Эффективность солнечных батарей, опыт использования
- В этой теме 63 ответа, 26 участников, последнее обновление ⤠ сделано
.
-
Часто приходится слышать, что солнечная энергетика не подходит для России. Мол, холодно, пасмурно, солнца мало. То ли дело Болгария, Италия, Испания…
Фактор холода отбросим сразу. Для кремниевых фотоэлементов, чем холоднее — тем лучше. При понижении температуры напряжение солнечных элементов возрастает, повышая выходную мощность электростанции. Поэтому «мороз и солнце» — «день чудесный» для фотоэлектрических преобразователей. Разумеется, угол наклона солнечных модулей при перемещении от экватора к полюсам надо увеличивать, чтобы собирать больше солнечной энергии (и меньше снега) на единицу площади.
Разберёмся с инсоляцией. Уровень солнечной радиации в разных регионах нашей планеты хорошо изучен. Опубликованы соответствующие карты и атласы. Есть, например, замечательный Global Solar Atlas (Глобальный Солнечный Атлас), с помощью которого можно узнать уровень солнечной радиации практически в любой точке планеты и «прикинуть», какую выработку даст солнечная электростанция. Это отличный инструмент для быстрой предварительной оценки потенциала фотоэлектрической генерации в регионе.
Одним из лидеров развития солнечной энергетики в мире является Германия, до 2015 года она даже занимала первое место по установленной мощности солнечных электростанций. При этом в ФРГ средний КИУМ (коэффициент использования установленной мощности) фотоэлектрической генерации составляет примерно 10%. То есть выработка солнечных электростанций за год соответствует всего десяти процентам их номинальной (паспортной) мощности.
Россия располагает огромными площадями, многократно большими, чем площадь ФРГ, на которых расчетная выработка солнечных электростанций превышает средние немецкие показатели. Уже в таких городах как Тула, Воронеж, Самара, Челябинск, Омск, Новосибирск, Красноярск профессионально спроектированная солнечная электростанция с правильным углом наклона модулей и качественным оборудованием выдаст примерно 1150 киловатт-часов на один киловатт мощности (КИУМ ~ 12,5%). В Краснодаре или Сочи мы получим уже примерно 1300 кВт*ч на 1 кВт (КИУМ ~ 14,8%), что сопоставимо с Болгарией, севером Италии, Францией.
Всё это расчетные величины, теория, скажет въедливый читатель. Тогда давайте посмотрим на практику работы действующей, настоящей промышленной солнечной электростанции в России.
Мне удалось задать несколько вопросов Михаилу Олеговичу Неврюзину, главному инженеру СЭС «Заводская» компании «Солар Системс». Эта станция расположена неподалёку от Астрахани и имеет установленную мощность 15 МВт (мегаватт) — нормальный средний размер объекта промышленной солнечной генерации по европейским меркам.
«Заводская» начала работать год назад, 01 сентября 2017 года.
1) Фактический КИУМ за прошедший год (без двух недель) составил 15,96%, что соответствует расчетно-плановому показателю (16%).
Для сравнения, во Франции, где большинство солнечных электростанций расположено в южных регионах этой страны, КИУМ солнечной энергетики ниже 15%. В 2016 г он был равен 14,3%, в 2015 г — 14,7%. Уже этот единичный факт опровергает домыслы по поводу непригодности солнечной энергетики для России по климатическим соображениям. К слову, Франция, в которой около 75% электроэнергии вырабатывают атомные электростанции (это уникальный по мировым меркам показатель), недавно приняла решение ускорить развитие фотоэлектрической генерации. Теперь здесь ежегодно проводятся конкурсные отборы в солнечной энергетике объемом 2,45 ГВт.
2) Как станция «чувствовала» себя зимой, как пережила снегопады? Были ли проблемы с резким снижением выработки зимой по причине снеговой нагрузки?
За прошедшую зиму в районе размещения СЭС «Заводская» (напомню, это Астраханская область) было четыре серьёзных снегопада. Однако слой снега ни разу не задержался на поверхности модулей дольше, чем до 12 часов дня. До двенадцати он продержался только один раз, как правило панели очищаются самостоятельно буквально за 30 минут после восхода солнца (угол наклона модулей — 27 градусов). Чистка солнечных панелей от снега сотрудниками не проводилась ни разу. Таким образом, прошедшей зимой снег не оказал практически никакого влияния на выработку электростанции. Более того, главный инженер подчеркнул, что снег замечательно очищает поверхность модулей от пыли и загрязнений, они становятся «как новые».
