Объекты нетрадиционной энергетики - ветрогенераторы, солнечные станции

[samsony1]

Использование ВИЭ в России
На данный момент лидирующие позиции в энергетике России занимают нефте- и газоперерабатывающие предприятия, которые обеспечивают 75 % энергопотребления в стране. Угольные предприятия дают 15 %, а ВИЭ вместе с АЭС всего 10 %.

России в достаточном количестве обладает как возобновляемыми, так и не возобновляемыми энергоресурсами. Однако на данном этапе развития ВИЭ экономически выгоднее использовать газ или нефть. Соответственно, у государства нет особой заинтересованности в развитии альтернативной энергетики. К тому же сейчас «зелёные» электростанции не смогут обеспечить потребности крупных промышленных предприятий в электроэнергии ввиду отсутствия действенных, эффективных и стабильных механизмов генерации.

Ещё одним фактором, влияющим на невозможность быстрого перехода к альтернативным источникам генерации является нехватка высококвалифицированного персонала и отсутствие необходимых объектов инфраструктуры. Причина этих проблем — невыгодность инвестирования в область альтернативной энергетики, независимо от того, что возобновляемых источников энергии в России имеется в достатке. Эту проблему может решить только господдержка.

И такая поддержка есть. Ведется специальная правительственная программа по стимулированию локализации оборудования ВИЭ, благодаря которой объемы производства возросли до 900 МВт (в 2012 году было всего 140 МВт). Кроме того создана программа ДПМ ВИЭ (договор поставки мощности на оптовый рынок) до 2024 года, которая позволяет промышленности России развивать производство оборудования для объектов ВИЭ. А в 2020 году ведется подготовка для реализации продления этой программы до 2035 года.

Согласно статистическим данным за последние 5 лет, опубликованным российской компанией Neosun Energy, 30 % новых генерирующих компаний, открытых в 2019 году, работают с альтернативной энергией. В 2019 году таких объектов построили в 9 раз больше, чем в 2015. Их суммарная мощность составила 531 МВт. Также в исследованиях говорится, что в 2018 году на альтернативные энергоресурсы приходилось только 7,5 % всего введенного энергетического оборудования, а по итогам 2019 года эта доля увеличилась в 4 раза, причем 57 % построенных генерирующих предприятий, использующих возобновляемые ресурсы, приходится на солнечные электростанции. Доля ГЭС при этом сократилась по сравнению с 2017 года с 64 % до 38 %.

На данный момент в России из всех объектов ВИЭ две трети занимают гидроэлектростанции, а остальные методы распределились следующим образом:

Солнечная энергия используется в Краснодарском и Ставропольском крае, Астраханской, Оренбургской, Саратовской, Волгоградской, Белогородской, Самарской областях, Дальнем Востоке, Забайкальском крае, республике Бурятии, Крыму, Алтае, Калмыкии, Республике Башкортостан.
Ветроэнергетические установки расположены в Крыму, Ульяновской, Оренбургской области, Башкортостане и в Краснодарском крае.
ГеоТЭС есть на Кавказе, Курильских островах, Камчатке, Сахалине.
Волновая энергия добывается в Баренцевом море.

источник - здесь

[samsony1]

Солнечные батареи для домашней энергосистемы

Философия выбора
Также, как и с выбором стабилизатора, нужно честно задать себе вопрос: «Зачем устанавливать солнечные батареи и аккумуляторы с инвертором?» Именно от ответа будет зависеть и комплектность системы и ее цена.

Можно выделить три основных случая.

1. Аварийный резерв.

При кратковременном пропадании напряжения в городской сети нужно обеспечить работу жизненно важных приборов в доме — отопление, связь, освещение, холодильник. Все остальные приборы по возможности не использовать. Предполагается, что авария — явление редкое и непродолжительное.

В этом случае конфигурация системы с солнечным инвертором и аккумуляторами будет минимальной. Солнечные батареи можно вообще не ставить, а пользоваться только аккумуляторами, которые будут подзаряжаться от уличной сети.

источник - здесь

[samsony1]

2. Экономия электроэнергии.

Если планируется использовать солнечную энергию в целях экономии, то нужно наращивать мощность системы, выбирая такой режим работы инвертора, когда

энергия солнца «подмешивается» к той, которую мы оплачиваем по счетчику. Либо некоторые линии в доме питаются постоянно только от солнечных батарей.

