Какая площадь нужна для солнечной электростанции?

Солнечные фотоэлектрические батареи все чаще применяются в Украине как надежный источник «зеленой» электроэнергии. Действующие ставки зеленого тарифа привлекают в отрасль инвестиции для строительства промышленных солнечных электростанций различной мощности. Один из вопросов, который неизбежно возникает перед каждым, кто решил инвестировать в строительство такого объекта, часто звучит так – «Какая площадь потребуется, чтобы установить солнечную электростанцию заданной мощности и какие факторы оказывают влияние на её окончательный размер?».

Размер территории, которая нужна для размещения солнечной электростанции – один из важных параметров, обычно внимательно анализирующийся на начальных этапах моделирования и проектирования ФЭС. Очевидно, что этот параметр находится в прямой зависимости от будущей мощности солнечной станции. Например, чтобы построить солнечную станцию мощностью 10 кВт, необходимо 27 солнечных модулей мощностью 375 Вт, которые займут площадь примерно 50-60 кв.м. Но в зависимости от конфигурации солнечной электростанции к этой площади, возможно, придется добавить технологические проходы, а также выдержать необходимые расстояние между отдельными модулями, чтобы предотвратить их взаимное затенение. Таким образом, при расчетах необходимо учитывать несколько факторов:

  • Географическое месторасположение вашего объекта.
  • Способ крепления солнечных модулей – будут использоваться стационарные металлоконструкции или проектом предусмотрена установка динамических систем (трекеров).
  • Угол наклона, под которым будут установлены солнечные фотомодули.
  • Пространственная ориентация рабочей поверхности панелей (на юг или на восток-запад).

 Солнечная электростанция на скатной крыше

Рассмотрим для начала самый простой случай – размещение солнечных панелей на скатной крыше частного дома. Поскольку поверхность кровли имеет свой угол наклона, то имеет смысл устанавливать панели прямо на ней, конечно, при условии отсутствия внешних затенений и подходящей ориентации по сторонам света. При таком размещении также решается проблема взаимного затенения панелей, а занимаемая солнечными батареями площадь будет минимальной. В зависимости от размера и КПД используемых солнечных батарей солнечная электростанция мощностью 10 кВт, расположенная на скатной крыше, занимает площадь до 75 кв.м.

Солнечная электростанция на плоской крыше

Размещение ФЭС на плоской крыше – вариант, который чаще всего используется для более крупных сооружений как склады, торговые и офисные здания и т.п. Для улучшения механической устойчивости конструкции при монтаже солнечных батарей на плоской кровле выбирают угол наклона около 10-15 градусов:

  • Малый угол наклона солнечных панелей уменьшает парусность (т.е. нивелирует ветровую нагрузку), что позволяет уменьшить вес всей конструкции. Как следствие – снижается общая нагрузка на несущие конструкции здания и инвестиция удешевляется.
  • Небольшое значение угла наклона позволяет избежать взаимного затенения солнечных модулей при более плотной их установке, тем самым – сократить занимаемую станцией площадь, что важно, учитывая ограниченность крышного пространства.
  • По расчетам, для установки солнечной электростанции мощностью 10 кВт на плоской крыше потребуется примерно 100-120 кв.м.

Наземная солнечная электростанция

При наличии достаточного количества свободной территории, самым рациональным способом является установка солнечных батарей под углом, близким к оптимальному для этой широты. Такой способ установки модулей позволяет увеличить суммарную выработку электроэнергии и ускорить срок окупаемости капиталовложений. Наземное расположение солнечной электростанции с установкой солнечных панелей под оптимальными углами – отличный вариант как для станций промышленного назначения, так и для частных систем электроснабжения.