Чистка от снега пространства между рядами модулей зимой также не производилась, поскольку высота снежного покрова никак не влияла на генерацию.
Таким образом, практика показывает, что снеговая нагрузка не является препятствием для развития солнечной энергетики в России. Разумеется, Астраханская область — не самый снежный край в РФ. Ну так и надо строить фотоэлектрические станции в первую очередь в подобных солнечных регионах.
3) Сезонность выработки
Выработка самого солнечного месяца (в текущем году это был май) превысила выработку самого темного месяца (декабрь) в 5,4 раза. Это естественная особенность солнечной энергетики.
Примерный график выработки выглядит следующим образом:
Отмечу, что в России есть регионы, в которых сезонные различия выработки сглажены, выражены не столь резко. Например, на юге Приморского края (Владивосток, Находка) годовое производство солнечной электростанции может составить ~1460 кВт*ч на киловатт установленной мощности (КИУМ> 16,5%). При этом климатическая особенность региона такова, что зимы здесь солнечные, а лето, напротив, отличается частой облачностью. Поэтому различие между самым богатым на выработку летним месяцем и самым бедным зимним будет не настолько большим, как в астраханском случае.
4) Что можно сказать о надежности? Как оценивается качество проектирования, оборудования и монтажа по итогам первого года эксплуатации? Были ли случаи отказа оборудования? Была ли замена модулей? По каким причинам?
За прошедший год не было зафиксировано ни одного отказа оборудования. Опыт эксплуатации подтвердил правильность и надежность выбранных проектных решений, а также высокое качество строительно-монтажных работ.
За год был заменён один единственный солнечный модуль (из 56 тысяч установленных на объекте), который был поврежден (треснуло стекло), предположительно, от падения тяжелого предмета с высоты. Дело в том, что рядом с электростанцией находится мусорный полигон (свалка), который облюбовали вороны. Компания даже приобрела устройство для отпугивания птиц, аналогичное используемым в аэропортах. Теперь пернатые облетают солнечную электростанцию стороной.
Выводы.
Российская Федерация обладает богатым солнечным потенциалом, который существенно превышает потенциал европейских стран.
В российских условиях солнечная электростанция, при условии качественного проектирования и строительства, работает высокоэффективно и надёжно.
Обещал — отписываюсь. Писатель хреновый, не судите.
История вопроса — когда бзик "хочу дом" вылился в покупку земли — сразу пошел искать где дают фазу.
Оказалось "частные сети", и за почетное право на получение мне выкатили дыню в размере 150 тр.
Счел ценник негуманным и купил генератор — простейший, 650 Вт — задача была покосить траву и потом крутить бетономешалку и дохлую болгарку.
Сразу скажу — киловаттный интерскол вырубал защиту, все остальное вполне получилось.
Чуть позже в надежде подключиться к газу был куплен еще и газовый генератор киловатт на 5 — работа на метане в т.ч., запуск с ключа. Потом концепция поменялась (опять частные сети), генератор пылится. Вдруг кому надо — отдам по дешману.
На этапе проектирования в домик были заложены фишки — под домом теплообменник для теплового насоса, крыша сразу проектировалась наклонная с малым углом, одна сторона — эркер с расчетом встраивания СП (солнечные панели) в фасад.
Сейчас это выглядит так:
пояс панелей не заполнен.
все шло своим чередом пока не залезли воришки. уперли двадцатилетнюю болгарку и попортили слехка окно.
за пару вечеров из того что было была заколхозена "снеголизация", которая работает и до сих пор.
Сигналку надо питать. Совершенно случайно завалялась панель 50 Вт, которая использовалась для зарядки шуруповертов на этапе установки крыши.
Панель была взгромождена на крышу, где отстояла почти два года. Панель сохранилась, фото не сохранилось.
