Фотовольтаические (PV) модули оказывают как локальное, так и глобальное воздействие на температуру. Локальное влияние зависит, в первую ...
Град против фотовольтаикиЧто будет с фотовольтаическими (PV) модулями во время града? Способен ли крупный град разбить стеклянную поверхность панелей и повредить ...
Victron Energy в БолгарииНашим основным партнёром является нидерландская компания Victron Energy, которая славится надёжными инверторами, зарядными устройствами и другим профессиональным ...
Солнечная энергия для Hyundai и JeepВсё чаще собственники домашних солнечных электростанций задумываются о покупке электрического транспортного средства (EV), чтобы более эффективно ...
Впервые в Болгарии: инверторы HypontechПосле успешного тестирования инверторов Hypontech мы заключили договор с производителем и стали официальным партнёром марки Хайпонтек в Болгарии. ...
Солнечная энергия для катамаранаМы строим солнечные электростанции разных видов и для разных задач: сетевые, автономные и гибридные, для собственных нужд и для продажи ...
Новинка: контроллер Victron Energy RS 450Сегодня мы получили оборудование из Китая, Австрии и Нидерландов, в том числе новейший солнечный контроллер заряда Victron Energy RS 450 | 100 ...
Мощная PV система для дома в Софии
С батареями и зарядной станцией
Roman Rubanovich, NENCOMВ начале 2021 года к нам обратился собственник строящегося рядом с Софией дома с просьбой установить на крыше солнечную электростанцию. Важным критерием было бесперебойное питание.
В процессе переговоров мы остановились на гибридной системе, которая может работать как параллельно с внешней сетью, так и автономно. Заказчик утвердил дизайн с расположением фотовольтаических (PV) модулей на всех скатах крыши.
3D-модель расположения PV модулей
В большинстве случаев наши клиенты избегают компромиссов и выбирают оборудование самого высокого уровня. Поэтому мы использовали проверенные временем солнечные модули от японской компании Sharp Solar. Во время монтажа заказчик с удовольствием наблюдал за процессом с высоты птичьего полёта и любезно поделился фотографиями.
Мы установили 94 модуля: 86 по 445 Wp и ещё 8 по 440 Wp. Общая пиковая мощность PV инсталляции составила 41.8 kWp. На протяжении нескольких лет мы собираем детализированную статистику производства построенных нами солнечных электростанций и знаем, что в пасмурную погоду (например, во время обычного затяжного дождя), генерация составляет примерно 10% от пиковой мощности. Может быть 5 или 30%, в зависимости от толщины облаков и других факторов, но в большинстве случаев около 10%. Это значит, что хозяин дома может рассчитывать в среднем на 4 киловатта мощности «от солнца» во время дождя.
В то же время наш опыт показывает, что в пасмурную погоду все скаты крыши «работают» одинаково, поэтому, при наличии достаточного бюджета, не стоит пренебрегать северо-восточным и северо-западным склонами. В солнечную погоду использование различных скатов крыши позволяет получить более равномерную генерацию в течение всего дня от восхода до заката.
Кроме своего прямого назначения — преобразования солнечной энергии в электрическую — фотовольтаические модули на крыше дома дают своим владельцам два приятных бонуса: в жаркую погоду они существенно уменьшают нагрев помещения под крышей, а во время дождя — заметно снижают шум.
Фотовольтаические модули производят постоянный ток, а в быту, как правило, требуется переменный: 1-фазный или 3-фазный. В сетевых солнечных электростанциях (без аккумуляторов) модули подключаются к сетевому PV инвертору, который преобразует постоянный ток в переменный. В автономных и гибридных системах (с аккумуляторами), модули обычно подключаются к солнечным контроллерам заряда или гибридным PV инверторам. В нашем случае мы подключили солнечные модули к пяти зарядным контроллерам и одному сетевому инвертору.
Для эффективной работы электростанции мы использовали зарядные контроллеры SmartSolar от нидерландской компании Victron Energy. Они понижают напряжение, полученное от солнечных модулей, до уровня, который необходим аккумуляторам, пропорционально повышая зарядный ток. За преобразование постоянного тока в переменный в таких системах отвечают батарейные инверторы.
Три контроллера заряда — MPPT 250/85. Первое число в названии модификации означает максимально допустимое напряжение на входе (от солнечных модулей) — не более 250 вольт. Второе число показывает максимально возможный ток на выходе (к батарее) — до 85 ампер, что при напряжении аккумулятора 55 вольт обеспечивает мощность заряда около 4.7 kW.
Мы подключили к этим контроллерам по 12 модулей (синие на схеме), сгруппировав их в 3 стринга по 4 модуля. Солнечные модули в каждом стринге соединяются последовательно, что увеличивает общее напряжение стринга. Между собой они соединены параллельно, что увеличивает силу тока. Для эффективной работы модулей, все стринги, соединяемые параллельно, должны быть одинаковыми и находиться в идентичных условиях (азимут, угол наклона, освещённость, температура).
