Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии

Ниже представлено описание практической реализации системы на солнечных модулях для экономии потребления электроэнергии от сети в жилом доме. Установленная мощность системы – 4,9кВт, с годовой производительностью энергии 5,22МВт*ч (Киев).

Система для экономии энергии построена на сетевом инверторе (grid-tie inverter), который напрямую преобразовывает постоянный ток от фотомодулей в переменный и  «закачивает» его  в сеть, с соблюдением фазы и частоты; без каких бы то ни было дополнительных буферных аккумуляторов. Grid-tie инверторы позволяют максимально преобразовывать энергию от солнечных модулей, благодаря наличию системы МРРТ (отслеживания точки максимальной мощности), обладают высоким КПД, который у лучших образцов приближается к 98-99%, могут передавать данные о системе как по промышленным интерфейсам, так и через беспроводные сети. Фотоэлектрические системы на grid-tie инверторах легко масштабируются до требуемых мощностей.

Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.1

Топология  системы представляет собой несколько (в данном случае 2) стрингов, подключенных к мультистринговому инвертору. Стринг – цепь последовательно соединенных одинаковых фотоэлектрических модулей, в количестве, необходимом для достижения выходного напряжения, соответствующего входному диапазону МРРТ инвертора. Обычно входной диапазон МРРТ инвертора порядка нескольких сотен (150-600) вольт. Напряжение стринга не должно превышать максимальное входное напряжение инвертора (в зависимости от модели, это 600-1000В), а сума токов всех стрингов, при максимальной мощности, не должна превышать максимальный постоянный входной ток инвертора.


Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.2

 

Полная схема подключения, кроме фотомодулей, соединенных в стринги и инвертора, содержит устройства защиты по постоянному и переменному току, заземление и другие элементы, необходимые для стабильной работы системы.


Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.3

 

В системе применены высокопроизводительные поликристаллические фотоэлектрические модули мощностью 245Вт европейского производства с хорошим соотношением стоимости за Вт мощности. Производитель гарантирует не более 0,7% потерь мощности в год, воспроизведение 90% мощности через 10 лет, и 80% мощности через 25 лет. В системах для экономии энергии можно использовать любые другие солнечные панели, изготовленные из монокристалов, по тонкопленочной технологии, или гетеро структурные, в соответствии с входными характеристиками инвертора.


Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.4    Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.5

 

 

В качестве grid-tie инвертора установлен сетевой инвертор европейского производства. Данный инвертор позволяет подключать на вход до 5,5кВт фотомодулей, прост в установке и настройках, имеет множество вспомогательных функций по отображению производительности системы за выбранные временные промежутки, позволяет выводить данные на удаленный мониторинг. На инвертор предоставляется 5-ти летняя гарантия производителя с возможностью продления до 10 лет.  

 

Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.6     Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.7

 

Фотоэлектрические модули в данной системе установлены на крыше, ориентированной на юг, с наклоном около 40º, что является близким к оптимальному среднегодовому для Киева. Для монтажа использована отечественная система креплений фотомодулей, рассчитанная на установку панелей, как в виде отдельной конструкции, так и для установки на кровле зданий. Система креплений является полностью оригинальной разработкой, изготовлена из алюминия c крепежными элементами из нержавеющей стали, позволяет инсталлировать как небольшие мощности, так и крупные массивы фотовольтаических полей.


Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.8   Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.9

 

Система креплений – опорные рейки и прижимы:


Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.10 Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.11 Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.12

 

Для соединения фотомодулей в стринги и подключения к инвертору используется специальный кабель для PV систем в двойной силиконовой изоляции, стойкой к ультрафиолетовому излучению, а так же герметичные коннекторы для PV систем – МС4 и ТЕ connectivity:


Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.15Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.14Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.13

 

Работы по монтажу фотоэлектрической системы состоят из нескольких этапов. Сначала проводятся подготовительные работы и монтаж конструкции под фотомодули – опорных реек для установки панелей. Все крепежные элементы алюминиевые и из нержавеющей стали, от кровли конструкция изолирована специальной армированной битумной лентой.

 

 Несколько фотографий с монтажа:

 

Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.16  Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.17

 

Далее следует монтаж самих фотоэлектрических панелей, с одновременным соединением в стринги.

 

Процесс монтажа:

 

Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.18 Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.19

Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.20 Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.21

Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.22 Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.23

 

Процесс монтажа близится к завершению:


Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.24 Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.25

 

Фотовольтаическое поле смонтировано:


Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.26 Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.27

Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.28 Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.29

 

После завершения монтажа фотоэлектрических модулей стринги подключаются через коннекторы к PV кабелю, который проложен к щиту DC защиты и входу инвертора. Инвертор инсталлирован внутри помещения, хотя может быть установлен на улице, под навесом, так как исполнен в корпусе с IP65. Выход инвертора  подключается к сети 220В через автоматические предохранители AC защиты в щит переменного тока в доме.


Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.30 Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.31

 

После завершения монтажа происходит пуско-наладка системы, настройка инвертора. Инвертор, после запуска, определяет и «подхватывает» фазу входной сети, устанавливает выходное напряжение, превышающее напряжение сети на значение, необходимое для перетекания тока, и начинает генерацию энергии в сеть. Система готова к эксплуатации.


Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.32 Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.33

 

В ночное время, при отсутствии генерации энергии, инвертор переходит в «спящий» режим, с минимальным энергопотреблением – 0.2 W.

 

Сетевая фотоэлектрическая система, подобная приведенной, позволяет эффективно экономить энергию, особенно если ее потребление максимально как раз в весенне-летний период, с преобладанием  в дневное время суток. В таком случае не происходит генерации в сеть и отпадает необходимость в разрешении на подключение к Облэнерго, получение техусловий, установку двунаправленных счетчиков – поставил систему, включил, и экономь.

 

Практическая реализация системы на солнечных батареях для экономии электроэнергии.34

 

utem.org.ua