Под панель было изобрЕтено устройство, которое высасывало из нее энергию вблизи паспортной ТММ (точка максимальной мощности). Устройство оказалось удачным и в нескольких экз. трудится и сейчас.
Прошлым летом решил что нечего валяться одному из вариантов BMS (система управления батареей) и убитым аккумам LiFePo4 и была собрана простейшая автономка. Инвертор китаезный, 500 Вт — все было собрано быстро.
Фото тоже не сохранилось.
Коса Интерскол к тому времени заболела и была куплена другая косилка. Удивительно, но все лето косил, воду из скважины качал. Даже дрелью дырок насверлил немало, не говоря уже о зарядке инструмента. Также было изготовлена пара фонарей 24В.
Пару раз заводил генератор — перфоратор оказался сильнее инвертора.
На это лето стало интересно можно ли не заводить генератор, для чего система была модифицирована.
Взамен сдохшего за зиму (просто лежал на полке и не включился весной) инвертора 500Вт на таобао за 3 тр был куплен инвертор с гордой надписью 1500W Pure Sine.
Количество банок было удвоено, но система осталась 24В (если быть точным — до 29В). Все влезло в тот же ящик.
Кроме задачи незапуска генератора система — подопытный кролик для отработки решений и алгоритмов.
Сначала в подмогу 50Вт панели, а потом и на замену ей на крыше были установлены две панели 150 Вт, а затем их кол-во увеличено до 6.
Шестая в кадр не влезла — она смотрит точно на восток.
ТипаТрекеры (поскольку мозгов в них нет), сделанные под 50 Вт панель, были разогнаны аж до 70 Вт.
Используется по одному трекеру на панель — по-моему это правильнее — они ориентированы по разному, сами панели разные и вороны гадят на них неодинаково.
Также в плановом порядке был изготовлен честный трекер для этого типа панели, на котором отрабатывался софт.
На фото слева — то что было сделано под 50 Вт панель, справа черная коробка — это уже под 150 Вт панель. Черная коробка софтом удушена до 130 Вт.
Трекеры все повышающие, мощность суммируется просто параллельным соединением, на Вагах, потом одним проводом в шкаф.
Собственно шкаф с аккумами, BMS и автоматами (автоматы работают на постоянке). Хлопают вполне адекватно. Красот в шкафу и не предполагалось — это не постоянное решение.
Инвертор сверху ящика — ему воздух нужен. Инвертор вообще отдельная тема — из опыта издыхания предыдущего на 500 Вт новичок (не газ) был первым делом подвергнут неполной разборке. Это ужас-ужас-ужас. После удаления шариков припоя, нанесения-таки пасты под транзисторы и лакировки платы отработал лето.
Схемотехника продвинутая — есть транзисторная защита от переполюсовки входа, по высокому есть защита от перегрузки, которая настроена так, чтобы не выгорали впаянные предохранители на низкой стороне. А вот они, в свою очередь, рассчитаны на 800 Вт )))
Т.е. 1500 Вт он выдаст в коротком энергичном прыжке, эдак в полпериода. Потом хлопает защита, избавляя меня от необходимости перепаивать предохранители)))
Теперь опыт эксплуатации:
все мои инструменты (кроме перфоратора. убойная вещь) запускаются. После изготовления эссстоннской розетки плавного пуска запускается даже торцовка 2 кВт, да еще и пилит. Сегодня полдня пилил алюминиевые профили.
Эстонская розетка — в коробочке устройство плавного пуска. Работает вполне адекватно, схему я кидал в какой-то теме про плавный пуск. За это решил сделать еще достатошное количество.
Инструменты — это болгарка 850 Вт, лягушка, насос, сенокосилка, дрель, шлифмашина — работают. Поскольку 1500 Вт инвертор не выдает — есть нюансы, например закусило болгарку — инвертор ушел в аут. Торцовка как ни странно в работе не выводит инвертор в аут. Сегодня пару раз на старте в аут уходили аккумы (БМСка вырубала) — что делать, им на пенсию пора, да и холодно. После прогрева, кстати, работали нормально — солнце давно село, а Шура всё пилил и пилил)))
Поскольку часто задавали вопрос — "а чайник можно вскипятить?" — был куплен чайник. На всякий случай самый мелкий, 500 Вт. Оказался крепкий, чаю выпито за лето ого-го.
