Фотоволтаични островни системи при климатични бедствия

Съдържание

• Кои системи ще са най-подходящи за подобни ситуации
• Какво ни е нужно и кое се изплаща
• Системи за загряване на вода с PV (независими от мрежата)
• Как да трансформираме мрежова система в островна
• Безопастност
• Хибридни системи (законодателство)

Живеем във времена на климатични промени. Но в същото време, технологиите се развиват в посока усвояване на повече нови възможности за използване на възобновяеми източници  на енергия. Разумното им използване и разпространение, би трябвало да повлияе положително на климата. Нашата звезда – Слънцето, ни облъчва през цялото време с безплатна енергия, а фотоволтаиците са създадени за да я възприемат, като те нямат никакви вредни излъчвания, не създават въглеродни емисии и се ползват 25-30 години. Това е един от най-достъпните и природосъобразни източници.

По време на климатична криза, бедствие или просто енергиен проблем, е добре да сме подготвени. Соларната енергия или други източници от природата, като вятър или водни потоци, няма да разрешат проблема, но ще ви помогнат да оцелявате по-лесно с енергия, когато липсват публичните източници или просто нямате достъп до такива.

1. Кои системи ще са най-подходящи за подобни ситуации?

На първо място тук поставяме всички видове преносими соларни устройства – фенери и осветление за палатка, радиоапарати/блутут колонки с вграден соларен панел, панели за раница, външни батерии за смарт устройства с вградени соларни панели, мобилни комплекти за бивакуване.

Втори в списъка са различните видове преносими батерии, които се срещат доста често на пазара напоследък. Тук ще споменем два варианта.

Вижте и статиите: Портативни соларни зарядни – сравнителен обзор и препоръки и Соларни лампи и фенери за климатични бедствия и приложения извън мрежата

Вариант 1 са познатите вече за зареждане на телефон, таблет и дори компютър. Те завършват с входове и изходи по стандарт USB, като най-новите варианти поддържат бързо зареждане PD, QC (quick charge) 2/3/4 и дори безжично зареждане на мобилни устройства. Обикновено в капацитет на батерията от 5000 mAh (ще позволи зареждане на телефона ви максимум 2 пъти), 10000 mAh (ще позволи зареждане на смартфон максимум 4 пъти), 20000 mAh  (възможно е да заредите смартфон до 8 пъти). Можете сами да изчислите този коефициент, на базата на това с какъв капацитет е батерията на собствения ви смартфон. Имайте предвид, че по-големият размер означава и по-голямо тегло – независимо дали ще я поместите в дамска чанта или в раница за оцеляване.

Вариант 2 са новите Преносими Захранващи Станции. Доста по-големи на размер и килограми. Както този вариант, така и обикновените преносими батерии, ще работят добре и често се предлагат заедно с преносими или сгъваеми соларни панели, което повишава възможностите да разполагате с повече енергия при поискване.

На следваща стъпка са инсталационните соларни системи, които могат да работят самостоятелно. Соларните електрогенератори се състоят от 3 или 4 основни компонента. Това са пакетът соларни панели, контролер на заряд, инвертор към конвенционална мрежа, акумулаторна батерия. В зависимост от свързването на инверторите към електрическата мрежа възниква класификацията на видовете соларни системи на Online, Off-line, Hybrid.

Онлайн системи, при които вашият инвертор е постоянно свързан към електропреносната мрежа и домакинството. В този случай произвеждате електроенегия за продажба или за собствени нужди на домакинството. Когато системата ви е за собствени нужди се използва електронно устройство – ограничител. Онлайн системите обикновено не са свързани към акумулатори.

Off-Line или Off-Grid системи са такива които работят самостоятелно, като се грижат за захранване с електроенергия в една точка, като домакинство или къща. Също така могат  да бъдат изградени в система от повече домакинства, като оформят самостоятелна енергийна система – този вариант е особено подходящ за географски отдалечени обекти, като махали или комплекс от жилища/къщи/бунгала. Този вид системи, най-често и почти задължително са придружени с акумулатор, които позволява резервиране на ел.енергия за през нощта или часовете без слънчево греене.

