Яка площа потрібна для сонячної електростанції?

Сонячні фотоелектричні батареї все частіше застосовуються в Україні як надійне джерело «зеленої» електроенергії. Діючі ставки зеленого тарифу залучають в галузь інвестиції для будівництва промислових сонячних електростанцій різної потужності. Одне з питань, яке неминуче виникає перед кожним, хто вирішив інвестувати в будівництво такого об’єкта, часто звучить так – «Яка площа буде потрібна, щоб встановити сонячну електростанцію заданої потужності та які чинники впливають на її остаточний розмір?».

Розмір території, яка потрібна для розміщення сонячної електростанції – один з важливих параметрів, який зазвичай уважно аналізує на початкових етапах моделювання та проектування ФЕС. Очевидно, що цей параметр знаходиться в прямій залежності від майбутньої потужності сонячної станції. Наприклад, щоб побудувати сонячну станцію потужністю 10 кВт, знадобиться 27 сонячних модулів потужністю 375 Вт, які займуть площу приблизно 50-60 кв.м. Але в залежності від конфігурації сонячної електростанції до цієї площі, можливо, доведеться додати технологічні проходи, а також витримати необхідні відстані між модулями, щоб запобігти їх взаємного затінення. Таким чином, при розрахунках необхідно враховувати кілька факторів:

  • Географічне розташування вашого об’єкта.
  • Спосіб кріплення сонячних модулів – будуть використовуватися стаціонарні металоконструкції або проектом передбачена установка динамічних систем (трекерів).
  • Кут нахилу, під яким будуть встановлені сонячні фотомодулі.
  • Просторова орієнтація робочої поверхні панелей (на південь або на схід-захід).

Сонячна електростанція на похилому даху

Розглянемо для початку найпростіший випадок – розміщення сонячних панелей на похилому даху приватного будинку. Оскільки поверхня покрівлі має свій кут нахилу, то має сенс встановлювати панелі прямо на ній, звичайно, за умови відсутності зовнішніх затінення і правильної орієнтації по сторонах світу. При такому розміщенні також вирішується проблема взаємного затінення панелей, 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 плоскому даху

Розміщення ФЕС на плоскому даху – варіант, який найчастіше використовується для більших споруд як склади, торгові та офісні будівлі, тощо. Для поліпшення механічної стійкості конструкції при монтажі сонячних батарей на такій покрівлі вибирають кут нахилу близько 10-15 градусів:

  • Малий кут нахилу сонячних панелей зменшує парусність (тобто нівелює вітрове навантаження), що дозволяє зменшити вагу всієї конструкції. Як наслідок – знижується загальне навантаження на несучі конструкції будівлі і потрібна інвестиція здешевлюється.
  • Менший значення кута нахилу дозволяє уникнути взаємного затінення сонячних модулів при більш щільній їх установці, а тим самим – скоротити займану станцією площу, що важливо, з огляду на обмеженість дахового простору.
  • За розрахунками, для установки сонячної електростанції потужністю 10 кВт на плоскому даху буде потрібно приблизно 100-120 кв.м.

Наземна сонячна електростанція

При наявності достатньої кількості вільної території, самим раціональним способом є установка сонячних батарей під кутом, близьким до оптимального для цієї широти. Такий спосіб установки модулів дозволяє збільшити сумарну вироблення електроенергії і прискорити термін окупності капіталовкладень. Наземне розташування сонячної електростанції з установкою сонячних панелей під оптимальними кутами – відмінний варіант як для станцій промислового призначення, так і для приватних систем електропостачання.