Можно было и помощнее взять, т.к. обогреватель 1 кВт тоже работает нормально. Видимо сказываются китайские корни
а, за чайником красная коробочка — там "нативное DC", т.е. от аккумов. туда подключаются сигналка, зарядник для шуруповерта, фонари. Там же есть порт USB для зарядки телефона.
Потом пришли специалисты по сайдингу и все испортили — болгарка бошик 650 Вт без плавного пуска зверь типа моего перфоратора))) Сказал мужикам дергать генератор, дергали пока не оторвали ему хвост. Приезжаю, смотрю — "на кусте шнурок", причем до боли знакомый.
Вообще солнечным днем даже удушенные 3 панели по 70 Вт и одна на 130 (в сумме не более 350) почти все время отключены БМСкой по причине полного заряда аккумов. Понятно что нет духовки, холодильника, микроволновки и прочей хрени, но все же. Для дачного варианта панелей Ватт на 300 хватит (имхо).
По компонентам
сразу про деньги: панели — это недорого. Самые выгодные — это поликристалл 100 Вт и 250 Вт на сайте Invertory.ru — это если есть дилерская скидка ( и она у меня есть, как ни странно ).
Если 1-2 панели — выгоднее всего купить в "Диодыче" на Енисейской. Саня, кстати, уже давно сидит на автономке и не жужжит.
У него же есть и всякие китайские штуки для самосборки.
Еще панели стоит располагать по сторонам света. Неправильно (имхо) ставить все на юг — получается короткий пик мощности. Всякие поворотные штуки для слежения за солнцем при невысокой стоимости панелей теряют смысл. Просто ставите в разные стороны и всё.
Панели отдают мощность на солнце понятно, но и в облачность половина точно. Более того, в облачность работают все панели независимо от ориентации и в целом получается хорошо. Черная низкая туча весь день — это засада, можно нарваться на блэкаут.
Панели вообще самая беспроблемная вещь.
Коннекторы RC4 не понравились. Не знаю как на них собирают поляны в сотни вольт — бывает отщелкиваются. Герметизация пошлым колечком из силикона. Короче откусил и защелкнул на ваги. Несколько осталось, тоже откушу. Варвар.
Есть тонкость — панели разные. даже в одной партии. И скорее всего разбегаются с возрастом по разному.
панели хорошо моются дождем.
Самое дорогое — акккумуляторы. Свинец сразу в топку, ежли кто собирается ставить — даже не рассматривайте, все в мире отказываются, теперь это г… впаривают нам в Россию.
Сегодня лифепошки — это самое адекватное решение. Те которые на фотках — это А123 15 Ач, по две банки в параллель и 8 в послед. аккумы убитые первыми версиями бмс-ок, да к тому же имеют высокое внутренне сопротивление. Добиваю.
Лиотех не понравился.
Приличными должны быть типа таких https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.5-c.w4002-10925771580.44.31e1691f57a1pH&id=565865110328
Лифепохи зависимы от температуры, оптимальная — градусов под 25-30. Ниже 0 эксплуатировать не надо, да и внутреннее сопротивление на холоде растет.
БМСки китайские которые совсем дешман — ущербны. В них кстати и балансировки зачастую нет.
Трекеры ТММ (MPPT) у китайцев может быть и ничего, но я ж не ищу легких путей))) Ну и тонкость в том, что при установке разных панелей, ориентированных в разные стороны света — необходимо несколько независимых каналов трассировки. За это затеял пятиканальный MPPT на полтора кВт — на одноканальном алгоритмы отработаны.
Инверторы китайские это ужас. Нет, ужас-ужас-ужас. Но как-то работают. Мой экз кстати имеет еще и небольшой ток холостого хода, невзирая на чистый синус на выходе. Приятный бонус.
По финансам — много мутной воды в этой теме. Ценник часто неадекватный, решения — лукавые.
Покупать лучше всего на таобао, и то только аккумы. Китайцы по аккумам кстати молодцы. Панели — ссылку писал выше. Остальную электронику…. Я даже не знаю ))
Чет я иссяк. Извиняюсь за многобукаф
- Для ответа в этой теме необходимо авторизоваться.