Tinklo tipo saulės sistemų projektavimas: išsamus vadovas pasaulinei auditorijai

Tinklo tipo saulės sistemos, taip pat žinomos kaip prijungtos prie tinklo arba interaktyvios su komunalinėmis paslaugomis sistemos, yra fotovoltinės (PV) sistemos, kurios yra tiesiogiai prijungtos prie viešojo elektros tinklo. Jos yra populiarus pasirinkimas namų savininkams, įmonėms ir bendruomenėms, norintiems gaminti savo švarią energiją ir sumažinti priklausomybę nuo iškastinio kuro. Šiame išsamiame vadove pateikiama išsami tinklo tipo saulės sistemų projektavimo aspektų apžvalga pasaulinei auditorijai, atsižvelgiant į įvairius tarptautinius standartus ir geriausią praktiką.

Tinklo tipo saulės sistemų supratimas

Prieš pradedant projektavimo procesą, būtina suprasti pagrindinius tinklo tipo saulės sistemos komponentus ir veikimą:

• Saulės kolektoriai (PV moduliai): Konvertuoja saulės šviesą į nuolatinės srovės (DC) elektros energiją.
• Saulės inverteris: Konvertuoja nuolatinės srovės elektros energiją iš saulės kolektorių į kintamosios srovės (AC) elektros energiją, kuri yra suderinama su tinklu.
• Montavimo sistema: Pritvirtina saulės kolektorius prie stogo arba ant žemės.
• Laidai ir kabeliai: Sujungia įvairius sistemos komponentus.
• Atsiejimo jungikliai: Užtikrina saugų būdą izoliuoti sistemą atliekant techninę priežiūrą arba esant avarinei situacijai.
• Matavimas: Matuoja saulės sistemos pagamintos elektros energijos kiekį ir iš tinklo suvartotos elektros energijos kiekį.

Kaip veikia tinklo tipo sistema: Saulės kolektoriai generuoja nuolatinės srovės elektros energiją, kurią inverteris paverčia kintamosios srovės elektros energija. Ši kintamosios srovės elektros energija naudojama pastato elektros apkrovoms maitinti. Jei saulės sistema pagamina daugiau elektros energijos nei pastatas sunaudoja, perteklinė elektros energija grąžinama į tinklą. Daugelyje regionų namų savininkai ir įmonės gauna kreditą už šią perteklinę elektros energiją per procesą, vadinamą neto apskaita arba kompensacinis tarifas.

Pagrindiniai projektavimo aspektai

Projektuojant tinklo tipo saulės sistemą, reikia atidžiai apsvarstyti kelis veiksnius, kad būtų užtikrintas optimalus veikimas, saugumas ir atitiktis vietos taisyklėms.

1. Vietos įvertinimas

Išsamus vietos įvertinimas yra pirmasis projektavimo proceso žingsnis. Tai apima šių veiksnių įvertinimą:

• Saulės spinduliuotė: Saulės šviesos kiekis, pasiekiamas vietoje. Tai priklauso nuo vietos, metų laiko ir oro sąlygų. Tokie ištekliai kaip „Global Solar Atlas“ (globalsolaratlas.info) pateikia saulės spinduliuotės duomenis įvairioms vietovėms visame pasaulyje.
• Stogo orientacija ir nuolydis: Kryptis, į kurią atsuktas stogas (azimutas), ir stogo kampas (nuolydis) turi įtakos saulės kolektorių gaunamos saulės šviesos kiekiui. Pietų pusėje esantis stogas (šiauriniame pusrutulyje), kurio nuolydžio kampas yra lygus platumai, paprastai yra optimalus. Programinės įrangos įrankiai, tokie kaip PVsyst, gali modeliuoti saulės energijos gamybą, pagrįstą šiais parametrais.
• Užtemdymas: Kliūtys, tokios kaip medžiai, pastatai ir elektros linijos, gali mesti šešėlius ant saulės kolektorių, sumažindamos jų galią. Reikėtų atlikti šešėlių analizę, kad būtų nustatytos galimos užtemdymo problemos ir nustatytas jų poveikis sistemos veikimui.
• Stogo būklė ir struktūra: Stogas turi atlaikyti saulės kolektorių ir montavimo sistemos svorį. Gali prireikti, kad statybos inžinierius įvertintų stogo vientisumą.
• Elektros skydelis: Elektros skydelis turi turėti pakankamai galios, kad tilptų saulės sistemos galią.
• Vietiniai reglamentai ir leidimai: Labai svarbu laikytis vietinių statybos kodeksų, elektros kodeksų ir zonavimo reglamentų.

