Что нужно для солнечной электростанции

Обсудим состав комплекта для постройки сетевой, гибридной и автономной СЕС.

Строительство любой солнечной электростанции начинается с аудита. Инженеры анализируют, сколько электричества потребляет объект, какие у него пиковые нагрузки, как распределено потребление по времени суток, есть ли требования к резервному питанию, сколько доступного пространства можно задействовать под фотоэлектрические модули. Это может быть крыша, участок земли или фасад. Исходя из этих данных рассчитывают мощность будущей станции, подбирают оборудование и схему подключения. Только после этого формируется финальный список компонентов.

Разберёмся подробно, что нужно для открытия солнечной электростанции и как меняется список в зависимости от требований проекта.

Основное оборудование

Базовый список включает три ключевых компонента:

• солнечные панели;

• инвертор;

• и (если нужно) аккумуляторы.

Точный список того, что нужно для солнечной электростанции зависит от архитектуры проекта.

Сетевая станция

Аккумуляторы не требуются. Инвертор сетевой, рассчитанный на синхронизацию с сетью и передачу излишков. Панели подбираются по площади, бюджету и ориентации крыши или участка. Важно, чтобы суммарная мощность модулей соответствовала входным параметрам инвертора, с учётом допустимого диапазона напряжений и тока.

Например, для солнечной электростанции на 100 кВт понадобится около 220–240 панелей мощностью по 430–460 Вт, один или несколько сетевых инверторов с общей мощностью 100 кВт.

Гибридная станция

Если проект гибридный, например, частный дом с возможностью работы от аккумулятора в случае отключения сети, система усложняется.

Инвертор должен быть гибридным (двунаправленным): он работает и с сетью, и с АКБ, умеет переключаться между режимами, приоритизировать нагрузку.

Требуется грамотный расчёт аккумуляторного блока: с запасом по ёмкости, с учётом допустимой глубины разряда (DOD), количества рабочих циклов, особенностей химии (LFP, NMC и пр.), температурных ограничений.

Например, если дом за ночь потребляет 5 кВт⋅ч, а необходимый резерв на 2 дня с 20% запасом, система должна включать минимум 12–14 кВт⋅ч полезной ёмкости. Учтите: не вся заявленная ёмкость АКБ доступна для использования. Сами батареи часто имеют встроенные BMS, требуют грамотной коммутации (DC-блоки, предохранители, автоматические выключатели, шины).

Автономная система

Если у вас нет доступа к централизованной сети, либо вы сознательно хотите от неё отказаться, нужна полноценная автономная СЭС. В ней всё питание поступает от солнца и аккумулируется для круглосуточного использования.

Итак, что нужно для солнечной электростанции в Украине, если вы ставите автономную систему:

• Солнечные панели (в большем количестве, с запасом на зиму и пасмурные дни)

• Автономный или гибридный инвертор с режимом off-grid

• Ёмкий аккумуляторный блок

• Зарядный контроллер (если панели подключаются напрямую)

• Генератор (как резерв на экстренные случаи)

• Расширенная коммутация: автоматика включения генератора, раздельное питание нагрузок, защита от глубокого разряда.

Например, для автономной СЭС на 5 кВт в частном доме потребуется минимум 6–7 кВт панелей (с учётом зимней генерации), инвертор с запасом мощности (6–8 кВт), аккумуляторный блок на 10–15 кВт⋅ч полезной ёмкости, а также генератор мощностью не менее 4–5 кВт для резервного питания в пасмурные дни.

Конструктив и крепления

Конфигурация креплений зависит от:

• Типа поверхности (скатная или плоская крыша, грунт);

• Угла наклона и ориентации по сторонам света;

• Характеристики здания или участка (весовые ограничения, особенности кровельного материала, наличие ветровых коридоров);

• Климатической нагрузки (снеговая и ветровая зоны по ДСТУ/Єврокодам).

Рассмотрим подробнее, что надо для установки солнечных батарей в зависимости от требований проекта.

Крепления на крышу

Для монтажа на скатные крыши с металлочерепицей, шифером или черепицей используются крюки (анкерные элементы), которые выводятся между волнами покрытия, не нарушая герметичность кровли. К ним крепятся алюминиевые направляющие, на которые монтируются панели. Важно, чтобы крюки были из нержавеющей стали и не поддавались коррозии.

Для установки на плоские крыши используются:

• Балластные системы, конструкции, которые удерживаются на месте за счёт собственного веса (бетонные плиты или стальные блоки). Они не нарушают целостность крыши, но требуют расчёта нагрузки на перекрытия.

