Эффективность малых солнечных электростанций

Использование малых солнечных электростанций не только улучшает экологическую ситуацию на планете в целом и на местах, но и в современных экономических условиях в конечном счете выгодно как бизнесменам, так и частным лицам. Совокупность международных соглашений по борьбе с изменением климата ведет к тому, что в отдельно взятых странах использование ископаемого топлива становится все более дорогим. При этом дорожает и произведенная с его помощью электроэнергия, что в конечном счете скажется на доходах каждого из нас. Напротив, производство, покупка, установка и эксплуатация малых электростанций, работающих на возобновляемых источниках энергии, всячески поощряется и даже субсидируется многими национальными правительствами, в том числе и правительством Узбекистана. Это уже сейчас позволяет всем заинтересованным лицам выбрать оптимальное решение по энергоэффективности своего бизнеса или даже домохозяйства, воспользовавшись правительственными льготами и программами, а также высокопрофессиональными услугами фирм-консультантов и работающих в них специалистов.

Борьба с глобальным изменением климата и энергетический переход на возобновляемые источники энергии

Постоянное воздействие солнечной радиации и тепловой энергии на нашу планету нагревает поверхность Земли до определенной температуры. Часть этого тепла отражается, а некоторая доля поглощается парниковыми газами (ПГ), что в свою очередь порождает дополнительное тепловое излучение, направленное на поверхность планеты. Устойчивое развитие без вреда для окружающей среды и атмосферы возможно только при сокращении выбросов парниковых газов (включая выбросы углекислого газа или выбросы СО2), что является важнейшей составляющей процесса декарбонизации (снижение углеродного следа) мировой экономики.

Как установили исследователи, мировые выбросы СО2 в основном исходят из энергетической отрасли, поэтому и основные усилия по сокращению антропогенных выбросов ПГ сосредоточены сегодня в данном секторе. Это объясняется не только доминированием выбросов ПГ, связанных с энергетикой, но также и тем, что у традиционных технологий получения энергии на основе сжигания ископаемого топлива есть понятная и доступная низкоуглеродная альтернатива – использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ). С учетом этого, в Парижском соглашении страны пришли к консенсусу о начале процесса декарбонизации с этапа по переходу на возобновляемые источники энергии (четвертый энергетический переход).

Во всем мире наблюдается стремительный рост и развитие энергоэффективных технологий и использования ВИЭ. Наиболее быстрыми темпами в последние годы развивались технологии практического использования фотоэлектрических преобразователей энергии, ежегодный прирост установки которых, составлял порядка 60%. Высокими темпами внедрялись и другие технологии использования ВИЭ: ветроустановки – 28%, производство биотоплива – 25%, солнечные нагревательные установки – 17%, геотермальное теплоснабжение – 13%, малые и микроГЭС – 8%.

Узбекистан в сфере процесса декарбонизации и правительственные меры по экономической стимуляции развития зеленых технологий

Узбекистан присоединился к Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата в 1993 году, и 19 апреля 2017 года подписал Парижское соглашение. Декарбонизация стала важным политическим вопросом в Узбекистане после ратификации 11 ноября 2018 года Парижского соглашения. В 2021 году Узбекистан повысил обязательства сократить удельные выбросы парниковых газов на единицу ВВП от уровня базового 2010 года с 10% на 35% к 2030 году. С целью выполнения этих обязательств президент Узбекистана подписал указ № УП-220 от 9 сентября 2022 г. «О дополнительных мерах по внедрению энергосберегающих технологий и развитию возобновляемых источников энергии малой мощности» и постановление № ПП-57 от 16 февраля 2023 г. «О мерах по ускорению внедрения возобновляемых источников энергии и энергосберегающих технологий в 2023 году».

Среди внедряемых ВИЭ солнечная энергия в Узбекистане имеет наибольший потенциал развития. Данные многолетних наблюдений на сети актинометрических станций Узбекистана показывают, что число безоблачных дней по республике в среднем составляет 250–270, а продолжительность солнечного сияния для различных регионов республики изменяется в пределах от 2410 до 3090 часов в году. При этом колебаниями в течение суток и сезонов года меняются, с дневными значениями уровня инсоляции с 3,6 до 4,6 кВт-час/м2 и продолжительностью летом – 11 часов и зимой – 4 часа. Данные показывают, что Узбекистан имеет огромный потенциал солнечного ресурса, поэтому обратим особое внимание на внедрение солнечных фотоэлектрических станций.