Хибридни системи са такива, които са свързани едновременно към слънчевите панели  и към електропреносната мрежа, както и към акумулаторна система. По този начин изходът винаги захранва вашето домакинство, като вие определяте приоритети на използване на електроенергията – например Солар, Батерия, Ел.мрежа. Тези системи са обикновено с по-ниска изходна мощност между 1-10 кW и често не могат да се мащабират, но са особено подходящи за домакинства и малки търговски обекти, както и за ситуация на енергийно бедстващи, където има чести прекъсвания на централното електроподаване.  

Затова, в зависимосто от сценария на местоположението ви, бихме препоръчали да внедрите офлайн или хибридна система за собствено захранване. Тогава системите разполагат с режим в които захранване от електропренос не е задължителен, а само вариант.

В сценарий в който сте инсталирали онлайн соларна система е трудно тя да проработи без публичната мрежа, защото за тях е 100% задължителна синхронизацията на фазите на генератора и мрежата.

Ето някои от световно известните производители и модели, които поддържат автономен режим, включват:

1. SMA
   • SMA Sunny Island: Хибриден инвертор, който поддържа както мрежови, така и автономен режим. Подходящ е за системи с батерии и може да се комбинира с други инвертори от серията Sunny Boy за по-големи системи.
   • SMA Sunny Boy Storage: Този инвертор е специално разработен за съхранение на енергия и може да работи в автономен режим при необходимост.
2. Fronius
   • Fronius Symo Hybrid: Инвертор, който може да работи както в мрежов, така и в автономен режим. Той е част от системата Fronius Energy Package, която включва батерии и интелигентен енергиен мениджър.
   • Fronius Primo GEN24 Plus: Хибриден инвертор, който предлага автономен режим с поддръжка на резервно захранване при отпадане на мрежата.
3. Victron Energy
   • Victron MultiPlus: Комбиниран инвертор/зарядно устройство, който може да работи в автономен режим. Поддържа паралелна работа за увеличаване на мощността и е подходящ за системи с батерии.
   • Victron Quattro: Подобен на MultiPlus, но с две входни захранвания, което го прави подходящ за по-сложни системи с няколко източника на енергия.
4. Huawei
   • Huawei SUN2000L: Хибриден инвертор, който поддържа работа както в мрежов, така и в автономен режим. Може да се комбинира с батерийна система за резервно захранване.
5. Growatt
   • Growatt SPF 5000 ES: Хибриден инвертор, който поддържа автономен режим и е подходящ за различни приложения, включително самостоятелни системи без връзка с мрежата.
6. GoodWe
   • GoodWe GW5048D-ES: Хибриден инвертор с възможност за автономен режим и резервно захранване при липса на мрежа.

И няколко по-малко популярни но интересни модели:

7. Sinexcel Isuna хибридни инвертори 3-10kW. Освен офгрид режим, може да настроите график на зареждане на батерията, например през деня от PV , a през нощта от мрежата.
8. Tecnoware FINVATA хибридни инвертори, европейски производител, лесна инсталация, подходящи за малки офис и домашни приложения.

2. Какво ни е нужно и кое се изплаща

Инвестицията в инсталиране  на Соларен генератор ще ви струва известна сума и усилия по внедряването. Каквито и да са те, инвестицията възвръща стойността си след известно време. Обикновено, за повечето домакинства в Европа, времето за изплащане на соларна система варира между 5 и 10 години, но това може да се различава в зависимост от различни фактори.

В зависимост от сценарият, който си изберете е възможно да се проектира и изгради хибриден, островен или онлайн соларен генератор или с други думи домашна соларна електроцентрала.

Ако искате да направите инвестиция за продажба на електроенергия, която вие също да печелите, то  в такъв случай вие ще изграждате онлайн електроцентрала. Тук инвестицията ще се изплаща значително по-бързо, като ще се очаква това да работи като бизнес който да ви носи доходи. Искаме да обърнем внимание, че в този случай трябва предварително да осигурите цялата необходима документация, като проект и разрешителни и да сключите договор за свързване с електропреносната мрежа.Този вид бизнес обикновено изисква да учредите юридическо лице, което да продава енергийният продукт.

