Солнеч­ная элек­тро­станция в городе Русе

Все чаще люди хотят умень­шить свою зави­си­мость от постав­щи­ков энер­гии. Также растет и коли­че­ство люби­те­лей совре­мен­ных тех­но­ло­гий, кото­рые меч­тают уско­рить дви­же­ние чело­ве­че­ства к чистому буду­щему.

Один из таких энту­зи­а­стов попро­сил нас уста­но­вить на крыше хозяй­ствен­ной постройки сол­неч­ную элек­тро­стан­цию. Задача была постав­лена сле­ду­ю­щим обра­зом: исполь­зо­вать всю пло­щадь крыши мак­си­мально эффек­тивно. Для ее реше­ния мы выбрали фото­элек­три­че­ские модули Panasonic Solar HIT 330 с высо­ким КПД (19.7%) и низким тем­пе­ра­тур­ным коэф­фи­ци­ен­том изме­не­ния мощ­но­сти (-0.29 %/°C).

Односкат­ная крыша имеет раз­меры 24.5×5.25 m или ~128.6 m² , азимут 27° (при Юг=0°) и угол наклона 35°. Габариты одного модуля 1053×1590 mm, а мон­таж­ное рас­сто­я­ние между ними около 20 mm.

Обсудив с заказ­чи­ком воз­мож­ные вари­анты мон­тажа, мы оста­но­ви­лись на вер­ти­каль­ном рас­по­ло­же­нии моду­лей в 3 ряда по 22 штуки. Таким обра­зом, ширина инстал­ля­ции соста­вит 22×1.053+21×0.02≈23.59 m, а высота 3×1.590+2×0.02=4.81 m. Общий размер сол­неч­ной уста­новки полу­чится 23.59×4.81 m или ~113.5 m², что состав­ляет ~88% от пло­щади крыши.

Если мы исполь­зуем 66 моду­лей по 330 W каждый, то уста­нов­лен­ная DC-мощ­ность сол­неч­ной элек­тро­стан­ции соста­вит 21.78 kW в пике (kWp).

Дом рас­по­ло­жен непо­да­леку от города Русе, и перед нача­лом работ мы про­вели анализ этой мест­но­сти для опре­де­ле­ния потен­ци­ала исполь­зо­ва­ния сол­неч­ной энер­гии.

Solargis данные для реги­она

Самым важным типом инсо­ля­ции для фото­элек­три­че­ских систем явля­ется GHI — Global Horizontal Irradiation (общая инсо­ля­ция на гори­зон­таль­ной поверх­но­сти). GHI мест­но­сти по данным Solargis состав­ляет 1405 kW·h/m²/год:

PVGIS данные для реги­она

GHI реги­она по данным PVGIS — 1480 kW·h/m²/год и рас­пре­де­ля­ется сле­ду­ю­щим обра­зом:

Статистика GHI с 2007 по 2016 год:

Специфика гори­зонта для задан­ных коор­ди­нат (Юг=0°):

Синяя линия пока­зы­вает тра­ек­то­рию дви­же­ния Солнца по небо­склону в день зим­него солн­це­сто­я­ния, 21 декабря, а крас­ная линия — в день лет­него солн­це­сто­я­ния, 21 июня

Предва­ри­тель­ная оценка про­из­вод­ства элек­тро­энер­гии

Учитывая данные по кли­мату и инсо­ля­ции, азимут и угол наклона сол­неч­ных моду­лей, а также спе­ци­фику гори­зонта для дан­ного объ­екта, годо­вая инсо­ля­ция на поверх­но­сти моду­лей по данным PVGIS соста­вит 1660 kW·h/m²/год и рас­пре­де­лится сле­ду­ю­щим обра­зом:

При таких исход­ных данных, сол­неч­ная элек­тро­стан­ция мощ­но­стью 21.78 kWp про­из­ве­дет за год 31.7 MW·h элек­три­че­ской энер­гии, кото­рая будет рас­пре­де­лена сле­ду­ю­щим обра­зом:

На данном гра­фике пока­зано про­из­вод­ство энер­гии на выходе из сол­неч­ных моду­лей до пре­об­ра­зо­ва­ния в пере­мен­ный ток. Здесь не учтены потери в кабе­лях и инвер­то­рах, но учтены сред­не­ста­ти­сти­че­ские потери, свя­зан­ные с нагре­вом сол­неч­ных эле­мен­тов в теплое время года, а у моду­лей Panasonic Solar этот пока­за­тель зна­чи­тельно лучше сред­него по рынку

Монтаж сол­неч­ных моду­лей

Модули Panasonic Solar были достав­лены к месту мон­тажа в хоро­шей упа­ковке на двух пале­тах:

NENCOM явля­ется офи­ци­аль­ным дис­три­бью­то­ром ком­па­нии Panasonic Solar, обес­пе­чи­вая низкие цены, быст­рую доставку, про­фес­сио­наль­ный монтаж и 25-летнюю гаран­тию на модули.

Мы надежно закре­пили крон­штейны для алю­ми­ни­е­вых про­фи­лей к дере­вян­ной основе крыши:

На крон­штейны мы уста­но­вили алю­ми­ни­е­вые про­фили для креп­ле­ния фото­элек­три­че­ских моду­лей:

Для соеди­не­ния фото­элек­три­че­ских моду­лей с рас­пре­де­ли­тель­ным щитом мы исполь­зо­вали спе­ци­аль­ный кабель немец­кой фирмы IBC Solar, устой­чи­вый к пере­па­дам тем­пе­ра­туры и воз­дей­ствию прямых сол­неч­ных лучей:

Также мы сде­лали мол­ние­за­щиту и зазем­ле­ние всей инстал­ля­ции:

Установка и про­верка пер­вого сол­неч­ного модуля Panasonic HIT 330:

Напряже­ние холо­стого хода (без нагрузки) точно соот­вет­ствует завод­ским харак­те­ри­сти­кам — 69.7 V, хотя инсо­ля­ция сейчас зна­чи­тельно ниже «стан­дарт­ных» 1000 W/m². Все дело в тем­пе­ра­туре: чем холод­нее, тем эффек­тив­нее рабо­тают фото­элек­три­че­ские модули.

Мороз не только повы­шает КПД сол­неч­ных моду­лей, но и укра­шает их узо­рами:

Наша эффек­тив­ность на морозе тоже ока­за­лась выше :)

Мы сгруп­пи­ро­вали 66 моду­лей в 6 стрин­гов по 11 штук. Внутри каж­дого стринга модули соеди­ня­ются после­до­ва­тельно, обес­пе­чи­вая напря­же­ние холо­стого хода около 770 вольт:

Торжествен­ное креп­ле­ние послед­него сол­неч­ного модуля:

Модули Panasonic Solar не только эффек­тивно рабо­тают, но пре­красно выгля­дят:

Фильм о нашей работе

По тра­ди­ции мы сняли корот­кое видео о нашей работе на объ­екте:

Первая часть про­екта завер­шена. Для второй части мы заку­паем инвер­торы и литий-ионные нако­пи­тели энергии.