Солнеч­ная элек­тро­стан­ция в селе Говедарци

Roman Rubanovich, NENCOM

Осенью 2018 года хозяин дома в селе Говедарци (община Самоков) попро­сил нас постро­ить гибрид­ную сол­неч­ную элек­тро­стан­цию. Цель про­екта — мини­маль­ная зави­си­мость от постав­щи­ков элек­три­че­ства и посто­янно рас­ту­щих тари­фов.

Электро­стан­ция должна при­о­ри­тетно исполь­зо­вать сол­неч­ную энер­гию, а при её недо­статке — элек­три­че­ство из сети. При ава­рий­ном отклю­че­нии сети элек­тро­стан­ция должна про­дол­жать рабо­тать от акку­му­ля­тор­ных бата­рей.

Несмотря на боль­шую пло­щадь дома, крыша у него довольно скром­ного раз­мера и не имеет южного ската. Наиболее под­хо­дя­щий юго-восточ­ный скат частично занят сол­неч­ными кол­лек­то­рами и дымо­хо­дом. Поэтому заказ­чик выра­зил жела­ние исполь­зо­вать остав­шу­юся пло­щадь крыши мак­си­мально эффек­тивно. Для этого необ­хо­димы фото­воль­та­и­че­ские модули с высо­ким КПД, напри­мер — Panasonic Solar 330 Wp с коэф­фи­ци­ен­том полез­ного дей­ствия 19.7% и низким тем­пе­ра­тур­ным коэф­фи­ци­ен­том мощ­но­сти.

Проана­ли­зи­ро­вав исход­ные данные, мы раз­ра­бо­тали 3D модель рас­по­ло­же­ния сол­неч­ных моду­лей на крыше дома. Оказалось, что можно раз­ме­стить 12 таких моду­лей с общей мощ­но­стью 3.96 kWp:

Затем мы смо­де­ли­ро­вали работу элек­тро­стан­ции с учётом инсо­ля­ции и кли­мата в данном реги­оне, а также с учётом ази­мута и угла наклона фото­воль­та­и­че­ских пане­лей:

Прогноз учи­ты­вает все потери, в том числе свя­зан­ные с нагре­вом моду­лей в тёплое время года и нали­па­нием снега зимой. В этом отно­ше­нии горные реги­оны иногда ока­зы­ва­ются более эффек­тивны, чем рав­нин­ные, бла­го­даря чистой атмо­сфере и про­хлад­ному лету:

Через неделю после согла­со­ва­ния про­екта с заказ­чи­ком мы при­сту­пили к работе. Для уста­новки сол­неч­ных пане­лей на крыше мы исполь­зо­вали надёж­ные алю­ми­ни­е­вые кон­струк­ции, спе­ци­аль­ные кабели с боль­шим сече­нием, двой­ной изо­ля­цией и защи­той от уль­тра­фи­о­лета, а также высо­ко­ка­че­ствен­ные швей­цар­ские кон­нек­торы Stäubli.

В каче­стве «сердца» всей системы мы выбрали леген­дар­ный инвер­тор-чар­джер Victron Energy Quattro 5000. Особен­ность модели Quattro заклю­ча­ется в том, что у неё есть два AC-входа и два AC-выхода.

Входы могут исполь­зо­ваться для двух источ­ни­ков пере­мен­ного тока, напри­мер для сети и гене­ра­тора. А два выхода могут быть полезны, если все нагрузки нужно раз­де­лить на «кри­ти­че­ские», кото­рые должны рабо­тать посто­янно, и «не кри­ти­че­ские», кото­рые должны рабо­тать только при нали­чии внеш­ней сети.

Фотоволь­та­и­че­ские модули Panasonic мы раз­де­лили на 4 группы (стринга) по 3 модуля и под­клю­чили к сол­неч­ному кон­трол­леру Victron Energy SmartSolar MPPT 250/70.

Для накоп­ле­ния энер­гии мы уста­но­вили четыре свин­цово-кис­лот­ных AGM акку­му­ля­тора Victron Energy серии Super Cycle по 230 A·h. Эти 12-воль­то­вые бата­реи мы соеди­нили после­до­ва­тельно для полу­че­ния 48 вольт и мини­ми­за­ции потреь энер­гии в кабе­лях. Также мы уста­но­вили три балан­сёра, кото­рые вырав­ни­вают напря­же­ние между акку­му­ля­то­рами.

Батареи Victron Energy серии Super Cycle допус­кают пери­о­ди­че­ский разряд до 20%, в отли­чие от серии Deep Cycle, лимит кото­рой 50%. Таким обра­зом, полный запас энер­гии блока акку­му­ля­то­ров соста­вил 11 kW·h, а полез­ная ёмкость при раз­ряде до 20% — 8.8 kW·h.

В дверку метал­ли­че­ского шкафа с обо­ру­до­ва­нием мы уста­но­вили систему мони­то­ринга с цвет­ным дис­плеем и под­клю­че­нием к бес­плат­ному пор­талу для сбора ста­ти­стики и уда­лён­ного кон­троля всех пара­мет­ров.

Мы обно­вили про­грамм­ное обес­пе­че­ние всех ком­по­нен­тов элек­тро­стан­ции до послед­ней версии и настро­или систему с учётом поже­ла­ний заказ­чика.

После запуска элек­тро­стан­ции мы про­ве­рили все ком­по­ненты и соеди­не­ния с помо­щью теп­ло­ви­зора и убе­ди­лись, что всё рабо­тает в штат­ном режиме.

Как обычно, мы сняли неболь­шое видео о нашей работе:

Спустя один месяц мы удво­или ёмкость системы хра­не­ния энер­гии по просьбе заказ­чика. Теперь полез­ный запас соста­вяет 17.6 kW·h.

Заодно мы почи­стили сол­неч­ные панели от снега и просто хорошо про­вели время в горах.