В целях широкого внедрения фотоэлектрических преобразователей энергии в сфере жилищно-коммунального обслуживания, социальной сфере, отраслях экономики и обеспечения компенсации дефицита энергии в регионах республики в вышеупомянутых нормативно-правовых актах предусматриваются следующие меры:

— юридические лица, основной деятельностью которых является производство установок солнечных, ветровых электростанций и малых гидроэлектростанций, в том числе занимающиеся такой деятельностью новые юридические лица, создаваемые в период до 1 сентября 2025 года, оплачивают налог на прибыль юридических лиц и налог на имущество юридических лиц в размере 50 процентов их установленных ставок в течение трех лет начиная со дня прохождения ими государственной регистрации в качестве субъекта предпринимательства;

— физическим и юридическим лицам, установившим установки ВИЭ общей мощностью до 100 кВт, предоставляется освобождение от уплаты налога на имущество – по данным установкам, земельного налога – по участкам, занятым данными установками, налога на прибыль – начисляемого на прибыль за электроэнергию, реализованную юридическими лицами для общей сети, со дня введения их в эксплуатацию – на срок три года, а в случае их установки с системой накопления электрической энергии мощностью не менее 25 процентов мощности устанавливаемых солнечных панелей – на срок до десяти лет;

— физическим лицам (далее — потребители) предоставляется возможность приобретения установок солнечных и ветряных электростанций и солнечных водонагревательных устройств (далее — установки ВИЭ), произведенных в республике, с оплатой в рассрочку без процентов в течение 3 лет за счет средств Внебюджетного межотраслевого фонда энергосбережения при Министерстве энергетики (далее — Фонд);

— часть расходов потребителей, оплативших полную стоимость, приобретших и установивших установки возобновляемых источников энергии, компенсируется от 7-кратной до 50-кратной базовой расчетной величины за счет средств Фонда.

— органу, уполномоченному государством осуществлять функцию (полномочие) закупки электрической энергии, предоставляется возможность закупки, по желанию потребителей, излишков электрической энергии (в размере 80 процентов тарифа, установленного для II тарифной группы потребителей), произведенной на солнечных, ветровых и биогазовых электростанциях мощностью до 1 МВт, устанавливаемых физическими и юридическими лицами для собственных нужд, в течение не менее десяти лет.

— за каждый киловатт/час электрической энергии, произведенной на солнечных панелях, установленных на принадлежащих физическим лицам объектах, излишки от собственного потребления которой переданы в единую электроэнергетическую систему, выделяется по 1 000 сумов субсидии из Государственного бюджета (далее — субсидия).

— введение в эксплуатацию ВИЭ общей мощностью 4 300 МВт, в том числе 27 солнечных фотоэлектрических станций (ФЭС) и ветровых электростанций (ВЭС) большой мощности на основе государственно-частного партнерства,  20,3 тыс. ФЭС объектов социальной сферы и государственных учреждений,  11,2 тыс. ФЭС на зданиях и сооружениях малых предприятий, 36,7 тыс. ФЭС на зданиях домохозяйств и 765 ФЭС на крышах многоэтажных домов;

— доведение до 30 процентов доли ВИЭ в объеме потребления энергии более чем на 6 тысячах объектов в разрезе министерств и ведомств.

Принцип работы, преимущества и разновидности солнечных электростанций

Основа процесса генерации электроэнергии в солнечных модулях — это фотоэлектрический эффект. Именно он позволяет избежать расхода ископаемого топлива и загрязнения атмосферы.

Однако солнечные электростанции, где используется этот принцип, не только самый экологичный, но еще и, благодаря описанным выше мерам экономической стимуляции, очень выгодный возобновляемый источник энергии для любых объектов. Стремительный рост их популярности приводит к тому, что все больше домов, компаний и даже целых городов полностью отказываются от традиционных (загрязняющих атмосферу) видов генерации в пользу солнечной и других ВИЭ.

Все виды солнечных электростанций обладают общим рядом преимуществ:  

— Они работают от прямого и рассеянного солнечного света.

