Использовании альтернативной энергии в современном мире

Согласно некоторым прогнозам, доля солнечных электростанций в общемировой выработке электроэнергии уже к 2050 году достигнет 25%. Несмотря на это, в России развитие солнечной вольтаики не является государственным приоритетом. Тем не менее, интерес к данному направлению энергетики явно присутствует у различных категорий коммерческих потребителей электроэнергии. Об этом, в частности, свидетельствует опыт специалистов подразделения силовой электроники компании «Данфосс».

Одним из перспективных направлений использования солнечной энергии является установка солнечных элементов непосредственно на кровлях и стенах зданий. Такая практика сегодня широко применяется в Европе и США. Вырабатываемая небольшими солнечными станциями электроэнергия подается в сеть, причем энергосбытовые компании, как правило, покупают ее по специальным тарифам, которые значительно выше обычных, а государственные и муниципальные структуры зачастую компенсируют часть затрат на установку солнечных станций. Поэтому оборудование довольно быстро окупается и начинает приносить владельцам дополнительный доход. К сожалению, в России подобная практика пока что не получила распространения.

Тем не менее, даже без дополнительного субсидирования использование солнечных мини-электростанций в составе систем жизнеобеспечения энергоэффективных зданий представляет интерес для их собственников. Во-первых, отдельные солнечные батареи не требуют сложных и массивных несущих конструкций, а также средств коммутации: для их размещения, как уже было сказано выше, можно использовать непосредственно крыши и стены домов, они просты в монтаже и обслуживании. К тому же, элементы небольшой площади можно при необходимости оперативно переориентировать в пространстве. Во-вторых, поскольку электроэнергию в этом случае не нужно передавать на большие расстояния, то потери, неизбежные при ее преобразовании и транспортировке, практически сведены на нет. Солнечные элементы можно встраивать непосредственно в цепи питания отдельных систем жизнеобеспечения, например, освещения дома, питания насосов системы отопления и водоснабжения и т.п.

«В последнее время использование альтернативной энергии становится все более актуальным. Например, власти Копенгагена, планируют путем применения подобных технологий уже к 2025 году сделать столицу Дании первым городом с нулевым выбросом парниковых газов, – комментирует Павел Федотов, менеджер по работе с ключевыми клиентами отдела силовой электроники компании «Данфосс». - Москва также могла бы достаточно широко использовать такие технологии. Несмотря на то, что климат в российской столице довольно прохладный, использование солнечной энергии возможно и в таких условиях. Например, Германия, страна со схожим климатом, на сегодняшний день лидирует в мире по количеству солнечных станций. Поэтому мы решили доказать эффективность подобных решений на практике и установили солнечную электростанцию непосредственно на территории нашего подмосковного производственно-офисного комплекса в Павлово-Слободском. Полученная электроэнергия будет поступать в общую сеть».

Солнечная станция расположена на земле на опорных конструкциях из алюминиевого профиля, и сориентирована на юг под оптимальным углом к горизонту. Установка состоит из 15 аморфных солнечных панелей и сетевого однофазного солнечного инвертора Danfoss мощностью 1,8 кВт. Станция оборудована датчиками для слежения за инсоляцией и температурой окружающей среды. В ближайшее время станция будет оборудована системой удаленного мониторинга, которая позволит наблюдать за ее рабочими параметрами через Интернет в режиме реального времени.

