Выжимаем максимум с домашней СЭС. Трекеры, оптимизаторы, и прочее. Часть 2
Каждая компания инсталлятор солнечных электростанций хочет заработать больше денег выделиться на рынке и привлечь клиента. Поэтому изобретаются велосипеды применяются различные методы, для получения бОльшего количества энергии. Но математические расчёты и практические эксперименты далеко не всегда подтверждают маркетинговые измышления
Видеоверсия
Методы повышения генерации, представленные на рынке
Оптимизаторы / Микроинверторы
Самый спорный, с моей точки зрения, метод увеличения генерации для наземной СЭС. Изначально, оптимизаторы использовались только для солнечных панелей, на которые падает тень. Еще оптимизаторы позволяют равномерно и гармонично разместить солнечные панели на крыше дома, не обращая внимание на затенения и разнонаправленность.
По мере падения цен на оптимизаторы, их начинают предлагать и в наземные солнечные станции, у которых нет затенения вовсе, всё под тем же лозунгом — оптимизаторы позволяют увеличить генерацию солнечной станции до 30%!
Этот лозунг имеет право на жизнь, только в случае с панелями и стрингами, которые затеняются и/или находятся под разными углами. В наземной конструкции, оптимизаторы дадут до 10% прибавки, и чем качественнее панели, тем разница будет меньше.
На сэкономленные деньги, намного проще поставить больше панелей, и получать +30 — 50% генерации, не говоря про отсутствие кучи дополнительных слабых мест (да да, оптимизаторы имеют свойство выходить из строя, не взирая на реально «длинную» гарантию в 25 лет).
Нужно отметить, что оптимизаторы несут также безопасность, поэтому для крышных солнечных станций — это лучшее решение, и именно там им и место.
Сезонная смена угла
Довольно простая модификация наземной конструкции, позволяет руками менять угол наклона солнечных панелей в зависимости от сезона. Декларируется до 15% увеличения годовой выработки.
Кто-то делает на 2 положения — зима / лето, кто-то 4 и более.
Зимой генерация повышается сильно, но в годовом зачёте, зимняя генерация занимает крайне малую долю. Поэтому в реальности, выгода от такого решения составляет 5 — 7%.
Опять же, многие через 2 — 3 года начинают лениться и перестают менять угол, что приводит к скорее дополнительным потерям, т.к. там все углы не оптимально подходящие для круглогодичной эксплуатации.
К минусам можно отнести небольшое удорожание конструкции, т.к. углы наклона панелей могут быть намного больше, и парусность сильно возрастает при зимних углах. Наличие движущихся деталей тоже сказывается на надежности, не в лучшую сторону.
Как бы то ни было, если проживать рядом и не лениться — то решение вполне имеет право на жизнь. Но речь идёт именно о 5 — 7%, не 15.
Одноосевой трекер
Некоторыми продавцами декларируется 60% увеличение генерации, что превышает даже мой полёт фантазии реальные данные, но на 15 — 20% прибавку к генерации рассчитывать можно.
Основное преимущество — относительная дешевизна конструкции и возможность использовать довольно простой контроллер.
Учитывая простоту, владельцы СЭС начинают пробовать создавать такие решения самостоятельно. Главное, не забывать про датчики ветра и парковку, механизм может не выдержать ветровой нагрузки, на максимальных углах.
Вариаций одноосевых трекеров довольно много, но к сожалению, ни одна из них не даст обещанное 60% увеличение генерации.
На мой взгляд, самое оптимальное решение для тех, кто дружит с электроникой, и готов периодически приглядывать за работой своей солнечной станции для максимизации генерации.
Двухосевой трекер
Решение, которое может выжать максимум генерации из солнечных панелей.
Декларируется 50–60% прибавка к генерации, в реальности до 50%.
К однозначным минусам нужно отнести как сложную и материалоёмкую конструкцию, так и довольно высокие требования к электрической части.
К сожалению, знаю уже ряд случаев, когда самодельные и не очень трекеры ломаются, и создатели превращают их в лучшем случае в одноосевой или вообще, периодически меняют их положение только руками, по сезонам.
Подорожание металла и падение цен на солнечные панели, всё сильнее вытесняет данный вид трекеров с рынка. И даже хорошо работающий новый трекер генерирует меньше, чем простая стационарная станция, построенная строго на Юг, за те же или меньшие деньги.
Теперь это скорее удел энтузиастов, и тех, кому нужна круглогодичная максимальная генерация, не глядя на расходы.
Разнонаправленная СЭС
© Ilya Sokovnin
Многие не хотят связываться с динамическими конструкциями, и пытаются выжать максимум генерации со стационарной.
Глядя на график генерации, некоторые делают стандартную логическую ошибку — раз у нас идёт обрезание, мы поставим больше панелей, но часть немного повернём на восток, часть немного повернём на запад. В результате получим более равномерную генерацию на протяжении дня, что уменьшит или совсем уберёт «обрезание».