Існує кілька підходів до вибору фіксованого кута нахилу сонячних панелей при наземному розміщенні ФЕС:

  • Фіксований кут – підбирається таким чином, щоб забезпечити максимальний обсяг генерації електроенергії протягом всього року. Такий варіант найчастіше використовується при будівництві комерційних сонячних електростанцій.
  • Кут нахилу, зафіксований в положенні, найбільш ефективному для експлуатації під час зимового сезону. Такий варіант найбільш затребуваний у випадках установки ФЕС в якості системи резервного електроживлення для покриття великої пікового споживання електроенергії в зимовий період.
  • Кут нахилу, зафіксований в положенні, найбільш ефективному для експлуатації в літньому сезоні. Такий варіант установки оптимально підходить для об’єктів, які потребують електриці тільки в літній період – дачі, пансіонати, будинки відпочинку і т.д.
  • Установка панелей, що дозволяє змінювати положення кута нахилу панелей 2 рази в рік – щоб забезпечити максимальні обсяги генерації, кут встановлюється в залежності від сезону – зимового або літнього. Такий варіант підходить для використання в комерційних сонячних електростанціях, якщо є необхідні ресурси для періодичної зміни орієнтації сонячних модулів.
  • Установка панелей під різними кутами (орієнтація «схід-захід») дозволяє знизити вдвічі займану площу і збалансувати добовий профіль генерації з профілем електроспоживання. Часто застосовується в агровольтаіці та для плоских дахів.
  • Одновісна трекерна система – за рахунок відстеження положення сонця, дозволяє збільшити генерацію на 20-30% (при супроводі переміщення сонця протягом світлового дня) і на 10% (при відстеженні середньорічного переміщення) в порівнянні з монтажем сонячних модулів на стаціонарних металоконструкціях.
  • Двовісна трекерна система – така динамічна система дозволяє збільшити генерацію електроенергії на 30-40%, якщо порівнювати продуктивність ФЕСс сонячними панелями на стаціонарних металоконструкціях.

Кожен з наведених прикладів має свої позитивні і негативні сторони. Наприклад, використання трекерних систем дозволяє відчутно підвищити генерацію електрики, але для установки динамічної системи буде потрібно набагато більше площі. До того ж, крім збільшення витрат на будівництво станції, трекерна система вимагає і більш дорогих витрат в майбутньому на технічне обслуговування. З іншого боку, використання фіксованого кута нахилу в ФЕС на стаціонарних конструкціях дозволяє мінімізувати як початкові інвестиції, так і витрати на подальше періодичне техобслуговування.

Найчастіше кут нахилу фіксують в положенні, яке забезпечує найбільшу кількість вироблення електроенергії в режимі цілорічної генерації. В такому випадку, в зимовий час генерація буде мінімальною. Якщо ФЕС використовується для резервного (автономного) енергозабезпечення об’єкта, то необхідно передбачити можливість компенсації потрібної кількості електрики в зимовий період. При установці модулів на стаціонарних конструкціях під оптимальним кутом (для наших широт коливається в діапазоні від 25 до 35 градусів) для розміщення ФЕС потужністю 10 кВт потрібно площу близько 170-200 кв.м.

Якщо наземна сонячна електростанція буде змонтована з використанням одноосьових трекерів, то для розміщення сонячних батарей сумарною потужністю 10 кВт потрібно більше площі. Це викликано тим, що в трекерної системі протягом дня значення кута нахилу змінюється в залежності від руху сонця. Тому в ранкові та вечірні години, коли сонце знаходиться низько, щоб домогтися оптимальної освітленості сонячної панелі, кут нахилу може досягати значення в 50-55 градусів. Відповідно, щоб уникнути взаємного затінення панелей, відстань між сусідніми рядами необхідно збільшити.

Застосування двухвісних поворотних трекерів дозволяє змінювати кут нахилу площини сонячної панелі в більш широкому діапазоні значень, але при цьому буде потрібно і більше площі для розміщення ФЕС – для цього типу станцій розмір площі, необхідної для монтажу всього обладнання, буде максимальний. Приблизно в два рази більше, ніж для стаціонарних наземних ФЕС з фіксованим кутом.

Для отримання докладної і більш детальної інформації для вибору місця для розміщення сонячної станції звертайтеся в компанію Авенстон. Наші інженери-проектувальники, виходячи з особливостей місцевості і проекту, виберуть оптимальний варіант установки сонячних модулів.