Във вариантът в който изграждате соларна централа за лични нужди най-често това ще е хибридна такава. Тогава инвестицията ви ще се изплаща в зависимост от свобственото потребление. Колкото повече ток харчите в слънчеви дни, толкова повече от добитата енергия ще използвате и съответно ще имате по-голяма възвръщаемост. По същият начин бихме могли да разсъждаваме и за островна електроцентрала, където е възможно да сте далеч от електропреносната мрежа и така освен независимост си осигурявате електрозахранване с екологични възобновяеми източници.

3. Системи за загряване на вода с PV (независими от мрежата)

Това е вариант на островна система, в който имате един единствен товар , който захранвате и едновременно това се явява акумулатор на енергия.

Вече се предлагат на пазара заместители на соларните системи за топла вода с термални слънчеви колектори, но с фотоволтаични панели. Това е възможно благодарение на разработените контролери, които ви позволяват да свързвате съществуващия бойлер и нагревателя му с 2 до 4 броя фотоволтаични панела. 

В България има поне два производителя на такива контролери:

• Моделът Voltic е производство на Техногама. На сайта на производителя може да намерите списък с фирми, които могат да ви инсталират подобна система с техния контролер. Например предлаганата от фирма Атлантик, за района на Стара Загора, система включваща контролер, 2 фотоволтаични панела и бойлер 80 л струва около 1500 лв и обещава изплащане на инвестицията между 5 и 8 години.
• Фирма Интиел Поморие предлага 2 продукта: – Терморегулатор за фотоволтаичен бойлер за контрол на комбинирано загряването на бойлери, имащи два независими нагревателя захранвани от фотоволтаични панели и мрежово захранване и по-бюджетен вариант на Контролер за фотоволтаичен бойлер, който е за един нагревател, който се ползва и от фотоволтаичното захранване и от ел. мрежата. 

Според производителите функциите, които изпълняват тези устройства са:

Поддържа температура на водата в бойлера, според настроеното задание и хистерезис, като включва или изключва нагряването.  Чрез вграден седмичен програматор разрешава работата на нагревателя захранван от мрежата. Следи тока и напрежението на фотоволтаичния панел и измерва моментната консумирана мощност. Чрез режим “MPPT” следи точката на максимална мощност от панела според моментното огряване от слънцето. По този начин се постига по ефективно използване на панела при слабо огряване от слънцето.

Фотоволтаичното загряване на вода има и следните плюсове и предимства пред вече познатото ни соларното термално и свързаните с мрежата PV системи:

• Няма риск от прегряване – при излишък от енергия, контролерът преустановява загряването на бойлера, като това не уврежда панелите.
• Няма риск от замръзване на системата, както при термосифонните системи
• Фотоволтаичните панели са ефективни и при ниски температури.
• MPPT алгоритъм позволява усвояването на максималната налична мощност от слънцето, без значение от инсталацията и слънчевата радиация.
• Автоматично дозагряване от мрежата при необходимост, според зададени от потребителя условия, съобразявайки се с дневна и нощна тарифа.
• Висока ефективност (до 98%) на контролера, спрямо системите с инвертор, тъй като няма необходимост от конвертиране на постоянния ток (DC) от панелите към променлив ток (AC).
• Автономност – възможност за работа при липса на ток в мрежата.
• Анализ на ефективността чрез детайлно следене и записване на усвоената енергия и визуализация на графичния дисплей.
• Многобройни защити на контролера осигуряват предпазване на цялата система в екстремни случаи.