2. Sistemos dydžio nustatymas

Sistemos dydžio nustatymas apima tinkamo saulės kolektorių masyvo dydžio nustatymą, kad atitiktų kliento energijos poreikius ir maksimaliai padidintų investicijų grąžą. Šis procesas paprastai apima šiuos veiksmus:

• Nustatykite energijos suvartojimą: Išanalizuokite kliento ankstesnes sąskaitas už energiją, kad nustatytumėte vidutinį dienos ar mėnesio energijos suvartojimą.
• Nustatykite energijos kompensavimo tikslą: Nustatykite energijos suvartojimo procentą, kurį klientas nori kompensuoti saulės energija. 100% kompensavimas reiškia, kad saulės sistema pagamins pakankamai elektros energijos, kad patenkintų visus kliento energijos poreikius.
• Apskaičiuokite sistemos dydį: Naudokite saulės energijos projektavimo programinę įrangą arba rankinį skaičiavimą, kad nustatytumėte saulės kolektorių masyvo dydį, reikalingą norimam energijos kompensavimui pasiekti. Skaičiuojant reikia atsižvelgti į saulės spinduliuotę, sistemos nuostolius ir inverterio efektyvumą.

Pavyzdys: Namų savininkas Madride, Ispanijoje, per mėnesį sunaudoja 500 kWh elektros energijos. Jie nori saulės energija kompensuoti 80% savo energijos suvartojimo. Naudojant saulės spinduliuotės duomenis Madridui ir atsižvelgiant į sistemos nuostolius, saulės energijos projektavimo programinė įranga nustato, kad norint pasiekti šį tikslą, reikia 5 kW saulės sistemos.

3. Komponentų pasirinkimas

Tinkamų komponentų pasirinkimas yra labai svarbus saulės sistemos veikimui ir patikimumui.

• Saulės kolektoriai: Pasirinkite saulės kolektorius pagal jų efektyvumą, galią, įtampą, srovę ir garantiją. Atsižvelkite į tokius veiksnius kaip kolektorių tipas (monokristaliniai, polikristaliniai, plonasluoksniai), temperatūros koeficientas ir fiziniai matmenys. Patikimi gamintojai siūlo veikimo garantijas, garantuojančias tam tikrą galios procentą po tam tikro laikotarpio (pvz., 80% po 25 metų).
• Saulės inverteris: Pasirinkite inverterį, kuris yra suderinamas su saulės kolektoriais ir tinklu. Atsižvelkite į tokius veiksnius kaip inverterio tipas (modulinis inverteris, mikroinverteris, galios optimizatorius), efektyvumas, įtampos diapazonas ir apsaugos funkcijos. Moduliniai inverteriai paprastai yra ekonomiškesni gyvenamosioms sistemoms, o mikroinverteriai ir galios optimizatoriai užtikrina geresnį veikimą užtemdytomis sąlygomis ir modulių lygio stebėjimą.
• Montavimo sistema: Pasirinkite montavimo sistemą, kuri tinka stogo tipui ir vėjo bei sniego apkrovoms toje vietoje. Įsitikinkite, kad montavimo sistema yra atspari korozijai ir sukurta atlaikyti ekstremalias oro sąlygas.
• Laidai ir kabeliai: Naudokite tinkamo dydžio laidus ir kabelius, kurie yra skirti naudoti lauke ir atsparūs UV spinduliams. Įsitikinkite, kad visos laidų jungtys yra tinkamai atliktos ir apsaugotos.

4. Elektros projektavimas

Tinklo tipo saulės sistemos elektros projektavimas apima tinkamos laidų konfigūracijos, apsaugos nuo viršsrovių ir įžeminimo nustatymą.

• Modulio grupės dydžio nustatymas: Nustatykite saulės kolektorių skaičių, kuriuos galima sujungti nuosekliai (į grupę), atsižvelgiant į inverterio įtampos diapazoną. Modulio grupės įtampa turi būti inverterio veikimo diapazone, kad būtų užtikrintas optimalus veikimas.
• Apsauga nuo viršsrovių: Įdiekite saugiklius arba automatinius jungiklius, kad apsaugotumėte sistemą nuo viršsrovių. Apsaugos nuo viršsrovių įtaisų dydis turėtų būti pagrįstas maksimalia saulės kolektorių srove ir laidų storiu.
• Įžeminimas: Įžeminkite saulės kolektorius, inverterį ir montavimo sistemą, kad apsaugotumėte nuo elektros smūgio. Laikykitės vietinių elektros kodeksų įžeminimo reikalavimų.
• Atsiejimo jungikliai: Įdiekite atjungimo jungiklius, kad atskirtumėte saulės sistemą nuo tinklo techninės priežiūros ar avarijų atveju. Šie jungikliai turi būti lengvai pasiekiami ir aiškiai pažymėti.

