Сетевая солнечная электростанция 15кВт для многоквартирного дома Комментировать

Местоположение: Россия, Республика Татарстан, пригород г. Казань, посёлок Царёво Village
Задача: Снижение затрат жильцов на оплату ОДН
Тип: Сетевая солнечная электростанция
Срок монтажа: 7 дней

Мотивация проекта

В последние несколько лет в Республике Татарстан строительство жилых многоквартирных домов растет большими темпами. На рынке строительства многоквартирных домов работают как старые, закоренелые застройщики, а также появляются новые. Это ведёт к росту конкуренции среди застройщиков, что подталкивает владельцев бизнеса к улучшению сервиса и качества предлагаемых услуг, поиску новых продуктов, которые можно внедрить в строительство.

Это и сподвигло одного из лидирующих застройщика в Татарстане обратиться к нам с целью расчёта и реализации проекта «Солнечная электростанция для многоквартирного дома».

Цели проекта

Заказчик поставил перед собой цель построить один из первых в России многоквартирных домов, котором будут применяться несколько типов альтернативной энергетики:

• Солнечные панели для генерации электроэнергии
• Солнечные водяные коллекторы для обеспечения горячего водоснабжения (ГВС)
• Геотермальные тепловые насосы для обеспечения водяного отопления в квартирах.

Напомним, объект находится в Татарстане, это средняя полоса России, полезная солнечная инсоляция стабильна только 6 месяцев в году, поэтому полностью отказываться от центрального горячего водоснабжения и электроснабжения, было бы глупо. Их подвели, но поставили во второстепенную очередь и пока не подключали к жилому дому.

Задачи проекта

Для достижения поставленной цели нужно решить следующие задачи:

• Возможность снижения расходов при строительстве объекта, для этого нужно сопоставить стандартные расходы при возведении дома с расходами на «альтернативку», а именно строительство центрального горячего водоснабжения и отопления с прокладкой коммуникаций с привычных районных котельных, согласование, технологическое подключение и т.д.
• Исключить из счёт-фактуры графу расходов на ОДН (общедомовые нужды) по электроэнергии, за счет работы солнечных панелей. В графу ОДН обычно включаются расходы по электроснабжению технических помещений и сопутствующего оборудования: подвалы, чердаки, подъезды, различные сантехнические насосы, аварийная сигнализация, домофон и т.д.
• Маркетинговые цели. Дом получается интересный, «индивидуальный» на рынке. Квартиры в таком доме продавать легче, чем стандартные «как все». Отсутствие платежей за ОДН, более низкая квартплата для будущих жильцов, были анонсированы как одни из главных преимуществ в рекламных компаниях при продаже квартир.
• Общий интерес застройщика к источникам альтернативной энергетики. Без интереса к этой теме владельцев бизнеса, данный проект, наверное, не был бы реализован. Всё больше и больше людей нашей страны интересуется «альтернативкой», это мы видим по объему своей работы.

Наша часть работы по этому проекту была электрическая. Компания REENERGO отлично себя зарекомендовала в сфере солнечной энергетики, и мы приступили к работе.

Проектирование и согласование

На эта проектирования была активная работа всех подрядчиков, т.к. всю «альтернативку» надо связать между собой. После общего взаимодействия и согласования, в итоге мы получили задачу для нашей солнечной электростанции:

• Снабжение электроэнергией мест общего пользования (МОП) с расчётным потреблением 3-4 кВт*ч
• Обеспечение питанием циркуляционных насосов в котельной с потреблением 0,5-1 кВт*час
• Питание зарядной станции для электромобилей, которая установлена во дворе дома
• Обеспечение питанием геотермальных тепловых насосов, которые нагревают воду в системе ГВС и отопления.

Полностью обеспечить питанием всех этих потребителей мы конечно не сможем, т.к. солнце не постоянно, особенно зимой, поэтому было решено использовать сетевую СЭС без применения аккумуляторных батарей. Стоимость проекта с аккумуляторами была великовата для экспериментального дома, поэтому их исключили и задача нашей СЭС – экономия электроэнергии на питании этих потребителей, т.е. наша станция работает только в дневное время.