Тем самым экономится электроэнергия, получаемая из города, при неизменном потреблении всего дома. В этом случае уже можно говорить об окупаемости системы. Разумеется, чем больше мощность солнечных батарей и емкость аккумуляторов, тем быстрее возвратность вложений.

Подобный вариант включает в себя и аварийное электропитание, т.е. первый случай.

источник - здесь

[samsony1]

3. Полная замена.

Предполагает полный отказ от городской электросети. Она (если есть) будет нужна лишь для аварийного резервирования системы на солнечных батареях, в случае выхода последней из строя. Такая конфигурация системы будет иметь максимальную мощность и стоимость.

В этом случае желательно также иметь и генератор, который понадобится в случае недостаточной энергии от источника. Это может происходить, например, зимой, когда активность солнца минимальна. Генератор послужит для зарядки аккумуляторов и резервного питания важной нагрузки.

источник - здесь

[samsony1]

Получение электроэнергии из солнечных батарей

Теперь рассмотрим, как выглядит конфигурация системы на солнечных батареях для дома. Энергия солнца в солнечных батареях преобразуется в электрическое напряжение постоянного тока. Очевидно, что напрямую солнечную батарею к домашней электросети подключить нельзя, поскольку там должно действовать напряжение 220 (230) вольт переменного тока частотой 50 Гц. Для преобразования постоянного напряжения нужен инвертор (преобразователь), на выходе которого будут те самые стандартные 220 В.

Стандартная конфигурация системы на солнечных батареях содержит инвертор, аккумуляторные батареи, электрощит с автоматическими выключателями и, собственно, солнечные батареи.
Но солнечная энергия достаточной интенсивности действует далеко не всегда. Часто происходит и так, что период активности солнца не совпадает с периодом, когда необходима электроэнергия.

Другими словами, солнечную энергию нужно накопить, а только потом преобразовывать. Для накопления солнечной энергии используют аккумуляторы, которые потом в нужный момент отдают электроэнергию через инвертор в нагрузку.

Управляет всем этим процессом инвертор для солнечных батарей, который по совместительству является контроллером сетевого напряжения и заряда аккумуляторов. Он направляет энергию солнечных батарей для зарядки аккумуляторов, а затем, когда это нужно, запасенную в аккумуляторах электроэнергию преобразует в напряжение 220 В 50 Гц и отдает в нагрузку. Когда аккумуляторы разряжены, напряжение с улицы есть, а солнца нет, они заряжаются от городской сети.

Когда с улицы поступает нормальное напряжение, солнечный инвертор, в зависимости от настроек, может работать в режиме «Байпас», то есть пропускает ток со своего входа на выход без преобразований.

Фактически, инвертор с аккумуляторными и солнечными батареями может быть частью системы бесперебойного питания (пример — ИБП на стационарных компьютерах). С той лишь разницей, что там энергия берется (и запасается) только от городской электросети, а в солнечных инверторах — приоритетно от солнечных батарей.

источник - здесь

[samsony1]

Предварительный расчет мощности и конфигурация системы

Прежде, чем покупать и устанавливать солнечный инвертор, нужно потратить время на анализ существующей электрической системы дома. Определиться с максимальной и средней потребляемой мощностью, пусковыми токами, системой заземления. Ведь мощность — это основной параметр системы. А выбор мощности зависит от нескольких факторов.

Мощность инвертора должна быть выбрана из реальной нагрузки и из цели, ради которой устанавливается система. Применительно к трем случаям использования, рассмотренным выше, мощность можно выбрать так.

 1. Аварийный резерв: мощность может быть минимальной (1-2 кВт), достаточной для питания только жизненно важной нагрузки.
 2. Экономия электроэнергии: мощность зависит от степени экономии, и выбирается сравнимой со средней мощностью, которую потребляет дом (4-6 кВт).
 3. Полная замена: мощность должна быть больше, чем мощность всех приборов в доме, плюс запас на пусковые токи и на возможное увеличение количества приборов (не менее 10 кВт).
Для получения большей мощности инверторы подключаются параллельно. Для этого нужно дополнительно применить платы коммуникации (параллельной работы), чтобы инверторы могли работать правильно. При этом мощности двух инверторов складываются.