5. Prisijungimas prie tinklo

Saulės sistemos prijungimas prie tinklo reikalauja koordinavimo su vietine komunalinių paslaugų įmone.

• Neto apskaitos sutartis: Sudarykite neto apskaitos sutartį su komunalinių paslaugų įmone. Šioje sutartyje nurodomos sąlygos ir nuostatos, kaip grąžinti perteklinę elektros energiją į tinklą ir gauti už ją kreditą.
• Prisijungimo paraiška: Pateikite prisijungimo paraišką komunalinių paslaugų įmonei. Šioje paraiškoje pateikiama informacija apie saulės sistemą ir jos poveikį tinklui.
• Patikrinimas ir patvirtinimas: Komunalinių paslaugų įmonė patikrins saulės sistemą, kad įsitikintų, jog ji atitinka jų saugos ir techninius reikalavimus. Patvirtinus sistemą, ją galima prijungti prie tinklo.

Tarptautiniai standartai ir reglamentai

Tinklo tipo saulės sistemos projektavimas turi atitikti atitinkamus tarptautinius standartus ir vietinius reglamentus. Kai kurie pagrindiniai tarptautiniai standartai apima:

• IEC 61215: Antžeminiai fotovoltiniai (PV) moduliai – projektavimo kvalifikacija ir tipo patvirtinimas. Šis standartas nustato reikalavimus antžeminių PV modulių projektavimo kvalifikacijai ir tipo patvirtinimui, tinkamiems ilgalaikiam veikimui bendromis atviro oro klimato sąlygomis.
• IEC 61730: Fotovoltinių (PV) modulių saugos kvalifikacija. Šis standartas apibrėžia PV modulių saugos reikalavimus, siekiant užtikrinti saugų veikimą per visą jų gyvavimo laikotarpį.
• IEC 62109: Maitinimo keitiklių, skirtų naudoti fotovoltinėse energijos sistemose, sauga. Šis standartas nustato saugos reikalavimus maitinimo keitikliams, naudojamiems PV sistemose, įskaitant inverterius ir įkrovimo valdiklius.
• IEEE 1547: Standartas, skirtas paskirstytų energijos išteklių sujungimui ir sąveikai su susijusiomis elektros energijos sistemų sąsajomis. Šis standartas nustato reikalavimus paskirstytų energijos išteklių (DER), įskaitant saulės sistemas, sujungimui su elektros tinklu.

Be tarptautinių standartų, vietiniai reglamentai ir statybos kodeksai labai skiriasi. Pavyzdžiui:

• Šiaurės Amerika: Nacionalinis elektros kodeksas (NEC) Jungtinėse Amerikos Valstijose ir Kanados elektros kodeksas (CEC) pateikia išsamius reikalavimus elektros sistemų, įskaitant saulės energiją, įrengimui ir saugai.
• Europa: Europos šalys dažnai laikosi IEC standartų, bet taip pat turi savo nacionalinius reglamentus dėl prisijungimo prie tinklo, saugos ir leidimų.
• Australija: Australija turi specifinius saulės sistemų įrengimo ir prisijungimo prie tinklo standartus, kuriuos administruoja tokios organizacijos kaip Švarios energijos taryba (CEC).
• Azija: Tokios šalys kaip Kinija, Indija ir Japonija turi savo besikeičiančius standartus ir reglamentus, skirtus saulės energijos plėtrai.

Būtina pasikonsultuoti su vietos valdžios institucijomis ir kvalifikuotais specialistais, kad būtų užtikrintas atitiktis visiems taikomiems reglamentams.

Geriausia tinklo tipo sistemos projektavimo praktika

Norėdami užtikrinti sėkmingą tinklo tipo saulės sistemos įrengimą, apsvarstykite šią geriausią praktiką:

• Naudokite aukštos kokybės komponentus: Pasirinkite saulės kolektorius, inverterius ir kitus komponentus iš patikimų gamintojų, turinčių įrodytą patirtį.
• Optimizuokite sistemos veikimą: Padidinkite saulės energijos gamybą optimizuodami stogo orientaciją ir nuolydį, sumažindami užtemdymą ir pasirinkdami efektyvius komponentus.
• Užtikrinkite sistemos saugą: Laikykitės visų taikomų elektros kodeksų ir saugos standartų, kad apsisaugotumėte nuo elektros smūgio ir gaisro pavojaus.
• Stebėkite sistemos veikimą: Įdiekite stebėjimo sistemą, kad stebėtumėte saulės sistemos energijos gamybą ir nustatytumėte galimas problemas.
• Teikite klientų aptarnavimą: Siūlykite nuolatinį klientų aptarnavimą, kad atsakytumėte į visus klausimus ar rūpesčius, kurie gali kilti.
• Dokumentuokite viską: Laikykite išsamius sistemos projektavimo, įrengimo ir priežiūros įrašus. Ši dokumentacija gali būti naudinga atliekant trikčių šalinimą ir pateikiant pretenzijas dėl garantijos.

