Виды и типы: схемы солнечных электростанций

ТИПЫ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ:

• Автономная электростанция (постоянный ток)

• Автономная электростанция (220/380В)

• Сетевая электростанция (220/380В)

• Гибридная электростанция (220/380В)

 


 

Солнечная электростанция – специальная инженерная конструкция, которая служит для преобразовании солнечной радиации в электрическую энергию (постоянный или переменный ток). Самый распространенный тип солнечных электростанций основан на плоских фотоэлектрических модулях монокристаллического или поликристаллического вида, которые обеспечивают преобразование солнечной радиации в постоянный ток (DC). В зависимости от применяемой схемы, постоянный ток может инвертироваться в переменный (AC) или стабилизироваться для заряда аккумуляторных батарей.

Ниже подробно описаны принципы работы и схемы солнечных электростанций, которые на сегодняшний день успешно применяются и обеспечивают наибольшую эффективность работы.


 

Автономная солнечная электростанция
(постоянный ток, DC)

Принцип действия: солнечная радиация преобразуется в постоянный электрический ток при помощи солнечных панелей, которые подключаются к контроллерам заряда аккумуляторов. Электрическая энергия накапливается в аккумуляторах в дневное время суток, когда Солнце активно, после чего может использоваться в любое время для питания потребителей постоянного тока.

Схема электростанции автономного типа постоянного тока

схема автономного типа солнечной электростанции

Контроллер заряда на базе ШИМ-контроллера (PWM-тип) обеспечивает заряд аккумуляторов свинцово-кислотного типа AGM VRLA, GEL VRLA или FLA типов.

В случае применения продвинутых солнечных контроллеров заряда, таких как BlueSolar MPPT, возможен заряд аккумуляторов более высокого класса: OPzV (свинцово-кислотные необслуживаемые элементы), OPzS (свинцово-сурьмянистые малообслуживаемые), NiCd (никель-кадмиевые необслуживаемые или малообслуживание) или LiFePO4 (литий-железо-фосфатные аккумуляторы).

Назначение: данный вид солнечной электростанции устанавливают в тех случаях, когда требуется организовать автономное уличное освещение или обеспечить электропитанием любые другие потребители постоянного тока: охранные системы, оперативные цепи постоянного тока, телекоммуникационные установки (радиосвязь, спутниковая связь, интернет и т. д.).

Эффективность работы: очень высокая, 97-98%

Составляющие: Солнечные панели, контроллер заряда, аккумулятор.

Работа в условиях «зелёного» тарифа: невозможна.


 

Автономная солнечная электростанция
(переменный ток, AC)

Принцип действия: Солнечные батареи вырабатывают постоянный ток в периоды солнечной активности, который поступает к контроллеру MPPT. Контроллер заряда аккумуляторов производит коррекцию (стабилизацию) постоянного тока для заряда аккумуляторов и производит качественный многостадийный заряда батарей различных типов: AGM, GEL, OpzS, OpzV, NiCd или высокотехнологичных литиевых аккумуляторов (Li-ion). Когда аккумуляторный банк полностью заряжен, излишек электрической энергии поступает на вход инвертора напряжения DC/AC, к выходу которого подключаются потребители переменного тока (AC).

В периоды отсутствия солнечной активности (вечер, ночь и раннее утро), электроэнергия для потребителей переменного тока черпается из аккумуляторных батарей (DC) и преобразовывается в переменную (AC) при помощи инвертора напряжения.

Современные функции инверторов позволяют очень гибко настраивать схему работы солнечной электростанции, особенно это востребовано для частных домов и коттеджей.

Схема электростанции автономного типа переменного тока

схема автономного вида солнечной электростанции переменного тока

Схема сетевой электростанции автономного типа переменного тока

схема автономного вида солнечной электростанции переменного тока с сетевым подключением

Режим I. Автономное электроснабжение. Данная схема может применяться, когда нет сети переменного тока. Вся накопленная за световой день электроэнергия в аккумуляторах используется в вечернее и ночное время для питания потребителей переменного тока. Правильный расчет мощности солнечных панелей (PV-массива) и достаточная энергоемкость аккумуляторов позволяют обеспечить полную автономность объекта.