Логично, что мощность и эффективность всей системы зависит не только от инвертора, но и от аккумуляторных батарей. К инверторам разной мощности подключаются АКБ нужного напряжения и емкости. Рекомендации по выбору и подключению АКБ содержатся в инструкции к вобранной модели инвертора.

Итак, мы разобрали, что мощностью инвертора будет определяться мощность всей системы. Но тут не все так однозначно, и стоит учесть еще некоторые факторы.

Реальная нагрузка. Вся нагрузка сразу никогда не включается, и нужно провести тщательный анализ потребления в течение некоторого времени (порядка суток). Также, необходимо на некоторое время включить всю возможную нагрузку в доме. Для измерений можно воспользоваться токовыми клещами, модульным амперметром или анализатором качества напряжения. Например, HIOKI3197.

Байпас. В режиме «Байпас» инвертор фактически не работает, и пропускает через себя всю мощность домашней сети. Однако, нужно учитывать, что в некоторых моделях инверторов мощность при байпасе и при преобразовании одинакова.

Перегрузка. Некоторые домашние электроприборы работают кратковременно. Например, чайник, СВЧ-печь или фен включаются на 2-3 минуты. Другие приборы, имеющие электродвигатели, обладают пусковыми токами, которые могут значительно превышать номинальные и длиться несколько секунд.

Эти факторы обычно учитываются в инверторах, и они могут держать перегрузку в 2-3 раза в течение нескольких секунд, а перегрузку в 1,5 раза — несколько минут. Значения эти — ориентировочные, но нужно обязательно обратить на них внимание при выборе модели инвертора.

Приоритеты. Данный пункт касается случаев применения инверторов для аварийного и резервного питания. Чтобы определиться с оптимальной мощностью, необходимо решить, какие приборы нуждаются в бесперебойном питании, а какие могут «потерпеть» в случае перебоев в уличном электроснабжении. Поэтому будет разумно через солнечный инвертор подключать не все электроприборы, а только самые важные. Например, газовый котел, розетки кухни (включая холодильник), освещение.

А очень мощные и не столь необходимые приборы подключать напрямую, минуя инвертор. Это могут быть бойлер, проточный водонагреватель, и т.п. Скорее всего, для реализации такого варианта потребуется изменить схему подключения нагрузочных линий в электрощитке. Учет всех этих факторов поможет правильно выбрать инвертор для дома и разумно сэкономить.

источник - здесь

[samsony1]

Тема очень обширная, все охватить в рамках одной публикации достаточно сложно. Тем не менее, ответить на вопрос о стоимости такой системы можно. Она зависит от марки и производителя, число которых с каждым днем становится все больше. Также на цену существенно влияет конфигурация, о чем написано выше.

Вот как будет выглядеть порядок цен для трех случаев:

 1. Аварийный резерв — до 100 тыс. руб.
 2 .Экономия — несколько сот тысяч рублей.
 3 . Полная замена (10 кВт) — около 1 млн руб.

Что же, когда-то и сотовые телефоны стоили громадных денег, а сейчас есть у каждого.

[samsony1]

Технологии в стиле Twix
Новаторским решением в области использования энергии солнца, способным перевернуть текущие представления об гелиоэнергетике, может стать использования кремния в тандеме с другим дополнительным материалом, поглощающим солнечные лучи.

Основной технологией производства большинства современных фотоэлектрических солнечных панелей является применение ячеек с пассивным излучателем и задним контактом (PERC). Она обеспечивает КПД модулей от 10 до 21 %. Благодаря технологиям туннельно-оксидного пассивирующего контакта TOPcon, КПД гелео-модуля может приблизиться к 25 %. Но чтобы выйти за рамки 20-25 % КПД, нужен принципиально иной подход.

Одним из перспективных подходов является использование тандемных элементов, которые объединяют, например, кремниевый элемент (снизу) и перовскитный солнечный элемент (сверху). Такие многопереходные элементы имеют более высокий КПД в сравнении с солнечными панелями на однопереходных элементах, изготовленных из одного полупроводникового материала. Использование тандемных элементов дает перспективу дальнейшего снижения стоимости солнечной электроэнергии, что является необходимым условием для обеспечения конкурентоспособности солнечных панелей без необходимости государственных субсидий

источник - здесь

[samsony1]

Технологии по системе «Подсолнух»
Еще одним, но уже более простым способом повышения эффективности работы солнечных панелей может стать массовое внедрение технологий солнечных трекеров, которые подобно природным механизмам у подсолнуха, поворачивают панели вслед за солнцем. Специальная программа учитывает местоположение панели (координаты и высоту), просчитывает, где именно будет находиться солнце в каждый отрезок времени, и, исходя из этого, трекер поворачивается в наиболее выгодное положение. Это позволяет увеличить эффективность использования солнечных панелей примерно на 25-30 %, а в некоторых регионах — на целых 40-50 % по сравнению с модулями с фиксированным углом. На сегодняшний день применяются как простые одноосные, так и двухосные трекеры.

