Как рассчитать сетевую солнечную электростанцию

Сетевая солнечная электростанция – это энергоустановка, преобразующая энергию солнца в стандартные 220 В и подмешивающая ее в городскую сеть. Энергия при этом нигде не накапливается и потребляется по мере выработки в дневное время. Ночью же, электроприборы питаются от вашей городской электросети.

При подмешивании электроэнергии, инвертор отдает предпочтение той, которую вырабатывают солнечные батареи, в результате чего потребление электроэнергии из сети сокращается и счет в конце месяца уменьшается. Если мощность потребителей выше, чем в данный момент вырабатывают солнечные панели, инвертор добавляет недостающую мощность из сети.

Таким образом, сетевая солнечная электростанция состоит из:

• Комплект солнечных панелей с креплениями
• Сетевой солнечный инвертор
• Комплект проводов

Итак, что такое сетевая солнечная электростанция мы разобрались, но как посчитать необходимую мощность для себя?

Расчет мощности сетевой солнечной электростанции

В компании BetaEnergy мы разработали универсальный калькулятор, с помощью нехитрых шагов которого, можно быстро прикинуть необходимую мощность системы.

Шаг 1. Регион размещения ССЭ

В первую очередь определяем регион размещения нашей солнечной электростанции, так как от этого зависит ее эффективность в разные времена года.

Уровень инсоляции или количество солнечной энергии измеряется в кВт*ч/м²/сутки или по-другому количество солнечных часов в сутки. Не путайте это время с продолжительностью светового дня, ведь в расчетах принимаются величины, когда солнечный свет ничем не рассевается и попадает на солнечный модуль под углом 90 градусов. Солнце, двигаясь по небосводу в течении всего дня (да простит меня за такую формулировку Николай Коперник) не может посылать лучи на закрепленную на земле/крыше солнечную панель под углом 90 град., ведь этот угол постоянно меняется. К тому же бывают дни ясные, а бывают пасмурные, когда солнечный свет сильно рассеян или отражен.

Угол падения солнечных лучей в различное время дня и года

Давайте рассмотрим на примере Московской области.

Московская область согласно карте NASA имеет 3-3,5 солнечных часа в сутки. Эти данные взяты в среднем за год, ведь как известно летом в этом регионе солнце светит много и осадки редки, в то время как зимой наоборот – много снега и небо часто затянуто серыми облаками.

По данным NASA в Москве среднесуточная инсоляция по году при оптимальном угле наклона солнечных модулей (44,6°) составляет 3,47 кВт/м²/сутки.

Шаг 2. Период эксплуатации

На втором шаге мы выбираем когда относительно сезонов года мы будем эксплуатировать нашу солнечную электростанцию. Это также довольно важный показатель, так как он будет существенно влиять на размер и стоимость системы. К примеру если вы планируете использовать ССЭ на даче только весной-летом-осенью, то зачем вам учитывать малоэффективные зимние дни, и наоборот.

На примере выше видно, как изменяется количество солнечных часов в зависимости от сезона – летом солнца в 2,5 раза больше, чем зимой. И это также региональный показатель. Скажем, в том же Приморском крае и зимой, и летом количество солнечных часов примерно одинаково много.

Шаг 3. Потребители

Здесь нам необходимо сложить мощность всех потребителей и определить суточную потребность в электроэнергии. Например холодильник класса А+ в среднем потребляет около 45 Вт в час, но при запуске (а он устроен так что периодически то включается, то отключается) может потреблять до 700 Вт. То есть за сутки он потребит порядка 1 кВт*ч электроэнергии, при этом для нормальной работы электростанции ему понадобится инвертор мощностью не менее 700 Вт. По такой же схеме определяются потребности остальных приборов и суммируются.

Но есть способ и проще – можно посмотреть квитанции за электроэнергию. Там есть точная цифра вашего потребления в месяц. Только брать лучше за несколько месяцев и выводить среднее арифметическое.

В нашем калькуляторе мы уже заложили все поправочные коэффициенты и среднестатистические мощности электроприборов, поэтому вам достаточно лишь указать их количество. После этого, нажав «Рассчитать систему», вы получите ее характеристики и состав.

Основные характеристики сетевой солнечной электростанции

• Мощность системы. Это общая мощность всех солнечных панелей, вырабатываемая солнечной электростанцией за один час.

Требуемая мощность системы = Суммарная мощность всех потребителей за сутки разделить на Количество солнечных часов в сутки в наихудший сезон.

Из примера выше, мы исключили зиму, тогда инсоляция будет следующая (см. таблицу): весной – 4,51; летом – 5,09; осенью – 2,37. Получается что мощность всех потребителей будет делиться на осенний показатель 2,37 часа.

