Как работает солнечная электростанция для бизнеса

Для предприятия солнечная электростанция – это собственный источник электричества, встроенный в существующую энергосистему. Во многих проектах не обязательно сразу добиваться полной автономности: разумнее сначала закрыть стабильную дневную нагрузку, а затем увеличивать установленную мощность по мере роста потребления, запуска новых производственных линий или расширения доступной площади (о том, как бизнесу наращивать мощность СЭС поэтапно, мы подробно рассказывали в отдельной статье).

Чаще всего задача станции – заместить часть сетевого электричества собственной генерацией. Именно с этой позиции разберем, как работают солнечные электростанции для бизнеса и что меняется, если дополнить систему накопителем энергии.

Из чего состоит коммерческая СЭС и как генерируется энергия

В основе станции находятся фотоэлектрические модули. Солнечный свет попадает на кремниевые ячейки, и они вырабатывают постоянный электрический ток. Панели объединяются в стринги, после чего энергия по кабельным линиям поступает к инвертору.

Инвертор преобразует постоянный ток в переменный с параметрами, необходимыми для внутренней сети предприятия. После этого электричество можно использовать для питания обычного оборудования.

Кроме панелей и инверторов, СЕС для предприятия нужны:

• несущие конструкции;

• DC- и AC-кабельные линии;

• электрические щиты;

• коммутационное оборудование;

• системы защиты и учета;

• автоматика и мониторинг.

На крупном объекте могут работать сотни или тысячи модулей и несколько инверторов. Но для предприятия это единая система: после преобразования произведенное электричество поступает в его внутреннюю сеть.

Например, бизнес-центр или офис на солнечной энергии потребляют 50 кВт·ч, а панели сейчас производят 30 кВт·ч. Эти 30 кВт сразу используются на собственное потребление объекта, поэтому из сети необходимо забрать только оставшиеся 20 кВт. 

СЭС+УЗЕ: как работает солнечная электростанция для бизнеса с накопителями?

Солнечная генерация не всегда совпадает с графиком работы предприятия. Максимальная производительность приходится на день, а бизнес может активно потреблять электричество вечером или работать круглосуточно.

Допустим, в 13:00 станция производит 300 кВт·ч, а оборудование использует только 220 кВт. Возникает 80 кВт избыточной мощности. Установка хранения энергии (УЗЕ) позволяет сохранить часть этого избытка и использовать его позже.

В таком случае принцип работы СЭС для бизнеса выглядит так:

1. Станция обеспечивает текущую нагрузку.

2. Избыток энергии заряжает накопитель.

3. Когда генерация снижается, АКБ отдает сохраненную энергию.

4. Недостающая мощность поступает из внешней сети.

Поэтому СЭС и УЗЕ выполняют разные функции: панели производят электричество, а накопитель позволяет перенести его использование на другое время.

Батарея также дает резерв для критического оборудования, если внешняя сеть выключается. В условиях нестабильной энергосистемы это одна из главных причин ставить панели вместе с накопителями.

Даже если днем предприятие сразу использует всю солнечную генерацию и батарея почти не дает дополнительной экономии, она выполняет другую задачу – страхует от блэкаутов. Во время отключений УЗЕ не дает остановиться серверам, связи и ключевой технике. Еще одна важная функция УЗЭ – управление стоимостью электроэнергии. Накопитель можно заряжать от СЭС или сети в часы более низких цен, а использовать энергию, когда она дороже. При соответствующей модели работы предприятия накопленную электроэнергию можно продавать на рынке «на сутки вперед» (РДН), получая дополнительный экономический эффект от системы.

Как СЭС с накопителями устанавливаются на предприятии

Коммерческая станция должна быть интегрирована в существующую электрическую инфраструктуру. Поэтому проектирование начинается с обследования объекта, а не с подсчета количества панелей, которые физически помещаются на крыше.

Инженеры оценивают:

• фактическую нагрузку и пики потребления;

• точки подключения;

• трансформаторы и распределительные щиты;

• кабельные линии;

• доступную площадь кровли или территории;

• места для инверторов и УЗЕ;

• требования к резервному питанию.

После этого определяется архитектура электростанции. Панели могут размещаться на кровлях производственных и складских зданий, наземных конструкциях или солнечных навесах. От них DC-линии идут к инверторам, а после преобразования переменный ток через защитное оборудование поступает во внутреннюю сеть.