— Срок их эксплуатации исчисляется несколькими десятками лет. Например, фотоэлектронные модули и инверторы обеспечивают 25 лет корректной работы.

— Солнечным электростанциям присущи оптимальные массогабаритные характеристики ⸺ их можно разместить на крыше дома, его стенах, если их несущая способность в состоянии выдержать дополнительную нагрузку.

— Фотоэлектрические станции практически безотказны и имеют высокий коэффициент полезного действия.

Дополнительные преимущества конкретного модуля зависят от того, к какой конкретной разновидности солнечных электростанций он относится. Есть три основные типа: сетевые, автономные и гибридные. Характеристику каждой из них вы найдете ниже.

Рисунок 1. Сетевые солнечные электростанции ON-GRID

Сетевая солнечная электростанция работает без аккумуляторов и используется для уменьшения оплаты за сетевую электроэнергию. Принцип работы прост: выработанную от солнца электроэнергию она направляет во внутреннюю сеть, из промышленной сети берется только недостающая мощность. Например, если выработка от солнца 10кВт, а потребление 15 кВт, то из сети берется всего 5 кВт. В темное время суток система переходит в режим ожидания, и вновь включается с восходом солнца. Данный тип солнечных электростанций относительно быстро окупается, не требует серьезного обслуживания, а срок службы составляет 25 и более лет. Идеально подходит для офисов и предприятий с дневным пиком потребления.  В любое время к сетевой солнечной электростанции можно добавить гибридный инвертор с аккумуляторными батареями, что сделает ее гибридно-сетевой солнечной электростанцией.

Рисунок 2. Автономные солнечные электростанции OFF-GRID

Автономная солнечная электростанция строится для электроснабжения там, где нет промышленной сети. Выработанную солнечную энергию она направляет на питание потребителей, а избытки запасает в аккумуляторных батареях. В темное время суток все электроснабжение осуществляется от аккумуляторов. Если к солнечной электростанции добавить ветрогенератор с контроллером, то при наличии ветра он сможет заряжать АКБ в любое время – такой тип электростанции будет называться автономная ветро-солнечная электростанция.

Рисунок 3. Гибридные солнечные электростанции HYBRID

Гибридная солнечная электростанция – это комбинированный тип сетевой и автономной солнечных электростанций. Днем солнечная энергия направляется во внутреннюю сеть, уменьшая потребление. Ночью система переходит на питание от промышленной сети или аккумуляторов. При отключении промышленной сети система работает как автономная солнечная электростанция — энергоснабжение объекта не прерывается и осуществляется от солнечной и запасенной в аккумуляторах энергии. Если в гибридной электростанции в качестве солнечного контроллера используется сетевой инвертор (что увеличивает эффективность), она называется гибридно-сетевая солнечная электростанция.

Наглядно сравнительные характеристики различных видов солнечных станций можно посмотреть в виде таблице 1.

Таблица 1. Сравнительные характеристики различных видов солнечных станций

Классическая установка состоит из комплекта солнечных модулей, которые размещаются на опорных конструкциях, контроллеров заряда, использующих солнечную энергию для заряда аккумуляторной батареи (АКБ) и инвертора, предназначенного для преобразования постоянного тока АКБ в переменный и передаче ее во внутреннюю сеть потребителя.

В последнее время в Узбекистане используется в основном безаккумуляторные сетевые солнечные электростанция ON-GRID, интегрированные в общую энергетическую систему. Эта разновидность ФЭС создает наилучшие возможности для экономии электроэнергии. Они сразу преобразует солнечную энергию в переменное напряжение промышленной частоты с помощью сетевого инвертора (grid-tie inverter). Таким образом, вся преобразованная солнечная энергия подается в общую линию потребления всех нагрузок объекта электроснабжения после узла учета для уменьшения потребления от вводной электросети. Система функционирует полностью в автоматическом режиме. Вся энергия от солнечных модулей идет на питание электрооборудования и используется приоритетно, в случае если выработка от солнечных модулей превышает потребление, излишки поступают в общую сеть.

В связи с тем, что инвестиции в солнечные электростанции составляют значительные средства, необходимо определить, насколько это экономически выгодно в вашем конкретном случае.

Зафар Саипов, Ассоциация ВИЭ и АВТ

Эльмурод Абдуллаев, ООО «SUN-HIGHTECH» 

Продолжение следует