Режим II. Смешанное электроснабжение. Этот вид электростанций требует наличия сети переменного тока, которая используется при разряде аккумуляторов, чтобы не происходило прекращения подачи электроснабжения дома. Достоинство данного типа в том, что нет необходимости устанавливать больше массивы солнечный батарей и блоки аккумуляторов, т. к. всегда есть возможность получить недостаток электроэнергии от сети.

Режим III. Резервное электроснабжение. В данном случае схема солнечной электростанции предполагает настройку инвертора таким образом, что аккумуляторный банк остается всегда заряженным на 100%. Лишь небольшое количество произведенной солнечной электроэнергии тратится на поддержание полного заряда аккумуляторов, остальной объем преобразуется в переменный ток и используется для питания активных потребителей, излишек отдается в сеть согласно условиям «зелёного» тарифа.

Назначение: описанные выше типы солнечных электростанций востребованы для частных домов и коттеджей, где полностью отсутствует сеть или когда сеть отличается низким качеством. Также данные схемы нередко применимы для коммерческого применения: небольшие производственные участки, системы телекоммуникаций и любые другие области, где требуется создать надежную систему резервного питания с возможностью существенной экономии потрбленной электроэнергии. Стоит отметить, что некоторые режимы работы возможны только в инверторами MultiPlus, Quattro и Symo Hybrid, которые поддерживают тонкую настройку и передачу избытка электроэнергии по «зелёному» тарифу.

Эффективность работы: высокая, до 90-93% при прямом и инвертируемом режимах.

Составляющие: солнечные панели, MPPT-контроллер, аккумуляторный банк, гибридный инвертор, реже – дизельный генератор.

Работа в условиях «зелёного» тарифа: поддерживается.


 

Сетевая солнечная электростанция
(переменный ток, AC)

Принцип действия: вырабатываемый постоянный ток (DC) солнечными батареями поступает на вход солнечного инвертора, который производит преобразование постоянного в переменный ток (DC/AC). Выход от солнечного инвертора подключен к сети переменного тока и потребителям электроэнергии.

Данная схема отличается своей простотой, однако конструкция имеет несколько особенностей. Так, электростанция работает только когда доступна электрическая сеть переменного тока, а также напряжение в сети должно находиться в рабочем диапазоне инвертора.

Схема сетевой солнечной электростанции переменного тока

сетевой тип солнечной электростанции и ее схема

Назначение: данный вид очень востребован для домов, дач, коттеджей, где предлагаются выгодные условия «зелёного» тарифа. В дневное время, когда потребление электроэнергии, как правило, на минимальном уровне, произведенная энергия передаётся в сеть по уловиям «зелёного» тарифа. В вечернее и ночное время, когда в доме работает основная часть потребителей, энергия поступает из сети. Таким образом, данный вид солнечной электростанции позволяет существенно экономить на расходах за оплату электроэнергии, а если установлен достаточный массив солнечных батарей, домохозяйство будет получать прибыль за положительную разницу произведенной и затраченной электроэнергии по итогам месяца.

Эффективность работы: очень высокая, до 97%.

Составляющие: солнечные панели, солнечный PV-инвертор.

Работа в условиях «зелёного» тарифа:

поддерживается.


 

Гибридная солнечная электростанция
(переменный ток, AC)

Принцип действия: солнечными батареи (DC) подключены к сетевому солнечного инвертору (DC/AC). Сеть переменного тока подключается на вход гибридного инвертора (DC/AC), также к гибридному инвертору подключены аккумуляторные батареи. Выход сетевого солнечного инвертора и гибридного инвертора объединены через распределительный щит и обеспечивают электропитанием потребителей переменного тока.

Применение гибридного инвертора с зарядным устройством в данном типе солнечной электростанции обеспечивает ряд неоспоримых преимуществ: электростанция работает даже при отсутствии напряжения в сети переменного тока, а также в условиях нестабильной сети. Пользователю доступно несколько режимов работы, которые могут гибко настраиваться по желанию и в соответствии с временем года.

