько над горизонтом, для досягнення умов оптимальної освітленості поверхні сонячних батарей, кут нахилу може досягати значення в 50-55 градусів. Відповідно, щоб уникнути взаємного затінення фотомодулів, відстань між сусідніми рядами трекерів необхідно збільшувати.

Застосування двухвісних рухомих трекерних конструкцій дозволяє тримати кути нахилу площин сонячних батарей в більш широкому діапазоні значень, але при цьому необхідно використати під будівництво більше неземної територію. Для цього типу сонячних електростанцій площа, необхідна для правильного встановлення всього обладнання, буде максимальною. Таким чином, наземна сонячна електростанція з використанням двохосьових сонячних трекерів займатиме територію приблизно вдвічі більшу, ніж для випадку застосуванням звичайних стаціонарних металоконструкцій, що забезпечують фіксований кут нахилу сонячних батарей.

Для отримання професійної консультації або більш детальних розрахунків щодо вибору найбільш раціонального варіанту розміщення сонячної електростанції, будь ласка, звертайтеся в компанію Авенстон. Кваліфіковані інженери-проектувальники, з урахуванням конкретних особливостей місцевості і побажань щодо вашого проєкту, розрахують оптимальний спосіб монтажу сонячних батарей.

Послуги Авенстон

Сонячні електростанції – це одна з ключових та багаторазово підтверджених на практиці компетенцій для компаній, що входять в групу Авенстон. Ми надаємо всі необхідні послуги для проєктів сонячної енергетики, починаючи від етапу девелопменту або передпроєктних вишукувань і закінчуючи сервісним обслуговуванням вже побудованих фотоелектричних станцій або систем. Всі етапи реалізації подібних проєктів виконуються нами самостійно або із залученням ретельно відібраних партнерів. В останньому випадку, всі ключові процеси управляються і контролюються штатними менеджерами проєктів Авенстон. В переліку наших сонячних проєктів є велика кількість спроєктованих і побудованих промислових сонячних електростанцій, комерційних сонячних електростанцій та домашніх сонячних електростанцій. Якщо у вас є плани по будівництву власної сонячної електростанції будь-якого типу і розміру, будь ласка, звертайтеся в компанію Авенстон. Ми з великим задоволенням допоможемо вам реалізувати ваш проєкт найоптимальнішим чином.