Для расширения временных границ выработки электроэнергии с раннего утра и до позднего вечера можно использовать трехосный механизм слежения за солнцем или просто устанавливать модули на фиксированной оси с чередующейся ориентацией восток-запад. Последняя конфигурация позволяет получить фактически одни из самых высоких значений выходной мощности на квадратный километр.

источник - здесь

[samsony1]

Мороз и солнце, день чудесный
Популярность солнечных батарей приводит к постепенному расширению географических границ их использования. Еще несколько лет назад считалось, что гелиоэлектростанции — это удел лишь солнечных стран с мягким климатом. Поэтому стандартной базовой температурой работы солнечной панели считается 25 °C. Однако сейчас все активнее внедряются технологии по их использованию в экстремальных условиях морозной Арктики или жарких пустынь.

Солнечные панели могут работать в любых условиях, в них нет движущихся частей, а солнечные электростанции спроектированы так, чтобы выдерживать суровые погодные условия. Однако количество генерируемой энергии прямо пропорционально количеству солнечного света — как рассеянного, так и прямого, и понятно, что в ненастный пасмурный день яркость будет ниже.

Все солнечные панели снижают эффективность при повышении температуры, а оценка их КПД проводится с помощью температурного коэффициента, который соответствует процентному снижению КПД при повышении температуры на 10°C. Поэтому в периоды экстремальной жары происходит снижение полного КПД, но при этом данные периоды сопровождаются обычно ярким солнечным светом, поэтому выходная мощность солнечной электростанции будет высокой. Эти факторы легко учесть, но надо знать, что разные технологии имеют разные температурные коэффициенты: от -0,4 % для худшего случая до -0,25 % для лучшего

источник - здесь

[samsony1]

Водород в помощь
Решить проблему краткосрочных перепадов выработки электричества во время пасмурных, ненастных дней возможно за счет повсеместного внедрения систем хранения электроэнергии. Однако в Арктике есть еще один природных феномен — полярный день, чередующийся с полярной ночью. В этих условиях ни одна современная аккумуляторная система не справляется. Но помощь могут прийти новейшие водородные технологии.

Проблема, возникающая при широком внедрении солнечных панелей, заключается в отсутствии в энергосистеме дополнительных мощностей, обеспечивающих ее адаптацию к большим колебаниям поступающей в нее электроэнергии из-за значительных суточных и сезонных перепадов производимой солнечной энергии. Одним из способов решения этой проблемы является децентрализованное производство электроэнергии и преобразование ее в солнечное топливо. При использовании данного подхода с помощью солнца электричества может быть получен водород, ключевой вектор развития чистой энергии будущего, используемый в дальнейшем для создания электрохимических элементов

Другими словами, солнечные панели будут генерировать много энергии полярным летом и явно не будут производить ее полярной зимой. В этом сценарии они должны быть объединены с производством "зеленого" водорода путем электролиза воды, который затем сжигается на обычной (но соответствующим образом адаптированной) газовой электростанции в зимние месяцы или используется для питания топливных элементов.

источник - здесь

[samsony1]

после зноя

[samsony1]

после града

[samsony1]

после бури

[samsony1]

Солнечные электростанции для частных лиц. Особенности солнечной генерации в России

Доля солнечной генерации в энергопотреблении мира неуклонно растет. На первый взгляд может показаться, что в основе этого процесса — стремление человечества, озабоченного проблемами экологии, к замене ископаемых источников энергии на возобновляемые. Несомненно, эта задача актуальна, тем не менее главная причина популярности солнечных электростанций в современном мире носит экономический характер.
Фотоэлектрические панели позволяют гарантированно получать необходимое количество киловатт, просто преобразуя в электричество энергию солнца, причем по расценкам, сопоставимым с предложениями сетевых компаний, а иногда даже дешевле. Только представьте: стоимость солнечной энергии в мире стартует от 2 руб. за кВт*ч! При таких вводных отрасль может развиваться без внешних финансовых вливаний и субсидий.