Шесть модулей мы подключили к зарядному контроллеру MPPT 150/45 (тоже синие на схеме, 3 стринга по 2 модуля) и ещё 16 — к новейшему контроллеру MPPT RS 450/100 (зелёные на схеме). Это был первый экземпляр RS 450/100, установленный в Болгарии. Более высокое допустимое напряжение на входе у этого контроллера позволило соединить последовательно в каждом стринге по восемь модулей. Кроме того, мы смогли разместить два стринга на разных скатах крыши, поскольку модификация RS 450/100 имеет два независимых MPPT (Maximum Power Point Tracking).
Оставшиеся 36 модулей (красные на схеме) мы подключили к 3-фазному сетевому PV инвертору Fronius Symo (Австрия) мощностью 15 kW. Такая комбинация зарядных контроллеров и сетевого инвертора повышает общую эффективность гибридной системы и заслуживает отдельной статьи.
Как обычно, мы использовали специальные «солнечные» кабели и коннекторы высочайшего качества от компании Stäubli (Швейцария) и крепёжные элементы Aerocompact (Австрия).
Каждый модуль мы закрепили в шести точках, что несколько избыточно (обычно достаточно четырёх), но постепенно становится трендом при монтаже модулей большого размера в сложных климатических условиях.
В техническом помещении мы разместили вентилируемый шкаф с солнечными зарядными контроллерами и системой мониторинга, двунаправленные батарейные инверторы Victron Energy MultiPlus-II (по одному на каждую фазу) и 3-фазный сетевой PV инвертор Fronius.
Полная мощность каждого батарейного инвертора составляет 5 kV·A (около 4 kW активной мощности в зависимости от типа нагрузки). Это значит, что в автономном режиме вместе они могут выдавать до 12 kW, конвертируя постоянный ток от солнечных модулей и аккумуляторов в переменный. В светлое время суток на помощь батарейным инверторам Victron приходит сетевой PV инвертор Fronius, добавляя ещё до 15 kW, в зависимости от освещённости солнечных модулей.
Тут внимательный читатель может возразить, ведь сетевой PV инвертор потому и называется «сетевым», что работает только параллельно с внешней сетью и не может работать автономно. Да, в классической сетевой PV системе инвертор действительно не может работать без сети, но в нашем случае он является частью гибридной электростанции Victron, и сеть для него формируют батарейные инверторы. Такой тип систем называется «Micro Grid».
Получается, что в автономном режиме AC мощность всей системы (выходная мощность на стороне переменного тока) будет ограничена 12 киловаттами в тёмное время суток, с возможностью её увеличения до 27 киловатт в ясный солнечный полдень. При наличии внешней сети (гибридный режим) данного ограничения нет, так как каждый батарейный инвертор, дополнительно к собственной мощности, может транслировать до 50 ампер от сети, а это значит, что общая AC мощность системы даже в тёмное время суток составит около 40 киловатт, чего более чем достаточно для данного объекта.
Риск перегрузки системы возникает только при большом потреблении в доме в сочетании с аварийным отключением внешней сети. В таких случаях, чтобы не допустить перегрузки инверторов или быстрого разряда аккумуляторов, обычно разделяют все потребители на две группы: критические и некритические. Например, при аварии в сети можно автоматически отключить бойлеры и сауну.
Настройка аккумуляторной системы BYD
Также мы установили три литий-железо-фосфатные батареи BYD LVL ёмкостью по 15.36 kW·h каждая. Этот тип аккумуляторов является наиболее безопасным из представленных на рынке на данный момент. Общий запас энергии в батареях составляет около 46 kW·h. По нашей рекомендации заказчик также купил два резервных солнечных модуля и хранит их в техническом помещении «на всякий случай».
На двери шкафа с оборудованием мы установили сенсорный дисплей Victron Energy, который позволяет локально следить за электростанцией и менять настройки. Система мониторинга Виктрон также позволяет делать это дистанционно через интернет, используя бесплатный VRM Portal.
Спустя несколько месяцев после запуска системы в эксплуатацию, хозяин этого красивого и энергоэффективного жилища прислал нам новые фотографии с уже зелёными газонами. По его словам электростанция работает очень хорошо, значительно снижая счета на электричество и обеспечивая бесперебойное питание всего дома.
Благодаря ракурсу «сверху вниз» мы смогли убедиться в том, что фактический результат расположения фотовольтаических панелей в точности соответствует 3D-модели:
Стоимость этой мощной гибридной PV системы составила в 2021 году 115 590 лв (59 100 €) с доставкой, монтажом, запуском в эксплуатацию и НДС. Это соизмеримо с ценой компактного кроссовера типа Audi Q3 или Mercedes GLB в средней комплектации с дизельным двигателем.