Основные компоненты в составе СЭС

• Сетевой солнечный инвертор Fronius Symo 15.0-3M, мощность 15кВт, трехфазный
• Солнечная панель Delta BST 450-72M HC – 39шт (общая мощность – 17550Вт)
• Умный счётчик Fronius Smart Meter 63A-3
• Контроллер избытка мощности Fronius OhmPilot, мощность 9кВт, трехфазный
• Комплект крепления для солнечных панелей с изменяемым углом
• Защитное оборудование по постоянному току
• Солнечный кабель 6мм²

Конструкция для солнечных панелей

На этапе постройки кровли спроектировали и заложили  закладные для установки солнечных панелей. Закладные спроектировали так, чтобы итоговый массив солнечных панелей был ориентирован на юг под стандартным для нашей широты углом наклона 45 градусов.

Крепление для солнечных батарей использовали с регулируемым углом наклона, для оптимизации выработки электроэнергии зимой панели будем приподнимать. Это нам дает более прямое попадание солнечных лучей на поверхность панелей, т.к. зимой солнце проходит низко относительно горизонта. Кроме того, близкий к вертикальному угол наклона панелей не позволит снегу скапливается на поверхности панелей, а первых же лучах солнца они готовы к зимней выработке электроэнергии.

Инвертор и защитное оборудование

Сетевой инвертор и щит с защитным оборудованием расположили на кровле, около панелей, предварительно протянув к нему все необходимые кабели по кабельным шахтам. Из защитного оборудования на каждый массив солнечных панелей использовали DC автомат 16А 1000В, DC УЗИП 1000В, DC предохранители 13А.

Кабели проложили до ВРУ (вводного распределительного устройства) , там же, где были смонтированы все наши комплектующие – умный счётчик, контроллер избытка мощности, щит управления инвертором. Ниже вкратце расскажем о каждом из этих компонентов.

Умный счётчик

Умный счётчик – это неотъемлемая часть сетевого инвертора, они работают в паре. Служит для отслеживания потоков энергии – сколько потребляет дом, сколько выдают солнечные панели и сколько экономит заказчик, все это считает и контролирует этот счетчик.
Счётчик смонтирован в щит управления инвертором, который в зависимости от времени года переключает питание инвертора на разные потребители, подробнее об этом ниже.

Fronius OhmPilot

Контроллер избытка мощности – очень полезный прибор, если есть излишки электроэнергии от панелей, которые появляются, когда СЭС генерирует больше, чем нужно потребителю. Так часто бывает днем, когда яркое солнце, хозяев дома нет, электричество тратить некуда. Суть работы этого прибора в том, что при появлении излишков солнечной энергии, он умеет скидывать их в нагревательные ТЭНы.

 

Сезонное переключение питания на разные ВРУ

Чтобы оптимально использовать солнечную энергию, нами было реализовано два контура подключения СЭС. Т.е мы подключились сразу к двум ВРУ: один ВРУ – это электроснабжение места общего пользования (МОП), второй –  электроснабжение теплового пункта, где стоят тепловые насосы, бойлеры ГВС и отопления.

Для чего это сделано? Пройдемся по алгоритму работы всего этого посезонно. Весной-летом солнца много, вода в системе ГВС греется через водяные коллекторы, при этом тепловые насосы почти не работают, т.к. на улице тепло  и нет необходимости в отоплении, следовательно, потребление электроэнергии на ВРУ тепловых насосов минимально. В этот период времени правильнее направить энергию от солнечных панелей на питание ВРУ мест общего пользования, а излишки электроэнергии с помощью контроллера излишков сбрасывать в бойлеры ГВС, нагревая воду параллельно с солнечным водяным коллекторам. В этом случае, солнечная электростанция работает на все 100%.

Что происходит в период осень-зима? На улице холодно, солнца мало, начинают работать тепловые насосы для нагрева воды и обеспечения отопления, на ВРУ тепловых насосов растёт потребление электроэнергии. В этот момент выгоднее направить электроэнергию от солнечных панелей на питание тепловых насосов. КПД системы выше если электроэнергию направлять напрямую на насос, чем на нагревательный ТЭН. Так и делаем, в холодные месяцы  СЭС переводим на питание на ВРУ тепловых насосов. Солнца конечно мало в такой период, иногда появляется, но сказать, что система зимой совсем не работает, не правильно. Станция отработала уже год, результатом довольны, панели не простаивал. Если же такой объект будет находится на более южной широте, где зимой снега меньше и больше солнечных жней, то цифры выработки конечно будут больше. Кроме того, проект можно было бы рассчитать уже с применением аккумуляторов, для полной автономности. А пока у нас объект здесь, про него и пишем.