• Минимальная мощность сетевого инвертора подбирается по мощности солнечного массива, то есть совокупная мощность всех солнечных модулей. Особое внимание следует обратить на маркировку инверторов, так как большинство производителей указывают в названии максимальную, а не номинальную мощность оборудования, при этом в режиме максимальной мощности сетевой инвертор работать в короткий период времени и затем отключается по перегреву.

• Количество солнечных модулей. На данный момент оптимальная мощность одного модуля при оценке цены, качества и размера 250 Вт.
• Площадь, необходимая для размещения всех солнечных модулей. Стандартный модуль 250 Вт имеет размеры 1623х1048 мм или площадь 1,7 м². В зависимости от варианта монтажа эта площадь может увеличиваться из-за зазоров.
• Оптимальный угол установки солнечных модулей, который определяется статистическими данными NASA. Для Москвы этот угол в среднем по году равен 44,6° Если модулей немного и доступ к ним свободный, вы можете использовать крепеж с изменяемым углом наклона, тогда вы сможете подстраиваться под более низкое солнце зимой, делая угол наклона к земле более перпендикулярный, и более высокое летом, наклоняя солнечные модули ближе к уровню земли.

Этих данных достаточно, чтобы вести конструктивный диалог с менеджерами любой энергетической компании.

Окупаемость сетевой солнечной электростанции и ее экономическая эффективность

Вопрос окупаемости сетевых солнечных электростанций тревожит умы прагматиков уже многие годы. Сейчас я постараюсь навязать вам свое мнение. Хехе )) Конечно же навязывать я ничего не буду, я лишь покажу как считать стоимость киловатта солнечной электроэнергии.

Допустим, по квитанциям за электроэнергию вы потребляете 1000 кВт*ч, из них 600 кВт*ч в дневное время. Если у вас потребление сильно меньше, то экономия также будет гораздо меньше, а срок окупаемости больше. Так вот. Регион все таже Московская область, тогда Мощность солнечной электростанции = 600 кВт*ч / 30 дней / 3,47 часа = 5,76 кВт

Стоимость сетевой солнечной электростанции мощностью 6 кВт в час (на март 2018 года) составляет 290 тыс. рублей. Плюс крепеж для 24 солнечных модулей на крыше – 24 тыс. рублей. Плюс монтаж 10-15% от стоимости системы – еще 40 тыс. рублей. Итого, такая сетевая солнечная электростанция под ключ обойдется владельцу в 354 тыс. рублей.

При тарифе за электроэнергию в дневное время 6 рублей, 600 кВт*ч в месяц из городской сети будут обходиться в 6*600=3 600 рублей или 43,2 тыс. в год.

Таким образом, окупаемость системы составит 354 тыс. руб / 43, 2 тыс. руб = 8,2 года.

График роста тарифа на электроэнергию с прогнозом до 2030 г.

Но если учесть, что в среднем тариф на электроэнергию вырастает на 10% в год, то через 5 лет, ваша солнечная электростанция будет окупаться на 50% быстрее, то есть общий срок окупаемости составит 6 лет. И все, с того момента электроэнергия в дневное время для вас будет бесплатной. По-моему неплохо!

Производители солнечных батарей гарантируют, что за 25 лет эксплуатации КПД панелей не снизится ниже 80%, а расчетный период жизни и того превышает 75 лет.

А теперь смотрите, даже если мы возьмем гарантийные 25 лет эксплуатации, то за это время ваша солнечная электростанция сгенерирует порядка 6 кВт * 3,47 часа * 365 дней в году * 25 гарантийных лет = 190 МВт, что эквивалентно 1 млн 140 тыс. рублей даже без роста тарифа, который, как вы видите на графике, просто неизбежен. Но даже после этого система будет работоспособна и продолжит экономить ваши деньги.

Итак, 354 тыс. рублей делим 190 000 кВт = стоимость 1 кВт электроэнергии от солнечных батарей 1 руб. 86 коп. Как вам?

А что будет когда введут Зеленый тариф?

А что если эту электростанцию поставить в южном регионе?

Ууух, количество денег, которые можно заработать, так и толкают действовать. Так почему же я все еще пишу эту статью, а не строю новые и новые электростанции? А вот одно другому не мешает ) И я буду активно писать и снимать видео о своих проектах и проектах людей, которые уже в теме. Подписывайтесь на наши публикации и первые узнаете о трендах солнечной энергетики.

Ну и конечно же, буду рад вопросам. Всем добра!