Условием для максимальной эффективности и экономической целесообразности установки системы солнечной генерации будет сочетание следующих факторов:

 - достаточная инсоляция (облучение поверхности солнечным светом);
 - высокие тарифы на электроэнергию от сетевых поставщиков;
 - перебои с энергоснабжением;
 - проблемы с подключением к сетям.

Инсоляции на большей части территории РФ достаточно для окупаемости солнечных электростанций (СЭС), и множество аналитических материалов это подтверждает. За последний год серьезно изменилась ситуация с тарифами на подключение и на пользование электроэнергией, показав внезапный рост, что, в свою очередь, повысило востребованность решений на основе солнечных панелей. Мы уверены, что в недалеком будущем эксплуатация солнечной электростанции даже при значительных капитальных затратах будет более выгодна, чем традиционное сетевое подключение.
Развитие солнечной энергетики в РФ имеет огромные перспективы. ENERGON является одним из главных игроков на российском рынке оборудования для возобновляемых источников энергии, продукция компании успешно продается в 22 странах мира. Поскольку постепенный переход на альтернатив-ные источники энергии — общемировой тренд, ENERGON, ориентируясь на запросы РФ, ставит перед собой глобальную цель — интегрировать наши бренды SMARTWATT, DELTA, ASTERION в международный рынок. В продуктовую линейку компании входят все устройства, необходимые при создании решений для солнечной генерации, а корпоративные критерии требований качества к продукту созвучны общемировым.
Принимая во внимание ограниченность российского рынка и временную скудность локального ассортимента, создаеся продукт, закрывающий все возможные потребности клиента, поставляя солнечные электростанции и системы накопления энергии в масштабах от частных домовладений до крупных предприятий. 20 лет назад ENERGON появился на российском рынке как поставщик аккумуляторных батарей, а сейчас только в ассортименте решений для солнечной генерации у нас более 100 позиций:

 - накопители (как свинцово-кислотные, так и литиевые);
 - солнечные батареи новой линейки NXT, реализующие на практике лучшие технологии в мире солнечной энергетики (основные характеристики: высокая
 - эффективность, надежность, мощность, наличие контроллеров заряда для автономных систем);
 - инверторы, распределенные по своим функциональным характеристикам в 4 линейки: ECO, PLUS, HYBRID, GRID;
 - крепежные конструкции для любого типа кровли, включая и наземные конструкции;
 - специализированные «солнечные» кабели и коннекторы;
 - защитные электротехнические аксессуары для линий постоянного тока: УЗИПы, плавкие вставки, защитные автоматы для линий солнечных батарей и аккумуляторных трасс.

Экономическая целесообразность установки солнечной электростанции для коммерческой компании определяется с помощью расчета эффективности. Собственно, с этих вычислений и начинается работа с клиентами, которые обращаются в ENERGON c запросом по установке системы солнечной генерации.

«Чем выше тариф — тем быстрее окупится ваша СЭС»

Многих волнует вопрос сроков окупаемости системы солнечной генерации для коммерческих объектов. В текущих рыночных условиях, при та-рифе за электроэнергию выше 7 рублей за кВт*ч, даже расположенная в Московской области СЭС окупится за 6–7 лет, а дальше она будет генерировать бесплатные киловатт*часы для предприятия. Чем выше тариф на электроэнергию в регионе — тем быстрее окупится система. Работая не первый год на рынке устройств для генерации энергии, мы знаем, что зачастую заказчики с осторожностью относятся к перспективе значительных финансовых затрат на установку СЭС, поэтому мы готовы предложить поставку станции на условиях лизинга. При этом важно помнить, что экономия на оплате счетов за пользование электроэнергией в значительной степени компенсирует лизинговые платежи.

Солнечные электростанции для частных домовладений
Частные СЭС набирают все большую популярность в нашей стране, что вполне закономерно, учитывая, что они защищают своих владельцев от перебоев с сетевым энергоснабжением и позволяют значительно экономить на оплате электроэнергии. ENERGON как крупнейший поставщик систем солнечной генерации для загородных домов и дачных участков продолжает делать все возможное, чтобы упростить потребителю проблему выбора солнечных станций для домашнего пользования.

источник - здесь
ENERGON - здесь