Генератор і альтернативні джерела: як поєднати та забезпечити світло під час будь-яких загроз
І на чому вдасться заощадити
Україна наближається до нової енергетичної реальності, де кінцевий споживач візьме на себе роль проз'юмера, поєднуючи виробництво та споживання енергії. Крім того, поєднання сонячних електростанцій із генераторами, тепловими насосами стає дедалі актуальнішим, адже забезпечує надійне й автономне енерго- та теплопостачання. Олександр Ковпак, технічний директор компанії Atmosfera, поділився з Mind технічними аспектами таких комбінованих систем і висвітлив, як у майбутньому зміняться користувацькі звички.
Читайте також: Пережити зиму: чиновники від енергетики рапортують про готовність, інженери прораховують можливі ризики
СЕС + генератор
З’являється чимало проєктів, які, зважаючи на ризик повторення блекаутів, хочуть поєднати роботу сонячної станції з генераторами. Наприклад, компанія «Гриби-України» – найбільший виробник печериць.
Максимально можливий період простою на випадок блекауту – 40 хвилин, протягом цього часу треба відновити потужності задля недопущення збитків і підтримання технології вирощування грибів. Компанія обладнана станцією потужністю 150 кВт і потужним генератором, завдяки чому в разі відключень електроенергія зникає лише на декілька секунд. Така комбінація дозволяє використовувати сонячну станцію більш ефективно й економити. Порівняйте 7 грн за кВт·год при звичайній роботі від мережі та 20 грн за кВт·год при роботі генератора.
Такі практики привертають увагу представників проз’юмер-бізнесу: підприємств, які мають інвест-план і розуміють окупність системи, а також у 99% випадків користуються генератором. Відповідно період вимушеного простою сонячної станції у зимовий період не впливає на їхнє виробництво, але і не зменшує витрати на паливо.
У більшості великих підприємств, які не можуть зупинятися, використовують генератори для гарантованого режиму роботи. Експлуатація сонячної станції на таких об'єктах має деякі особливості, оскільки завдання СЕС – віддати енергію назад у мережу, для якої це не відчутно. Але щодо локального генератора, то може виникнути проблема: якщо потужність генератора сумірна з потужністю станції, то така станція, за збігом обставин (висока генерація і різка зміна навантаження) може спрямувати енергію на нього, і це загрожує спалахом генератора.
Рішенням є встановлення додаткових контролерів і лічильників. Коли вимикається мережа, генератор розганяється до максимальної потужності, потім поступово підключається станція. Якщо в сонячної станції є енергія, генератор знижує свою потужність до встановленого користувачем рівня. Контролер регулює це співвідношення і запобігає ризикам перенапруження генератора. Навіть із надлишком сонячної енергії генератор працюватиме, щоб не дати сонячній станції перевантажити його.
Читайте також: Альтернативне живлення 4G: мобільні операторі переводять свої вишки на сонячні електростанції. Хто, де та як це робить
СЕС + тепловий насос
Перевага теплових насосів полягає у тому, що вони споживають утричі менше електричної енергії проти класичного електричного опалення: на 1 кВт·год електроенергії отримуємо 3 кВт·год теплової.
Існує стандарт теплових насосів, які мають так зване управління Smart Grid. Це означає, що в теплового насоса є базові, оптимальні налаштування. У ситуації, коли вдень є перевиробіток електричної енергії і споживання майже відсутнє, активується режим Smart Grid: виникає зв'язок між інвертором, сонячною станцією і тепловим насосом, і система починає працювати за відповідним алгоритмом. Насос більше нагрівається, оскільки він «розуміє», що може працювати з більшою продуктивністю завдяки надлишку електричної енергії, яка до того ж безоплатна. Можна нагрівати бак-накопичувач не до 45°С, а, скажімо, до 50–55°С і відповідно увечері триваліше забирати тепло.
Мікро- та смартмережі
Зазвичай велика мережа має кільцеву структуру. Від неї відходять менші мережі, і критично важливо, щоб виробіток за секунду збігався зі споживанням.
В «Укренерго» диспетчер – перша людина після Бога, яка керує мережею та стежить за енергетичним балансом. Саме тому великі споживачі, як-от заводи, напередодні подають заплановане споживання. Вони зобов'язані у визначений момент включитися та виключитися, і, якщо перевищать споживання, отримають штрафні санкції. У такий спосіб їх стимулюють надавати максимально точні прогнози, оскільки виникає ризик дисбалансу всієї системи.