Схема гибридной сетевой электростанции переменного тока

Схема гибридной сетевой солнечной электростанции переменного тока

Режим I. Автономная электростанция. Сгенерированная электроэнергия накапливается в аккумуляторах: сетевой инвертор подает переменное напряжение на выход гибридного инвертора, который производит заряд аккумуляторов. Избыток используется потребителями или отдается в сеть переменного тока по условиям «зелёного» тарифа. В вечернее и ночное время электропитание обеспечивается гибридным инвертором от аккумуляторов.

Для автономного электроснабжения требуется устанавливать достаточную мощность солнечных батарей, чтобы сгенерированной электроэнергии хватало на достаточной заряд аккумуляторов, а их емкости было достаточно, чтобы покрыть потребности потребителей.

В случае применения гибридного инвертора Quattro с двумя входами, ко второму подключается дизельгенератор, которым система управляет автоматически в соответствии с заданными настройками. Например, при достижении установленного порогового значения разряда аккумуляторов, дизельгенератор будет заведен автоматически.

Режим II. Смешанное электроснабжение. В данном случае допускается незначительный разряд аккумуляторов или полный, после чего электропитание будет переключено на сеть переменного тока. Солнечный инвертор продолжает работу в любых случаях и дополняет мощность системы, а также продолжает заряжать аккумуляторы. Избыток передается в сеть по условиям «зелёного» тарифа.

Режим III. Резервное электроснабжение. В этом случае схема настроена таким образом, что аккумуляторы задействованы только при отсутствии электрической сети (авария, плановое отключение, веерные отключения и т. д.). Солнечный инвертор генерирует электроэнергию и обеспечивает потребителей, избыток передается в сеть по условиям «зелёного» тарифа.

Назначение: подобные электростанции востребованы для домов, коттеджей, офисов, отелей, гостиниц, баз отдыха и т. д., где требуется создать систему гарантированного электропитания, а также снизить зависимость или полностью отказаться от общей сети электроснабжения.

Эффективность работы: очень высокая, до 97%.

Составляющие: Солнечные панели, солнечный PV-инвертор, гибридный инвертор, аккумуляторный банк, реже – дизельный генератор.

Работа в условиях «зелёного» тарифа: поддерживается.

Схемы с выделенными группами потребителей

Проектирование солнечной электростанции на этапе строительства — правильный шаг, который позволяет создать удобную схему распределения электроэнергии. Очень важно предусмотреть группы потребителей с разным приоритетом, данная опция позволяет сбалансировать систему резервного питания. Например, первая группа – охватывает электрические приборы с максимальным приоритетом, которые должны работать даже при пропадании напряжения в сети: освещение, системы охраны, отопления, связи и т. д. Вторая группа – приборы второстепенной важности, которые требуют корректного завершения работы, при пропадании напряжения в сети их можно отключить вручную или при помощи дистанционного управления. А третья группа – потребители с низким приоритетом, без которых можно обойтись во время отключения электроэнергии.

Таким образом, вне зависимости от типа солнечной электростанции, правильная схема обеспечивает существенное повышение комфорта в условиях аварийного отключения сети.

Дизельный генератор в схеме солнечной электростанции

Дизельный генератор – важный элемент резервного или автономного электроснабжения. Во-первых, дизельгенератор обеспечивает очень длительное резервное питание при наличии дополнительного бака с топливом. Во-вторых, генератор может покрывать большие потребности в электрической мощности. В-третьих, современные системы обеспечивают интеллектуальное управление генератором. Такие инверторы как Quattro, поддерживают два входа переменного тока и могут самостоятельно запускать генератор, когда аккумуляторы разряжаются до определенного пользователем уровня. Данная возможность позволяет избежать глубокого разряда аккумуляторов, а также исключить вероятность полного отключения электроснабжения.


Рейтинг и отзывы: 1 1 1 1 1 4/5 на основе 16 голосов