Это выглядит логично, но не верно. Математически доказано, что разнонаправленное расположение панелей генерирует за год меньше, чем панели направленные строго на Юг, даже при условии, что мощность панелей превышает мощность инвертора в 2 раза.
Да, чем больше «солнечное поле», тем меньше будет среднегодовое отличие, между таким решением и «всё на ЮГ». Но, еще раз — разворот станции по разным направлениям требует больше места, и эффективность данного решения практически не доказана.
Должен заметить, что последний год идут практические эксперименты, и пока летняя генерация разнонаправленной СЭС опережает станцию, в которой панели установлены только на ЮГ. Но я всё же верю в силу математики, и полагаю, что за год всё придет в норму.
Охлаждение солнечных панелей
На первый взгляд самая интересная технология, которая реально позволяет поднять генерацию на 20%. Ведутся испытания с охлаждением как передней части панелей, простым периодическим поливом, так и установкой радиаторов на задней части солнечных панелей.
Но вода нужна подготовленная, без солей, иначе отложения за очень короткий срок сведут все старания к нулю, а может и минусу. Затраты на промышленную добычу воды, её очистку и постоянный полив панелей пока считаются не рентабельным. Опять же тени от форсунок и прочие проблемы.
Солнечные панели с радиатором на задней части и функцией подогрева воды уже производят даже в заводских условиях, но цена этих панелей, как и всего решения на их базе, крайне высока, и пока совсем не рентабельна в наших широтах.
Подсветка солнечных панелей
В первую очередь такое решение приводит к потере гарантии. Ну, а если мыслить глобально — продвигается ряд решений, с установкой отражателей. Только обычно сама конструкция, под эти отражатели, будет стоить больше денег, чем может принести дополнительный отраженный свет. Слышал о решениях с отражателями, если на панель падает тень, и соответственно ее дополнительной подсветкой в этом месте. Но мне кажется, что это идеальное место для установки оптимизатора, не более.
Двухсторонние панели
Декларируется увеличение генерации до 20%.
Достигнуть условий, в которых двухсторонняя солнечная панель будет генерировать на 20% в год, довольно сложно, если вообще выполнимо, в наших реалиях.
Это должна быть правильно выполненная конструкция, где затенение задней части минимизировано, правильно подобран угол наклона и высота самой конструкции над землёй и т.д. К сожалению, всё усугубляется необходимостью увеличения альбедо поверхности, над которой стоят панели. Трава даст не более 7%, а белые материалы имеют свойство быстро накапливать грязь и терять свои светоотражающие качества.
Но, по мере уменьшения разницы цен между одно- и двух — сторонними панелями (одно время был даже почти паритет), двухсторонние панели начинают пользоваться всё большим спросом. Имея возможность организовать светлую поверхность под панелями и следить за ней, можно добиться реального повышения годовой генерации на 10+ %.
Вершина в борьбе за максимизацию генерации конечно же принадлежит комбинированному решению.
На двухосевой трекер можно поставить двухсторонние солнечные панели, на которых установлены оптимизаторы. По теоретическим рассказам это должно дать 2-х кратное увеличение генерации: +30% (оптимизаторы) + 60% (трекер) + 20% (двухсторонние солнечные панели).
Но в реальности, такого никогда не будет, а за те же деньги, можно точно построить 2 стационарные солнечные станции, которые будут генерировать как минимум столько же, при намного большей надёжности и долговечности.
Выводы:
Бесспорно, каждое направление постепенно эволюционирует и совершенствуется. Температуру солнечных панелей отлично уменьшают зелёные насаждение под ней, что дало очередной толчок агро-фотовольтаике.
Одноосевой трекер юг — восток, в комбинации с двухсторонними панелями, тоже выглядит довольно интересным решением, и такая комбинация может неплохо дополнять друг друга. Но нужно понимать, что в этом случае расходным материалом является занимаемая площадь. В этом случае она увеличивается непропорционально росту генерации в сравнении со стационарной.
Лично мне нравятся решения, выполненные на правильной стационарной конструкции, адаптированной под двухсторонние солнечные панели, и с установкой на них двухсторонних панелей. Я предпочитаю решения класса установил и забыл (хоть и в этом случае этого не происходит).
Новые технологии это хорошо, но пока, почти все решения проигрывают или оказываются наравне с простым «перегрузом» по «солнечному полю» до 1,5 рассмотренному в первой части. Всё что нужно — это задуматься и посчитать годовую генерацию солнечной станции, на том или ином оборудовании, и узнав цену такого решения, можно принять взвешенное решение.
Только вот источником информации желательно выбирать не компанию, которая стремится продать вам комплексное решение подороже, а владельцев, которые уже установили свои солнечные станции во всевозможных конфигурациях и делятся как своей генерацией так и проблемами.
Ну, а про типичные проблемы, с которыми сталкиваются владельцы домашних СЭС, и которые были как на моих станциях, так и почти 100 других, что я обследовал, могу поделиться в следующей части, если будет интерес у аудитории Хабра.
