Мережеві сонячні електростанції

Сонячна енергія, яка потрапляє на поверхню нашої планети, має колосальну потужність – сонячне випромінювання протягом тижня за потужністю перевершує всі нині відомі світові запаси викопних нафти, урану і вугілля разом узяті. Сонячні батареї (фотоелектричні модулі) перетворюють енергію сонячного випромінювання в змінний струм, який потім надходить в загальну (централізовану) електромережу. Мережеві (тобто підключенні до загальної мережі, on-grid) сонячні (фотоелектричні) системи як об’єкт сонячної енергетики можуть використовуватися як для генерації екологічно безпечної електроенергії з метою подальшої реалізації в загальнодержавну електромережу за зеленим тарифом, так і для вироблення електроенергії для власного споживання.

Мережеві on-grid сонячні електростанції – це один з найбільш поширених типів фотоелектричних систем, призначений для генерації електроенергії з подальшою її передачею в зовнішню мережу. Найчастіше електрична енергія, вироблена мережевий сонячною електростанцією, продається сторонньому покупцеві, наприклад, по “зеленому” тарифу, за ринковою ціною або ціною, встановленою в ході спеціального “зеленого” аукціону. Мережеві сонячні електростанції по своїй конструкції поділяються на наземні, дахові, фасадні. У них може застосовуватися як фіксоване розміщення сонячних батарей, так і використовуються рухомі опорні конструкції, які дозволяють орієнтувати поверхню сонячних панелей в найбільш оптимальному напрямку по відношенню до сонця. Мережеві сонячні електростанції можна також розділити на великі промислові (середньої потужності до 1 МВт і більш потужні – від 1 МВт) та менш потужні приватні (зазвичай їх потужність не перевищує декількох десятків кіловат).

Типова мережева фотоелектрична система складається з наступних елементів:

  • Сонячні батареї. Служать для перетворення сонячного випромінювання, що надходить на їх поверхню, в постійний струм.
  • Металоконструкції (несучі металеві опорні конструкції, ферми). Служать для монтажу сонячних панелей (батарей) на земній поверхні, фасадах будинків, дахах і т.д. Крім статичних конструкцій, можуть використовуватися рухомі поворотні сонячні трекери для встановлення сонячних батарей. Трекерна система стеження за Сонцем – електромеханічна система, що дозволяє за рахунок постійної підтримки оптимального стану сонячних батарей відносно Сонця максимально ефективно використовувати все сонячне випромінювання, що надходить.
  • Мережеві інвертори. Їх функціональне призначення – перетворення постійного струму (DC), що надходить від сонячних батарей, в змінний струм з промислової частотою.
  • Трансформаторні підстанції. Необхідні для перетворення (підвищення) напруги з виходу інверторів до рівня напруги в зовнішній мережі.
  • Система моніторингу та управління СЕС. Призначена для контролю параметрів роботи, а також справності всіх компонентів ФЕС. Сучасні системи управління – дозволяють дистанційно здійснювати безперервний моніторинг за всіма параметрами станції, проводити діагностику обладнання, відображати в режимі реального часу всю необхідну інформацію, зберігати всю інформацію про стан і роботу як самої сонячної станції, так і окремих елементів.
  • Лічильники забезпечують облік кількості електроенергії, яка реалізується в зовнішню загальну мережу за зеленим тарифом.
  • Кабельні лінії. Провідні лінії або повітряні лінії електропередач (ЛЕП) забезпечують з’єднання СЕС із загальною (централізованої) мережею.
Схема мережевої сонячної електростанції
Схема мережевої сонячної електростанції

Основні переваги мережевих сонячних електростанцій:

  • Використання безкоштовної, відновлюваної енергії, доступною практично в необмежених обсягах – сонячного випромінювання. Яке, крім іншого, немає необхідності доставляти до місця генерації електрики.
  • Висока надійність – сучасні сонячні батареї можуть ефективно експлуатуватися протягом 25 років. Крім того, станція не має рухомих/обертових частин, які особливо швидко зношуються і вимагають заміни.
  • Низькі витрати на експлуатацію – сучасна сонячна електростанція відрізняється високим ступенем автоматизації всіх процесів, тому вимагає мінімальної кількості обслуговуючого персоналу.
  • Технічне обслуговування сонячних станцій для підтримки працездатності станції дуже маловитратне і не вимагає проведення трудомістких дорогих операцій.
  • Можливість задіяти під будівництво сонячної електростанції не тільки вільні площі, а й ті, які використовуються малоефективно або взагалі не використовуються, наприклад, фасади і дахи будинків – це не тільки дозволяє заощадити територію, але і значно знижує капіталовкладення в будівництво СЕС.
  • Обсяги генерації електроенергії в кілька разів перевершують ті, які були витрачені для її виробництва.
  • Висока швидкість повернення інвестицій – на сьогоднішній день інвестиції в сонячну енергетику окупаються швидше, ніж в нафтогазову галузь.
  • Варіативність потужності сонячних електростанцій – це дає можливість виробляти необхідну кількість електроенергії і використовувати її максимально ефективно.
  • Висока автоматизація всіх процесів, що дозволяє легко контролювати всі процеси, що відбуваються на станції, і оптимізувати режими генераціїю.

Основні фази реалізації типового PV проекту, від створення попереднього ТЕО до початку експлуатації станції, представлені на діаграмі:

pv-action-plan