Programinės įrangos įrankiai, skirti saulės energijos projektavimui

Yra keletas programinės įrangos įrankių, skirtų padėti projektuojant tinklo tipo saulės sistemas. Šie įrankiai gali padėti atlikti vietos įvertinimą, sistemos dydžio nustatymą, komponentų pasirinkimą ir veikimo modeliavimą.

• PVsyst: Išsamus programinės įrangos paketas, skirtas PV sistemų veikimui modeliuoti.
• Aurora Solar: Debesijos pagrindu sukurta programinės įrangos platforma, skirta projektuoti ir parduoti saulės sistemas.
• HelioScope: Interneto įrankis, skirtas projektuoti ir analizuoti saulės sistemas.
• SolarEdge Designer: Nemokamas internetinis įrankis, skirtas projektuoti saulės sistemas su SolarEdge inverteriais ir galios optimizatoriais.
• SMA Sunny Design: Nemokamas internetinis įrankis, skirtas projektuoti saulės sistemas su SMA inverteriais.

Ekonominiai aspektai

Tinklo tipo saulės sistemos ekonominis gyvybingumas priklauso nuo kelių veiksnių, įskaitant sistemos kainą, elektros energijos kainą ir tokių paskatų, kaip neto apskaita ir kompensaciniai tarifai, prieinamumą.

• Sistemos kaina: Saulės sistemos kaina priklauso nuo jos dydžio, naudojamų komponentų tipo ir įrengimo išlaidų.
• Elektros energijos kaina: Kuo didesnė elektros energijos kaina, tuo patrauklesnė tampa saulės energija.
• Neto apskaita: Neto apskaita leidžia namų savininkams ir įmonėms gauti kreditą už perteklinę elektros energiją, kurią jie grąžina į tinklą. Šis kreditas gali kompensuoti jų sąskaitas už elektrą ir sumažinti bendras energijos sąnaudas.
• Kompensaciniai tarifai: Kai kurios šalys siūlo kompensacinius tarifus, kurie yra mokėjimai saulės sistemų savininkams už pagamintą elektros energiją. Kompensaciniai tarifai gali užtikrinti didelį pajamų srautą ir pagerinti saulės energijos ekonominį gyvybingumą.
• Mokesčių kreditai ir nuolaidos: Daugelis vyriausybių siūlo mokesčių kreditus ir nuolaidas, kad paskatintų naudoti saulės energiją. Šios paskatos gali žymiai sumažinti pradinę saulės sistemos kainą.

Pavyzdys: Vokietijoje namų savininkas įrengia 5 kW saulės sistemą už 10 000 EUR kainą. Elektros energijos kaina yra 0,30 EUR už kWh. Naudojant neto apskaitą, namų savininkas gauna kreditą už perteklinę elektros energiją, kurią jis grąžina į tinklą. Per visą sistemos gyvavimo laikotarpį namų savininkas sutaupo 15 000 EUR už sąskaitas už elektrą ir gauna 5 000 EUR kompensacinių tarifų mokėjimų. Dėl to saulės sistema tampa finansiškai patrauklia investicija.

Išvada

Tinklo tipo saulės sistemos projektavimas reikalauja atidžiai apsvarstyti kelis veiksnius, įskaitant vietos įvertinimą, sistemos dydžio nustatymą, komponentų pasirinkimą, elektros projektavimą ir prisijungimą prie tinklo. Laikydamiesi geriausios praktikos ir laikydamiesi atitinkamų tarptautinių standartų ir vietinių reglamentų, galite suprojektuoti saugią, patikimą ir ekonomiškai efektyvią saulės sistemą, kuri daugelį metų tieks švarią energiją. Kadangi saulės technologijos toliau tobulėja ir tampa prieinamesnės, tinklo tipo saulės sistemos atliks vis svarbesnį vaidmenį tenkinant pasaulio energijos poreikius.

Nepamirškite visada pasikonsultuoti su kvalifikuotais saulės energijos specialistais, kad įsitikintumėte, jog sistema suprojektuota ir įdiegta teisingai. Tinkamai planuojant ir įgyvendinant, tinklo tipo saulės sistema gali būti vertinga investicija jūsų namams ar verslui, prisidedanti prie švaresnės ir tvaresnės ateities.