Впрочем, станция на территории комплекса «Данфосс» — уже не единственная в Подмосковье. Например, еще одна установка была в 2011 году  смонтирована на крыше офиса компании «Региональная энергетика» (г. Дмитров). В составе электростанции использовано 60 поликристаллических модулей RZMP-220T производства Рязанского завода металлокерамических изделий суммарной мощностью 12,9 кВт. Модули установлены на специальную поворотную платформу, угол наклона которой можно менять дистанционно, что позволяет выбирать наиболее эффективное для выработки электроэнергии положение. Управление платформой производится при помощи пульта, расположенного в техническом помещении совместно с инвертором Danfoss TLX Pro мощностью 12,5 кВт

Здесь нужно сделать небольшое отступление. Дело в том, что сегодня многие ошибочно считают, что эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую определяется только типом, числом и характеристиками солнечных элементов. Однако это в корне неверно: не меньшее значение имеет применяемый в системе инвертор. Например, использование в инверторах МРРТ-контроллеров со слежением за точкой максимальной мощности (ТММ) солнечной батареи позволяет увеличить ее выработку без добавления панелей. Это, в частности, и стало одной из причин выбора для дмитровского проекта инвертора  Danfoss TLX Pro. Он имеет 3 независимых входа 1000В, каждый со своим устройством слежения за точкой максимальной мощности.

Другими факторами выбора стала высокая надежность оборудования и его небольшие по сравнению с аналогами габариты и масса (всего 35 кг при мощности от 6 до 15 кВт), а также удобная панель управления. Кстати, эти обстоятельства позволяют использовать подобное оборудование в том числе и в проектах энергоснабжения частных домов. Причем следует отметить, что инверторы TLX Pro могут управляться ведущим инвертором, причем один ведущий может управлять в подобной связке сотней ведомых. И это уже делает то же самое оборудование применимым в системах промышленного производства электроэнергии.

Возвращаясь к дмитровскому проекту, нужно сказать, что при его реализации специалисты компании «Региональная энергетика» преследовали две цели: изучить процесс выработки электроэнергии на фотоэлектрической установке для последующего использования полученного опыта при реализации различных энергоэффективных проектов, а заодно обеспечить бесперебойное электроснабжение офиса. Нужно отметить, что обе цели были достигнуты. Так, через некоторое время к станции был подключен не только офис компании, но также бильярдный клуб, ресторан, магазин и автомойка. В результате потребление электроэнергии из внешней сети снизилось до 1-2 кВт-часов в сутки.

Электростанциями в Павлово-Слободском и Дмитрове не исчерпывается опыт компании «Данфосс» в области солнечной вольтаики. Еще один пилотный проект был реализован в Якутии.

Нужно сказать, что использование энергии солнца — весьма актуальный вопрос для труднодоступных районов, удаленных от магистральных сетей электроснабжения. Здесь солнечная энергия, несмотря на свою относительно высокую стоимость, может успешно конкурировать с работающими на углеводородном сырье мини-электростанциями, топливо для которых приходится перевозить на большие расстояния, подчас на тысячи километров. При этом, как бы странно это ни звучало, эффективность солнечной энергетики на Крайнем севере весьма высока.

Так, по результатам исследований ряда институтов, потенциал солнечной энергии в районе Якутска оценивается выше, чем в Крыму и Краснодаре и составляет больше 2000 солнечных часов в год. Именно поэтому в исполнительной дирекции ОАО «Сахаэнерго» приняли решения использовать солнечную энергию для экономии топливных ресурсов и проведения испытаний по внедрению возобновляемых источников энергии в условиях Крайнего севера. В рамках пилотного проекта в 2011 году экспериментальная солнечная электростанция из 52 панелей была установлена на крыше одноэтажного здания в поселке Батамай (Кобяйский улус, Республика Саха (Якутия)).

Преобразование электроэнергии осуществляется с помощью трехфазного сетевого инвертора DanfossTrippleLynx c выходным напряжением 380 В и мощностью 10 кВт. Станция осуществляет частичное энергоснабжение производственных объектов, однако ее можно использовать не только в качестве источника автономного энергоснабжения, но и как генерирующий источник, включенный в общую сеть. 

Конечно, говорить о полном переходе на повседневное электроснабжение даже отдельных объектов за счет преобразования энергии Солнца пока еще рано. Однако практика показывает, что уже сейчас ее использование может быть не только интересным опытом, но экономически эффективным решением.

Данная статья была опубликована в №5, 2012 журнала "Энергосбережение".