Сетевые солнечные электростанции
Автономные солнечные электростанции в России применяются довольно широко, в основном теми, кому не посчастливилось быть подключенными к общественным электросетям. В общем виде устройство автономной СЭС довольно простое: солнечные батареи через контроллер заряда подключаются а аккумулятору. Далее можно использовать либо постоянное напряжение, либо получить переменное при помощи инвертора.
Рис.1
Если солнечной энергии недостаточно, аккумуляторы нужно подзарядить генератором. Несмотря на очевидные плюсы, «бесплатная солнечная энергия» достается довольно дорого. Корень зла кроется в аккумуляторах, которые зачастую являются самой дорогой частью системы. Мало того, срок их жизни не столь велик, как этого хотелось бы, то есть через несколько лет потребуется замена и дополнительные расходы.
Казалось бы, тем, кто подключен к сети вся эта «дорогая солнечная энергия» вообще не нужна. Не совсем так. Среди Россиян растет число желающих экономить за счет солнечных батарей. Сразу стоит заметить, экономия будет иметь место лишь в том случае, если это сетевые солнечные электростанции, то есть без аккумуляторов. Устройство сетевой СЭС еще проще, чем у автономной: солнечные панели подключаются к сетевому инвертору, а сетевой инвертор, собственно, к сети.
Рис.2
Если светит солнце, энергия передается напрямую потребителям с минимальными потерями, таким образом, потребление энергии из сети снижается, равно как и затраты. Срок эксплуатации оборудования в данном случае значительно превосходит срок окупаемости, а первоначальные вложения не столь велики.
Есть у данной схемы существенные недостатки:
- Сетевые инвертора не работают без опорного напряжения. Иными словами, если отключили сеть, напряжения не будет, даже если светит солнце. В некотором смысле это плата за отсутствие АКБ.
- Выработка должна быть согласована с потреблением. Максимум энергии будет вырабатываться в летний период в дневное время и, с точки зрения экономии, было бы очень неплохо эту энергию потреблять, иначе энергия уйдет в сеть и ее потребит Ваш сосед, и в этом заключается проблема.
- Дело в том, что в России нет «зеленого тарифа» и «продавать» энергию в сеть простым гражданам не разрешается. Дозволяется этим заниматься лишь юр. лицам, но по невыгодной цене.
Удачный пример сетевой системы – общественное или жилое здание с кондиционерами. Пик потребления, равно как и пик выработки случается летом в дневное время.
Также среди пользователей популярны гибридные СЭС, совмещающие в себе функции сетевой и автономной системы. Схема гибридной СЭС отличается от схемы автономной лишь тем, что в ней фигурирует не обычный батарейный инвертор, а гибридный преобразователь, имеющий сетевой вход и способный «подмешивать» солнечную энергию к сетевой.
Рис.3
С потребительской точки зрения данная схема крайне выгодна. Обеспечивается и резерв за счет АКБ и экономия за счет выработки солнечных батарей. Тем не менее, есть существенный недостаток – низкий КПД. Чтобы дойти до потребителя, напряжение сначала преобразовывается в низкое постоянное, а потом в переменное, при каждом преобразовании часть энергии теряется. Данный недостаток существенен лишь в системах большой мощности.
Чтобы избавиться от нежелательных потерь, следует применять схемы с совместной работой преобразователя напряжения (обычного либо гибридного) и сетевого инвертора.
Рис.4
В данном случае инвертор является источником опорного напряжения для сетевого инвертора. «солнечная энергия» без лишних преобразований передается потребителям, либо ее излишки идут на заряд АКБ. Стоит отметить, что это не единственная возможная схема подключения оборудования. Производители инверторов предлагают различные схемы в зависимости от возможностей того или иного оборудования.