Гибридные солнечные электростанции находят все более широкое применение в системах электроснабжения загородных домов, где электрическая сеть может быть некачественной и работать со сбоями. Одной из причин установки гибридной станции может стать с высокая стоимость электроэнергии или же отсутствие электрификации участка вовсе. Очень часто в загородных домах устанавливают дизельные генераторы и источники бесперебойного питания, однако данные решения сложно назвать универсальными. К примеру, дизельгенераторы нуждаются в регулярном обслуживании (замена масла, фильтров и постоянный подвоз топлива), что делает их продолжительное использование весьма дорогостоящим и неэкономным по времени. ИБП же не годятся для долговременного обеспечения энергией дома, ведь они требуют подзарядки. Технологический прогресс не стоит на месте, и сегодня, одним из самых перспективных и выгодных установок для питания электроэнергией загородного дома является солнечная фотоэлектрическая электростанция.
Стоит отметить, что солнечные станции имеют разновидности, в зависимости от цели использования. В случае, если стоимость электроэнергии высока, устанавливают сетевые солнечные станции, которые замещают часть внешней энергии сети. Если внешняя сеть работает нестабильно, то устанавливают стандартные источники бесперебойные питания. В случае, если сеть отсутствует, применяют автономные солнечные электростанции, которые питают нагрузку за счет батарей аккумуляторов, заряжаемых от солнечных панелей. Гибридная солнечная электростанция является универсальным решением, которое сочетает достоинства сетевых и автономных станций.
Гибридные солнечные фотоэлектрические станции — это тип электростанций, в котором генерация электрической энергии происходит за счет преобразования энергии солнца в электрическую энергию, которая затем может быть отдана либо непосредственно в сеть, либо использована для подзарядки аккумуляторных батарей.
Рассмотрим принцип работы гибридной ФЭС: днем электрическая энергия расходуется в домашнюю сеть, уменьшая внешнее энергопотребление, а ночью в качестве источников питания используются аккумуляторные батареи. В случае, если батареи аккумуляторов будут полностью разряжены, система автоматически начнет потреблять электроэнергию из внешней сети.
Ключевым компонентом гибридной фотоэлектростанции является сетевой инвертор, который выполняет следующие функции:
– синхронизация с домашней сетью и обеспечение её мощностью, вырабатываемой солнечными панелями, для частичного или полного замещения энергопотребления из внешней сети;
– заряд аккумуляторных батарей;
– переключения в автоматическом режиме между АКБ, солнечными панелями и городской сетью.
Сетевой инвертор имеет КПД порядка 90 %, что позволяет гибридным ФЭС, построенным на его основе, обладать высокими энергетическими показателями. Единственным недостатком инвертора можно назвать прекращение использования энергии солнца в случае отключения сети.
В гибридном инверторе есть особый режим «Продажа в сеть», который заключается в передаче излишков электроэнергии в городскую сеть. Как нельзя кстати в России, в декабре 2019 года был принят закон «О зеленом тарифе», который позволяет владельцам частных СЭС продавать излишки генерируемой энергии в общую электрическую сеть по рыночным ценам. Безусловно, данная функция позволит сделать установку гибридной СЭС еще выгоднее.
Рис. 1. Принципиальная схема гибридной солнечной электростанции
К плюсам гибридной фотоэлектрической станции можно отнести:
– Экономию на оплате счетов за электроэнергию на 60–70 %.
– Выработку экологически чистой энергии.
– Бесшумную работу станции
– Полностью автоматизированную система
– Снижение затрат на дневное электропотребление
– Получение дополнительной прибыли от продажи излишков электроэнергии
– Минимальные затраты на обслуживание
– Длительный срок службы (~20 лет)
К минусам относятся:
– Более высокая стоимость по сравнению с обычным ИБП
– Необходимость иметь место для установки солнечных панелей.
Рис.2. Схематическое изображение гибридной солнечной электростанции
В заключение следует отметить, что использование альтернативных источников энергии является одним из наиболее перспективных направлений в современной энергетике. Гибридные солнечные электростанции являются ярким примером «зеленых» технологий, которые превосходят известные аналоги по энергоэффективности и надежности, но уступают в первоначальных капиталовложениях. Тем не менее, установка фотоэлектрической станции в загородном доме может стать отличным подспорьем для постоянной экономии энергии и внедрения современных технологий в повседневную жизнь.
Литература:
- Белов А. В. Самоучитель разработчика устройств на микроконтроллерах AVR. — СПб. [Текст]: Наука и техника, 2004. — 544с.
- Гусев В. Г. Электроника и микропроцессорная техника [Текст]: учеб. для вузов / В. Г. Гусев, Ю. М. Гусев. — М.: Высшая школа, 2006. — 799 с.
- Электротехнический форум. Режим доступа: https://clever-energy.ru/, 2020
- Электронный ресурс: http://avtonomka.net/company/articles/gibridnye-solnechnye-elektrostantsii/
- Митрофанов С. В. /Методика расчета мощности автономной солнечной электростанции для нужд освещения лаборатории энергосбережения и энергоэффективности // Митрофанов С. В., Немальцев А. Ю. В сборнике: Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры Материалы Всероссийской научно-методической конференции. 2016. С. 333–337.
- Шлейников В. Б. Моделирование системы электроснабжения жилого дома с использованием солнечных установок// Шлейников В. Б., Перепелкин Д. А. В сборнике: Энергетика: состояние, проблемы, перспективы: труды VIII Всероссийской научно-технической конференции. — Оренбург: ООО Агентство «Пресса». 2016. С. 87–90.