Существует несколько подходов к выбору фиксированного угла наклона солнечных панелей при наземном размещении ФЭС:

  • Фиксированный угол — подбирается таким образом, чтобы обеспечить максимальный объем генерации электроэнергии на протяжение всего года. Такой вариант чаще всего используется при строительстве коммерческих солнечных электростанций.
  • Угол наклона, зафиксированный в положении, наиболее эффективном для эксплуатации во время зимнего сезона. Такой вариант наиболее востребован в случаях установки ФЭС в качестве системы резервного электропитания для покрытия большого пикового потребления электроэнергии в зимний период.
  • Угол наклона, зафиксированный в положении, наиболее эффективном для эксплуатации в летнем сезоне. Такой вариант установки оптимально подходит для объектов, которые нуждаются в электричестве только в летний период – дачи, пансионаты, дома отдыха и т.д.
  • Установка панелей, позволяющая изменять положение угла наклона панелей 2 раза в год – чтобы обеспечить максимальные объемы генерации, угол устанавливается в зависимости от сезона – зимнего или летнего. Такой вариант подходит для использования в коммерческих солнечных электростанциях, если есть необходимые ресурсы для периодической смены ориентации солнечных модулей.
  • Установка панелей под разными углами (ориентация «восток-запад») позволяет снизить вдвое занимаемую площадь и сбалансировать суточный профиль генерации с профилем электропотребления. Часто применяется в агровольтаике и для плоских крыш.
  • Одноосная трекерная система – за счет отслеживания положения солнца, позволяет увеличить генерацию на 20-30% (при сопровождении перемещения солнца на протяжении светового дня) и на 10% (при отслеживании среднегодового перемещения) по сравнению с монтажом солнечных модулей на стационарных металлоконструкциях.
  • Двухосная трекерная система – такая динамическая система позволяет увеличить генерацию электроэнергии на 30-40%, если сравнивать производительность ФЭСс солнечными панелями на стационарных металлоконструкциях.

Каждый из приведенных примеров имеет свои положительные и отрицательные стороны. Например, использование трекерных систем позволяет ощутимо повысить генерацию электричества, но для установки динамической системы потребуется гораздо больше площади. К тому же, кроме увеличения затрат на строительство станции, трекерная система требует и более дорогих расходов в будущем на техническое обслуживание. С другой стороны, использование фиксированного угла наклона в ФЭС на стационарных конструкциях позволяет минимизировать как первоначальные инвестиции, так и расходы на последующее периодическое техобслуживание.

Чаще всего угол наклона фиксируют в положении, которое обеспечивает наибольшее количество выработки электроэнергии в режиме круглогодичной генерации. В таком случае, в зимнее время генерация будет минимальной. Если ФЭС используется для резервного (автономного) энергообеспечения объекта, то необходимо предусмотреть возможность компенсации недостающего количества электричества в зимний период. При установке модулей на стационарных конструкциях под оптимальным углом (для наших широт колеблется в диапазоне от 25 до 35 градусов) для размещения ФЭС мощностью 10 кВт потребуется площадь порядка 170-200 кв.м.

Если наземная солнечная электростанция будет смонтирована с использованием одноосных трекеров, то для размещения солнечных батарей суммарной мощностью 10 кВт потребуется больше площади. Это вызвано тем, что в трекерной системе на протяжении дня значение угла наклона изменяется в зависимости от движения солнца. Поэтому в утренние и вечерние часы, когда солнце находится низко, чтобы добиться оптимальной освещенности солнечной панели, угол наклона может достигать значения в 50-55 градусов. Соответственно, чтобы избежать взаимного затенения панелей, расстояние между соседними рядами необходимо увеличить.

Применение двуосных поворотных трекеров позволяет изменять угол наклона плоскости солнечной панели в более широком диапазоне значений, но при этом потребуется и больше площади для размещения ФЭС – для этого типа станций размер площади, необходимой для монтажа всего оборудования, будет максимальный. Примерно в два раза больше, чем для стационарных наземных ФЭС с фиксированным углом.

Для получения подробной и более детальной информации для подбора участка для размещения солнечной станции обращайтесь в компанию Авенстон. Наши инженеры-проектировщики, исходя из особенностей местности и проекта, выберут оптимальный вариант установки солнечных модулей.