Если используется накопитель, он подключается через соответствующее преобразовательное оборудование и систему управления.

Автоматика при этом контролирует генерацию, потребление, заряд АКБ и обмен с внешней сетью. Поэтому то, как работает солнечная станция для бизнеса, определяется не только панелями: важна корректная совместная работа всех элементов.

Если предприятию нужен резерв, отдельно выделяют критические потребители. Это могут быть серверы, связь, охрана, холодильное оборудование, насосы или часть производственной линии. Резервировать аккумуляторами весь завод зачастую нет необходимости.

Как солнечная станция работает в течение суток

Работа СЭС меняется в зависимости от солнечной генерации, нагрузки предприятия и наличия электричества в сети. Если установлен накопитель, он помогает использовать дневную энергию позже и поддерживать объект при отключениях.

Рассмотрим, как работают солнечные электростанции в течение дня.

Утро

После восхода генерация постепенно растет. Если предприятие потребляет 150 кВт·ч, а панели производят 40 кВт·ч, оставшиеся 110 кВт поступают из сети. При отключении сети недостаток мощности может компенсировать АКБ.

День

В середине дня СЭС выходит на максимальную производительность. Возможны три сценария:

• генерации недостаточно – объект использует панели и сеть;

• генерация покрывает нагрузку – потребление из сети минимально;

• появляется избыток – его можно направить в накопитель.

При отключениях УЗЕ также сглаживает перепады генерации и поддерживает критические потребители.

Вечер и ночь

После заката панели перестают производить энергию. Если сеть доступна, предприятие получает электричество из нее. При отключении резерв обеспечивает накопитель – в пределах его емкости и мощности.

Т.е., принцип работы солнечной электростанции для бизнеса такой: днем СЭС питает предприятие и заряжает аккумулятор, вечером накопитель может отдавать сохраненную энергию, а внешняя сеть дополняет их, когда собственной генерации недостаточно.

Какую пользу СЭС дает предприятию

Для бизнеса ключевой показатель – не сама генерация, а сколько произведенной энергии предприятие использует вместо электроэнергии из сети. Чем выше собственное потребление, тем заметнее экономический эффект и тем быстрее окупается проект.

В зависимости от профиля нагрузки и мощности станции она может покрывать значительную часть дневного потребления предприятия. Например, если в рабочие часы объект стабильно потребляет 200 кВт·ч, а система производит 100-150 кВт·ч, солнечная генерация в отдельные часы замещает 50-75% мощности, которую пришлось бы получать из сети.

Для украинского бизнеса это дает несколько практических преимуществ:

• сокращение расходов на покупку электроэнергии;

• меньшую зависимость себестоимости продукции от изменения тарифов;

• возможность использовать собственную генерацию в часы высокой дневной нагрузки;

• с АКБ – накопление избытков и резерв при отключениях;

• более прогнозируемые энергетические расходы на длительный период.

Решающий фактор эффективности – не специфика бизнеса, а график потребления объекта. Солнечная станция может работать и на предприятии с ночными сменами, но если ключевое оборудование включается ночью, системе обязательно понадобятся аккумуляторы (УЗЕ) для хранения дневной энергии.

Поэтому мощность электростанции рассчитывают относительно реального профиля нагрузки. Для украинских предприятий это особенно важно: проект должен одновременно сокращать покупку дорогой сетевой электроэнергии и повышать устойчивость бизнеса к перебоям энергоснабжения.

СЭС для бизнеса от Atmosfera

Проектирование и строительство коммерческих солнечных станций требует глубоких инженерных изысканий и точного расчета окупаемости.

Инженеры компании Atmosfera более 15 лет разрабатывают и внедряют решения в сфере альтернативной энергетики. Мы проводим комплексный энергоаудит, анализируем профили нагрузок, разрабатываем проект и подбираем надежное оборудование класса Tier-1. Специалисты компании выполняют весь цикл работ – от поставки и монтажа до настройки автоматики и сервисного обслуживания.

Обратитесь в проектный отдел компании Atmosfera, чтобы получить индивидуальный расчет окупаемости и подобрать конфигурацию солнечной станции под задачи вашего предприятия.