• Проникающее крепление при необходимости надёжной фиксации (особенно в ветровых зонах) элементы закрепляются анкерами через гидроизоляцию.

Важно обеспечить правильную герметизацию точки крепления.

Наземные установки

На открытых участках панели монтируются на сваях:

• Винтовые подходят для большинства почв, быстро монтируются, не требуют бетонирования.

• Забивные чаще применяются на плотных или скальных грунтах.

Сваи должны быть рассчитаны на глубину промерзания и ветровую нагрузку в регионе. В снеговых зонах (Запад Украины, северные области) усиливаются поперечные связи и увеличивается шаг опор. Если каркас слабый, он может деформироваться под нагрузкой, в результате чего лопается стекло модуля или нарушается пайка внутри.

Когда нужен трекер

Трекер – это система, которая поворачивает панели за солнцем, увеличивая выработку электроэнергии на 15–30% в год (в зависимости от региона). Бывают односистемные (по одной оси) и двухосевые. Используются чаще всего на промышленных объектах, где важно выжать максимум из каждого квадратного метра и есть свободная площадь.

В систему входят:

• Приводы (электромоторы);

• Датчики освещённости и положения солнца;

• Система аварийной парковки (если сильный ветер, трекеры автоматически укладывают панели горизонтально).

Для работы трекеров нужно обеспечить отдельное питание, а сам механизм требует регулярного технического обслуживания. Поэтому в частных домах их используют крайне редко: стоимость обслуживания и конструкций обычно не оправдываются эффективностью.

Коммутация, защита, подключение

Электрическая часть проекта – то, что нужно для установки солнечных электростанций любого типа, часто оказывается недооценённой. Но именно здесь сосредоточено большинство потенциальных ошибок. Панели соединяются в строки (string), где важно соблюсти баланс напряжений. К инвертору подходят высоковольтные цепи, и здесь используется специальный кабель PV1-F с двойной изоляцией, стойкий к ультрафиолету. Соединения через MC4-коннекторы или распределительные коробки с байпасами.

Каждая цепь обязательно проходит через автоматический выключатель, предохранитель (если напряжение выше 150 В), ограничитель перенапряжения.

Если проект предполагает молниезащиту, это отдельный контур. При наличии аккумуляторов добавляются DC-автоматы, разъединители, системы балансировки. Все элементы должны быть рассчитаны на реальные токи и температуры, иначе деградация контактов приведёт к пожару или отключениям.

Если станция подключается к сети, необходим двунаправленный счётчик, согласованный с оператором. Подключение производится через шкаф учёта, с резервным каналом отключения. Для юридических лиц – с согласованием проектной документации, актами выполненных работ и регистрацией.

Мониторинг и управление

Инверторы чаще всего имеют встроенный веб-интерфейс или подключаются к внешнему регистратору. Через систему мониторинга отслеживаются генерация, напряжение по трекам, заряд аккумулятора, история ошибок, температура, потерянная мощность.

Чек-лист от Atmosfera: что нужно для солнечной электростанции коротко

Комплектация СЭС зависит от типа проекта, но в любом случае речь идёт не просто о покупке панелей и инвертора. Чтобы станция работала надёжно и эффективно, проектировщики подбирают комплект оборудования с учётом характеристик объекта, климатических условий, режима работы и перспективной нагрузки. Иначе система будет работать нестабильно или не обеспечит нужную производительность.

Вот из чего состоит базовый комплект оборудования для солнечной электростанции:

• солнечные панели, подобранные по мощности, количеству и типу установки;

• инвертор (сетевой, автономный или гибридный, в зависимости от архитектуры станции);

• аккумуляторы (в гибридных и автономных СЭС);

• система креплений для монтажа панелей на крыше, фасаде или земле с учётом нагрузок;

• коммутационные элементы: кабели, соединители, предохранители, автоматы, шинные сборки;

• система защиты: ограничители перенапряжения, разъединители, устройства отключения, молниезащита;

• шкаф учёта с двунаправленным счётчиком и подключением к внешней сети, если предусмотрено;

• система мониторинга встроенная или внешняя, для контроля генерации, ошибок и состояния оборудования.

В автономных или сложных гибридных системах могут дополнительно использоваться зарядные контроллеры, резервные генераторы и автоматические блоки переключения. Но даже в базовом варианте все элементы должны быть согласованы между собой по параметрам тока, напряжения и режимам работы. Поэтому готовый комплект всегда подбирается на основе инженерных расчётов, а не по универсальной схеме.