Мікромережа працює у схожий спосіб, але в меншому масштабі. Актуальний приклад – військовий об'єкт. Є відокремлена мережа, яка сама на себе замкнута. Вона може мати підключення до більшої мережі, але на випадок блекауту буде незалежна.
Зараз оператор «Укренерго» бачить тільки велику генерацію і великих споживачів й управляти може тільки ними. Побутові споживачі, невеликі підприємства залишаються «поза радаром», хоча вже зараз багато з них є локальними виробниками електричної енергії, що мають встановленні сонячні батареї та акумулятори. Керування тисячами таких маленьких станцій дозволить зменшити навантаження на систему в пікові вечірні й ранкові години, підтримуючи її роботу.
У різних країнах по-різному влаштовані системи Smart Grid. У США, наприклад, вартість електроенергії залежить від часу використання. Візьмемо Нью-Йорк – відносно старе місто зі старими комунікаціями. Коли очікується найбільше навантаження, електроенергія найдорожча, і це регулюється ледь не щогодини. Але така система працює, коли є відстеження і передача даних про споживання протягом декількох годин.
Читайте також: ЗПГ vs вугілля: що більше шкодить клімату? Американські екологи дійшли неочікуваних висновків, які ставлять чиновників у глухий кут
Користувацькі звички
Важливим є фактор вимог до комфорту споживання. У разі встановлення мережевої сонячної станції, яка просто економить власне споживання, на рівні комфорту й побутових звичок радикальних змін не відбудеться. Споживач продовжує вмикати чайник, як і робив це раніше, і немає різниці, звідки він взяв на це енергію – з фотоелектричних модулів чи з мережі.
В умовах повністю автономної станції та при обмеженій потужності акумуляторів споживач мусить змінювати свій користувацький досвід. Всі енерговитратні процедури, наприклад прання, потрібно перенести на денний період, бо тоді виробляється багато електроенергії. Ввечері вже енергія забирається з акумуляторних батарей, і не факт, що її на все вистачить.
Чого чекати в майбутньому
Рано чи пізно оператори українського енергоринку будуть у більш тісному контакті з кінцевим споживачем, який стане проз’юмером – споживатиме та вироблятиме енергію. Тому пріоритетні напрями – це автоматизація, управління, передача інформації.
Якщо ставити за мету повне живлення від сонця, треба орієнтуватися на найгірший період – зиму. Станція має бути такої потужності, щоб користувач закрив усі свої потреби, але різниця продуктивності влітку і взимку – 5 разів. Якщо поставити станцію, що буде задовольняти всі потреби взимку, то влітку буде багато надлишкової енергії. Тут послуговуємося здоровим раціоналізмом.
Строк окупності СЕС для власного споживання для побутових споживачів із тарифом 2 грн становить 9 років (за актуальними тарифами для комерційних об’єктів – більш ніж 6 грн, строк окупності – 3 роки). Однак зрозуміло, що тарифи для приватних домогосподарств зараз дотовані – після війни однією з очевидних вимог від фінансових організацій, донорів, МВФ буде приведення тарифів для побутових споживачів до ринкових. Коли тарифи дотуються, у споживача немає мотивації економити, а коли електроенергія матиме ринкову ціну 4–5 грн, модернізація значно пришвидшиться.
Варто зважати на механізм Net Billing, який нещодавно на законодавчому рівні запровадила Верховна Рада. Суть проста: СЕС генерує енергію, накопичує кошти на балансі споживача, а потім він може ці кошти забрати електроенергією тоді, коли потрібно. Тут усе залежить від того, як буде реалізовано. Якщо балансовий період – рік, можна влітку генерувати електроенергію, накопичувати, а потім взимку забирати на опалення тепловим насосом. У цьому разі не потрібно ставити велику станцію, яка взимку має перекрити споживання.
Cаме комбіноване використання між відновлювальними та невідновлювальними джерелами – найбільш робочий і сприятливий варіант в енергоміксі країни.
Автори матеріалів OpenMind, як правило, зовнішні експерти та дописувачі, що готують матеріал на замовлення редакції. Але їхня точка зору може не збігатися з точкою зору редакції Mind.
Водночас редакція несе відповідальність за достовірність та відповідність викладеної думки реальності, зокрема, здійснює факт-чекінг наведених тверджень та первинну перевірку автора.
Mind також ретельно вибирає теми та колонки, що можуть бути опубліковані в розділі OpenMind, та опрацьовує їх згідно зі стандартами редакції.
