Практична реалізація системи на сонячних батареях для економії електроенергії

Пропонуємо Вашій увазі опис практичної реалізації системи на сонячних модулях для економії споживання електроенергії від мережі в житловому будинку.

Схема підключення мережевої сонячної електростанції

Ця система побудована на мережевому інверторі (grid - tie inverter), який безпосередньо перетворює постійний струм від фотомодулів в змінний і "закачує" його в мережу, з дотриманням фази і частоти. Grid - tie інвертори дозволяють максимально перетворювати енергію від сонячних модулів, завдяки наявності МРРТ (відстежування точки максимальної потужності), мають високий ККД, який у кращих зразків наближається до 98%, можуть передавати дані про систему як по промислових інтерфейсах, так і через безпровідні мережі. Фотоелектричні системи на grid - tie інверторах легко масштабуються до необхідних потужностей.

Топологій системи є декілька (в даному випадку 2 стрингів), підключених до мультистрингового інвертора. Стринг - ланцюг послідовно сполучених однакових фотоелектричних модулів, в кількості, необхідній для досягнення вихідної напруги, відповідної вхідному діапазону МРРТ інвертора. Зазвичай вхідний діапазон МРРТ інвертора близько декількох сотень (150-720) вольт. Напруга стрингу не повинна перевищувати максимальну вхідну напруга інвертора (залежно від моделі, це 600-1000 В), а сума струмів усіх стрингів, при максимальній потужності, не повинна перевищувати максимальний постійний вхідний струм інвертора.

Повна схема підключення 5 кВт станції з 20 сонячних батарей по 250 Вт, складаєаться з 2 стрингів по 10 модулів,

містить пристрої захисту по постійному і змінному струму, заземлення і інші елементи, необхідні для стабільної роботи системи.

Схема підколючення стрингів сонячних батарей 5 кВт.

У системі застосовані високопродуктивні полікристалічні фотоелектричні модулі потужністю 250 Вт якісного китайського або європейського виробництва з хорошим співвідношенням вартості за Вт потужності. Виробник гарантує не більше 0,7% втрат потужності в рік, відтворення 90% потужності через 10 років, і 20% потужності через 25 років. У системах для економії енергії можна використовувати будь-які інші сонячні панелі, виготовлені з моно або полікристалів, за тонкоплівковою технологією, або гетеро структурні, відповідно до вхідних характеристик інвертора.

В якості grid - tie інвертора встановлюється мережевий інвертор європейського виробництва. Цей інвертор дозволяє підключати на вхід до 5,5 кВт фотомодулів, простий в установці і налаштуваннях, має безліч допоміжних функцій по відображенню продуктивності системи за будь-які часові проміжки, дозволяє виводити дані на видалений моніторинг. На інвертор надається 5-ти літня гарантія виробника з можливістю продовження до 10 років.

Фотоелектричні модулі в цій системі встановлені на даху, орієнтованому на південь, з нахилом близько 35-40º, що є близьким до оптимального середньорічного для умов центральної та західної України. Для монтажу використана вітчизняна система кріплень фотомодулів, розрахована на установку панелей, як у вигляді окремої конструкції, так і для установки на покрівлі будівель. Система кріплень є повністю оригінальною розробкою, виготовлена з алюмінію з кріпильними елементами з нержавіючої сталі, дозволяє інсталювати як невеликі потужності, так і великі масиви фотовольтаїчних полів.

Для з'єднання фотомодулів в стринги і підключення до інвертора використовується спеціальний кабель для PV систем в подвійній силіконовій ізоляції, стійкого до ультрафіолетового випромінювання, а так само герметичні PV коннектори.

Роботи по монтажу фотоелектричної системи складаються з декількох етапів. Спочатку проводяться підготовчі роботи і монтаж конструкції під фотомодулі - опорних рейок. Усі кріпильні елементи алюмінієві і з нержавіючої сталі.

Декілька фотографій з монтажу:

Монтаж сонячних модулів на даху будинку

Далі слідує монтаж самих фотоелектричних панелей, з одночасним з'єднанням в стринги. Фотомодулі по даній схемі монтуються на похилому або плоскому даху даху, з відповідним розбиттям на стринги.

Після завершення монтажу фотоелектричних модулів, стринги підключаються через коннектори до PV кабелю, який прокладений до щита DC захисту і входу інвертора. Інвертор встановлений усередині приміщення, хоча конструктивно виконаний в корпусі з IP65 виконанням, тобто, може бути встановлений на вулиці, під навісом. Вихід інвертора підключається до трьохфазної мережі 380 В через автоматичні запобіжники AC захисту в щит змінного струму в будинку.

Після завершення монтажу відбувається пуско-наладка системи, включення інвертора і його налаштування. Інвертор, після запуску, визначає і "підхоплює" фазу вхідної мережі, встановлює вихідну напругу, що перевищує напругу мережі на значення, необхідне для перетікання струму, і починає генерацію енергії в мережу. Система готова до експлуатації.

У нічний час, за відсутності генерації енергії, інвертор переходить в "сплячий" режим, з мінімальним енергоспоживанням - 0.2 W.

Мережева фотоелектрична система, подібна до приведеної, дозволяє ефективно економити енергію, особливо якщо її пікове споживання якраз у весняно-літній період, з переважанням в денний час доби. У такому разі не відбувається генерації в мережу і відпадає необхідність в дозволі на підключення до Обленерго, отримання техумов, установки двонаправлених лічильників - поставив систему, включив, і економ.