4. Как да трансформираме мрежова система в островна

По същество, за да се отвържете от мрежата няма пречки. Има значение дали продавате електроенергия или не. И да уточним – тук говорим за вариант в който инверторът ви е свързан към мрежата от 230V монофазно или 400 V трифазно напрежение

В случаят на централа за собствени нужди – можете да се отсъедините в точката преди електромерът ограничител, за измерване на собствени нужди. Ако на това място е монтиран предпазител или прекъсвач – използвате него за отсъединяване.

Когато продавате енергията, случаят е малко по сложен технически и по отношение на доставчика. Тук може да имате инсталирани 2 електромера – за произведена и за консумирана мощност. Или комбиниран.

Двата електромера би трябвало да са свързани в паралел към електропреносната мрежа на доставчика. Тогава, ако имате възможност да се разедините от мрежата в точката на присъединяване – това ще работи за вас. Но моля проверете, какви условия имате за това обстоятелство в договорът ви с електроразпределителното дружество. 

Може да отидете и по-далеч, като елиминирате електромерите въобще, за да не ви начисляват сметки за електроенергия. Но… Каквито и да са причините за това решение и действие, обърнете внимание, че ви е необходим квалифициран електротехник и  не ви препоръчваме да го правите сами без нужните познания и опит в електротехниката.

5. Безопасност

Соларните инсталации се състоят от компоненти, които работят с постоянно и с променливо напрежение. Тъй като не е известна конкретна регулация, за мобилните системи ще очакваме, че са изцяло безопасни и проектирани с безопасни напрежения. Тези обаче системи, които са инсталирани в сгради, ще имат оперативни напрежения или такива на празен ход над 50V – и постоянен, и променлив ток. Това е величина опасна за човешкото здраве, затова се вземат специални мерки за електроизолацията и недопускането на токов удар върху човек или други живи твари.

По време на самият монтаж, свързване и пускане в експлоатация, трябва да се използват специални предпазни средства и да се спазват инструкциите за охрана на труда.

Накратко, по време на токов удар възникват няколко опасни за живота следствия. 

Мускулите се свиват под въздействие на приложеното външно напрежение. Ако това е променлив ток – имате шанс да се освободите, когато преминава през нула 0. Ако е постоянен ток – човек не може да се освободи сам. В случай на протичане на тока през тялото, се получават изгаряния по тъканите и костите. Изгарянията от постоянен ток, имат над 3 пъти по-сериозни последици от изгарянията с променлив ток, със същата величина. И последното последствие, на което ще обърнем внимание, е протичането на ток през нервната система. В зависимост от попадението е възможно въздействие върху мозъка или сърцето с непредвидими последствия.

По тази причина препоръчваме, да не се залавяте сами, без необходимите знания, а да се свържете с подходяща фирма, която да изгради соларната инсталация за вас.

6. Хибридни системи (законодателство)

За територията на България изграждането на соларни централи е по същество строеж и има няколко закона под които попадат регулациите. Това са:

• Закон за енергията от възобновяеми източници (ЗЕВИ)
• Закон за енергетиката
• Закон за устройство на територията (ЗУТ)

Основният въпрос който се регулира чрез тях е това, че вашата електроцентрала ще се включва към електропреносната мрежа. Независимо дали ще продавате електроенергия или е за собствени нужди. Съответно в ЗУТ има няколко категории на строеж в зависимост дали имотът е урбанизирана територия или е земеделски имот, промишлен и т.н. Най-облекчени са условията до 1 МW за урбанизирана територия и жилищна сграда  и прилежащият към нея имот. 

Преференциални условия на изкупуване получавате за такава централа с мощност до 30kW изходна мощност (това е онлайн on-grid централа). Построяването на централа с Хибриден инвертор, не непременно, но обикновено означава производство за собствени нужди.

Построяването на автономна off-grid електроцентрала ще е свързано основно с рамките на ЗУТ.

Следните сайтове предлагат в кратък текст последователността от стъпки и действия за да изградите законна соларна електроцентрала.

• https://es3.bg/legalisation-process-personal-use/
• https://solaritybg.com/%D0%B7%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%B0-%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BA%D0%B0
• https://remonti.bg/uzakoniavane-na-fotovoltaici/

Автор: И. Петров