Расширение системы
В конце 2022 года, спустя полтора года работы электростанции, собственник купил электромобиль и решился на upgrade системы. К тому времени в гамме инверторов Victron MultiPlus-II появились более мощные версии на 8, 10 и 15 kV·A. После детального анализа пиковых нагрузок мы пришли к выводу, что 10 kV·A будет достаточно. Наш клиент самостоятельно продал три «старых» MultiPlus-II по 5 kV·A (оборудование Victron Energy высоко ценится на вторичном рынке) и мы установили на их место новые. Таким образом минимальная AC мощность системы в автономном режиме увеличилась вдвое: с 12 до 24 kW.
Также мы установили ещё один аккумулятор, после чего общий запас энергии составил 61.4 kW·h. Новая версия батареи BYD LVL отличается визуально, но имеет те же характеристики.
Ну а главным обновлением системы стало добавление фирменной зарядной станции Victron Energy. Теперь излишки солнечной энергии могут не только нагревать воду в бассейне, но и бесплатно заряжать электромобили.
Стоимость всех этих доработок составила в 2022 году 47 900 лв (24 490 €), что увеличило общую инвестицию в систему до 163 490 лв (83 590 €). На эти деньги можно было бы купить обычный седан бизнес-класса, типа Audi A6 или BMW 5 Series в средней комплектации с дизельным мотором. В дополнение к этому, клиент вернул часть инвестиции при продаже «старых» инверторов.
Статистика
В течение 2022 года семья потребила 30 543 kW·h электрической энергии, не экономя и ни в чём себе не отказывая. При этом из сети (красный цвет на диаграмме) было потреблено только 11 633 kW·h, что составило около 38.1% от общего потребления. Остальные 18 910 kW·h — это энергия от фотовольтаической системы: одна её часть была потреблена напрямую (жёлтый цвет), а другая — от батарей (синий цвет). Батареи в данной системе заряжаются только излишками солнечной энергии в течение дня, хотя технически их можно заряжать и от сети (например, по ночному тарифу).
Статистика за 2022 год
В следующем году общее потребление оказалось немного больше и составило 34 738 kW·h. В то же время из диаграммы мы видим, что доля энергии, потреблённой напрямую от PV системы, почти не изменилась, а доля потребления из сети сократилась примерно на 2% за счёт увеличения потребления от батарей. Во многом это обусловлено тем, что в конце 2022 года мы установили дополнительную батарею, увеличив, таким образом, общую ёмкость хранилища энергии.
Статистика за 2023 год
Нетрудно заметить, что потребление из сети в основном происходит в зимнее время: отчасти из-за меньшего количества солнечной энергии, отчасти из-за периодического скопления снега на крыше. Но наибольшее влияние в данном случае оказывают настройки системы. К сожалению, в данном регионе нередко случаются аварийные отключения сети, особенно зимой. Поэтому многие владельцы подобных систем в такие периоды временно уменьшают DoD («depth of discharge» или «глубина разряда») до 20-30%, вместо обычных 70-80%. В результате батареи почти не работают, пока во внешней сети есть напряжение.
При аварии в сети, инверторы Виктрон переключаются в автономный режим менее чем за 20 миллисекунд, заметить это почти невозможно. Поэтому, по просьбе клиента мы настроили отправку автоматических push-уведомлений на его телефон при отключении и включении внешней сети. Теперь собственник знает, что электростанция перешла в автономный режим, и может контролировать ситуацию с учётом текущего заряда батарей, погодных условий и своих планов.
Давайте посмотрим на почасовой график в типичный зимний день с переменной облачностью. Здесь мы видим, что потребление из сети в основном происходит в ночные часы, по низкому тарифу:
28 января 2024, переменная облачность. Круговые диаграммы показывают данные на момент создания скриншота (24 февраля 2024)
Из-за облаков батареи успели зарядиться в течение дня только до 90%, а в настройках системы нижняя граница SoC («state of charge» или «состояние заряда») была установлена на 50%. Соответственно, вечером батареи разрядились до этого уровня, оставив резерв на случай аварии. Даже при таких ограничениях, потребление из сети в основном пришлось на период действия ночного тарифа.
Таким образом, собственник солнечной электростанции получил детализированную статистику потребления, полную независимость от аварий в сети, а также кратно уменьшил счета за электроэнергию.
Гарантия
В момент запуска системы в эксплуатацию её компоненты имели следующие гарантийные периоды: солнечные модули Sharp — 25 лет на мощность; батареи BYD — 10 лет на ёмкость; инвертор Fronius — 7 лет, оборудование Victron Energy — 5 лет с возможностью платного продления до 10 лет за 10% от его стоимости. Наш клиент воспользовался услугой расширенной гарантии Victron.
Поддержка
По взаимному согласию мы заключили с заказчиком договор на дистанционную поддержку системы. Услуга включает в себя периодическую удалённую проверку работы электростанции, обновление программного обеспечения, изменение настроек и автоматических уведомлений о событиях при необходимости.
Спецификация
В этой папке мы собрали документы с характеристиками основных компонентов электростанции:
Datasheets
Хотите задать вопрос или оформить заказ?
Выберите удобный способ связи или заполните форму: