29 дек. 2011 г.

Real case – Cолнечная электростанция в Антраците приносит владельцам убытки

Как-то я упоминал о планах запуска в Луганской области в городе Антрацит солнечной электростанции мощностью 45 кВт. Как вы уже знаете, этот проект осуществился и по «зеленому» тарифу работают как минимум 15 кВт (первая очередь).

В сети полно фотографий этого объекта, некоторые из которых и натолкнули меня на написание этой заметки. Изучая особенности конкретной солнечной электростанции, я обратил внимание на некоторые странности, связанные с конструкцией металлических опор и размещением солнечных модулей на них.


Как видно, солнечные модули расположены под большим и явно не оптимальным углом, а расстояние между рядами такое, что при низком солнце (утром, вечером, зимой) задние ряды будут значительно затеняться передними. Очевидно, что это не самое рациональное размещение.

Чтобы убедиться в своей догадке я обратился к специалистам , которые уже имеют практический опыт проектирования и строительства солнечных электростанций. На данный момент ими спроектировано несколько солнечных электростанций суммарной мощностью 14 МВт, поставлено в Украину оборудования на 2,07 МВт и введено в эксплуатацию генерирующих мощностей на 570 кВт. Кроме того, в портфеле компании около 20 МВт, которые будут построены и введены в эксплуатацию до конца 2012 года.

По моей просьбе с использованием специального программного обеспечения были промоделированы несколько вариантов солнечной электростанции мощностью 45 кВт в городе Антраците. Сравнивались два варианта из реально построенного проекта (модули располагаются под углом 45 или 60 градусов, расстояние между серединой рядов солнечных модулей составляет 4 метра) и три варианта, предложенные компанией Рентехно. В них предлагалось расположить солнечные модули под углом, соответствующим летнему (30 градусов), среднегодовому (36 градусов) и зимнему (60 градусов) оптимумам. При этом расстояние между рядами для минимизации затенения составляло 7 метров, 7,7 метров и 9 метров, соответственно. Как видно среднегодовой и зимний углы близки к тем, которые использовались в проекте, но при этом расстояние между рядами почти в два раза больше, что позволяет минимизировать прямое и диффузное затенение солнечных модулей, впередистоящими металлоконструкциями.


По результатам моделирования солнечной электростанции получены следующие параметры:
  1. Модули стоят под углом 45 градусов с расстоянием между рядами 4 метра (реальный случай) – удельная производительность солнечной электростанции составляет 970 кВт*ч/кВт(пик) в год при коэффициенте преобразования 70%.
  2. Модули стоят под углом 60 градусов с расстоянием между рядами 4 метра (реальный случай) – удельная производительность солнечной электростанции составляет 870 кВт*ч/кВт(пик) в год при коэффициенте преобразования 66,5%.
  3. Модули стоят под углом 30 градусов с расстоянием между рядами 7,7 метров (летний оптимум) – удельная производительность солнечной электростанции составляет 1120 кВт*ч/кВт(пик) в год при коэффициенте преобразования 80,5%.
  4. Модули стоят под углом 36 градусов с расстоянием между рядами 7 метров (среднегодовой оптимум) – удельная производительность солнечной электростанции составляет 1115 кВт*ч/кВт(пик) в год при коэффициенте преобразования 80%.
  5. Модули стоят под углом 60 градусов с расстоянием между рядами 9 метров (зимний оптимум) – удельная производительность солнечной электростанции составляет 995 кВт*ч/кВт(пик) в год при коэффициенте преобразования 76,5%.
Как видно из приведенных данных, использование меньшего угла и большего расстояния между рядами существенно улучшает параметры солнечной электростанции. Если перейти от сухих цифр к деньгам, то разница между удельной производительностью в 1120 и 970 кВт*ч/кВт(пик) в год соответствует 34,1 тыс. грн при тарифе 5,05 грн за кВт*ч. То есть за 7 лет (обычный срок окупаемости солнечной электростанции) потери из-за неоптимального размещения солнечных батарей составят 238,5 тыс. грн, а за 20 лет (округленный срок эксплуатации солнечной электростанции по «зеленому» тарифу) – 682 тыс. грн.

Потери были посчитаны из расчета, что солнечные модули весь год стоят под одним и тем же углом. В данном конкретном проекте теоретически угол наклона модулей может изменяться два раза в год. Но, судя по имеющимся у нас фотографиям, на практике добиться этого будет сложно:


Справедливости ради нужно отметить, что при ручном изменении угла наклона солнечных модулей с «зимнего» угла на «летний» и назад среднегодовой выход практически совпадает со случаем, когда панели расположены под фиксированным углом, оптимизированным по году. Но это верно только при минимальном уровне затенения одно ряда другим. А анализ показал, что при фактическом расстоянии между рядами около 4 метров потери все равно будут, т.е. собственник электростанции будет всегда недополучать доход. Тем более, при большой мощности солнечной электростанции я не верю в реальность неавтоматизированного изменения угла наклона (подумайте о весе ряда солнечных панелей и опорных металлоконструкций). А использование автоматики (трекеры) дополнительно увеличивает стоимость электростанции и повышает собственное потребление дорогой «зеленой» электроэнергии.

Конечно же, приведенные выше расчеты и размышления являются только приближенной моделью реальной солнечной электростанции. Но даже они показывают, что лучше более серьезно подойти к проектированию и строительству вашей солнечной электростанции, чем потом на протяжении нескольких лет недополучать доход, который за время окупаемости объекта соизмерим со стоимостью проектирования.

P.S. Цена задержки при запуске солнечных электростанций

4 комментария:

Unknown комментирует...

Зачем только под конструкцию заливать бетонное основания это только удорожит проект,можно будет баранчиков завести и шашлык сделать.

Dmitry комментирует...

Хороший вопрос. Наверное "особенности участка под застройку"

Анонимный комментирует...

Не как осуждение.
Из фотографий непонятен процесс изменения угла панелей, точка вращения конструкции. Если вручную - какое усилие необходимо? Если большое - нет ли навесной распределенной системы рычажных противовесов? Для расширения проекта (увеличения КПД) не предусматривалось ли размещение пассивных переотражателей вокруг панелей на незадействованной площади электростанции из дешевого отражающего материала (металлическая фольга, например)?

Анонимный комментирует...

И если не секрет, то по каким трекерам Вы проводили расчет,