Сезонные переключения СЭС на питание разных ВРУ и регулировкой панелей, пока занимается наши монтажники из REENERGO, далее, когда дом войдет в русло «альтернативной жизнедеятельности», обучим персонал управляющей компании, и в путь…

Статистика выработки электроэнергии

На сегодняшний дом функционирует чуть больше года, конечно, как и у любых экспериментов, поначалу выявляются разные недочеты, просчеты, недоделки, но все лечится, дорабатывается. Подрядчики работают, улучшают свои проекты, жители живут, никто вроде не покидает свои квартиры.

Теперь откроем статистику. Компания Fronius (Австрия) сильно заморочились с личным кабинетом владельца СЭС, сделала его очень удобным и информативным. Здесь видно абсолютно всё: сколько потребили, сколько взяли из сети, сколько взяли от солнца. Статистика каждодневная, месячная, годовая. Видно все оборудование, его состояние, отсутствие или наличие ошибок, если есть, то показываются их коды. Также отображается как сбрасываются излишки в нагрев воды. И большой плюс – весь личный кабинет на русском языке.
Вот как раз, все это, заслуга умного счётчика Smart Meter.  По сравнению с  китайскими аналогами, оборудование Fronius  стоит в полтора-два раза дороже, но на наш взгляд, лучше один раз переплатить, т.к. такое оборудование покупается не часто и надолго, а в использовании гораздо удобнее. Ниже представлен один из графиков из системы онлайн мониторинга солнечной электростанции.

Что мы тут видим? Расшифруем графики. В правом верхнем углу – общая выработка электроэнергии за текущий месяц (1045,63 кВт*ч). На столбиках диаграммы видим красные и желтые заполнения. В сумме, столбик, это количество выработанной электроэнергии за сутки. Желтые наполнения – количество электроэнергии которое непосредственно потребили МОП дома, красные – слитые излишки в нагревательные ТЭНы, установленные, как писали выше, в бойлерах ГВС. По статистике видим, выработка изо дня в день разная, все зависит от погоды, чем больше солнца, тем и электроэнергии больше вырабатывается. Если бы не было контроллера излишком Fronius OhmPilot, эффективность СЭС была бы поменьше.

Статистика выработки электроэнергии на январь месяц. Все знают, что в средней полосе России зима снежная и почти бессолнечная. Как писали выше, угол наклона можно менять, зимой они стоят под углом наклона ~80 градусов. Снег не скапливается, если только пройдет мокрый и налипнет, но надолго он все равно не задерживается и при первых лучах солнца сходит. Диаграмма выше это и показывает – каждый солнечный день СЭС отрабатывала на 100%. Выработка зимой за 6-ти часовой полезный световой период достигала 32кВт*ч/сутки! Поэтому вывод, ставьте панели на зиму с более острым углом – это помогает.

Ниже уже показан график годовой выработкиэнергии.

Выводы

Сделаем вывод из нашего проекта «Экспериментальный многоквартирный дом». Мы работой СЭС довольны, проблем за полтора года работы нет, меняем только угол наклона два раза в год.

Для нас это был очень интересный проект, нестандартный, да и пользователей получается нашей СЭС одновременно 30 семей, а мы пока привыкли делать одну СЭС на одну семью или одного пользователя. Вопросы от застройщика к нам были только в самом начале эксплуатации, сейчас все понятно, как работает, как обслуживать, как смотреть статистику. В общем, к нам в последнее время вопросы не поступают, все работает автономно.

Самое главное, каково мнение жильцов? Стали ли меньше платежи за ЖКХ? Чтобы ответить на эти вопросы, нужно пообщаться с ними. Конечно же, мнение жильцов будет общим, так как применяются несколько источников альтернативной энергии, работающие в прямой связке между собой. Поэтому, чтобы понять общую картину, надо запланировать выезд на объект и постучаться кому-нибудь в квартиру, или же найти местную бабушку, которая сидит на лавочке и наслаждается свежим воздухом загородной жизни…