Солнце по проводам: как устроена крупнейшая в мире солнечная электростанция

Несколько лет назад на Украине был одобрен закон о «зеленом» тарифе, что стимулировало инвесторов к развитию альтернативной энергетики.

В настоящее время украинская альтернативная энергетика развивается интенсивнее, чем традиционная. Это означает снижение в перспективе доли централизованной крупной энергетики, что, в свою очередь, со временем должно привести к повышению независимости населения и предприятий от крупных энергетических компаний.



Передовой регион

По данным открытых источников, на 1 июля 2012 года общее количество компаний, эксплуатирующих на Украине электростанции с использованием возобновляемых источников энергии и реализующих электроэнергию по «зеленому» тарифу, составило шестьдесят шесть. Число электростанций, работающих на ВИЭ, достигло ста одиннадцати.

Особое место в реализации проектов альтернативной энергетики на Украине занимает Крым. Этот регион благодаря географическому расположению, ландшафту и уникальному климату, как нельзя лучше подходит для развития солнечной, ветровой и геотермальной энергетики. Так, выработка электроэнергии на Крымском полуострове за январь-июль 2012 года составила 654 миллиона кВт-ч, что на 52,4 процента превышает показатели аналогичного периода прошлого года. Из них 179 миллионов кВт-ч выработали солнечные электростанции, что в тридцать пять раз превышает прошлогодние показатели. Доля возобновляемых источников энергии в электроэнергетике полуострова в январе-июле составила 31,5 процента. Для сравнения: в январе-июле 2011 года она составляла порядка 8 процентов. В Крыму хороший уровень солнечной активности и высокая потребность региона в электроэнергии. Летом она достигает 1 ГВт при собственной генерации около 50 МВт.

Для работы одной только Симферопольской ТЭЦ нужно сжигать железнодорожный состав горючего в сутки. Это дорого и очень неэкологично. Солнечные электростанции – альтернативный и самый чистый способ получения электрической энергии. Солнечная электростанция абсолютно экологична – ни излучений, ни выбросов. Это особенно важно для Крыма, знаменитого своими курортами и здравницами.

Одной из компаний, успешно реализующей проекты солнечной энергетики на Украине, является Activ Solar. У компании есть штаб-квартира в Вене (Австрия) и несколько солнечных парков в Крыму. Основные направления деятельности – производство кремниевых продуктов и развитие крупномасштабных фотоэлектрических солнечных парков. Можно сказать, что Activ Solar специализируется на разработке и производстве солнечных технологий. Дочерним предприятием Activ Solar является АО «Завод полупроводников» (Запорожье). В настоящее время в Европе всего три производителя поликремния, включая украинского.

Производство поликристаллического кремния на Запорожском титано-магниевом комбинате (прежнее название предприятия) началось в 1964 году. В 1991 году комбинат занимал около 2,1 процента рынка мирового производства поликремния. После развала Советского Союза предприятие практически перестало существовать, сотни людей остались без работы. Компания Activ Solar купила комбинат в 2008 году и восстановила его, создав тысячу двести высококвалифицированных рабочих мест. Теперь это современный завод, построенный по последним технологиям.



Мировой масштаб

Самый известный на сегодняшний день проект компании – солнечный парк «Перово» – расположен в селе Ключи неподалеку от Симферополя. Перово – третий по счету и самый значительный проект компании Activ Solar, реализованный в Крыму. Это одна из крупнейших солнечных станций в своем роде в мире. Точнее, по состоянию на 1 июня 2012 года солнечный парк «Перово» стал крупнейшим действующим фотоэлектрическим парком в мире по показателю установленной мощности. За ним следовали канадская электростанция Sarnia (97 МВт), итальянская Montalto di Castro (84,2 МВт) и немецкая Finsterwalde (80,7 МВт). Перово состоит из пяти очередей и может удовлетворить потребности в электроэнергии около­
26 330 домохозяйств.

Строительство СЭС «Перово» началось 19 мая 2011 года и завершилось 27 декабря 2011 года. Таким образом, парк был построен в рекордные сроки – за семь месяцев. Реализация проекта обеспечила восемьсот новых рабочих мест на этапе строительства и еще двадцать рабочих мест для эксплуатации и обслуживания солнечного парка. При сооружении солнечной электростанции использовались солнечные панели азиатских производителей и инверторы европейского производства, а также комплектующие украинского производства, что позволяет соблюдать положение о локальной составляющей.

Эксплуатация солнечного парка, по данным компании, позволит сократить выбросы углекислого газа на 105 тысяч тонн в год. Производство электроэнергии составляет 132 500 МВт-ч в год. Установленная мощность «Перово» эквивалентна пиковым нагрузкам в энергосистеме расположенного рядом Симферополя. Это означает, что в светлое время суток электростанция может производить столько же электроэнергии, сколько потребляет город в период максимальных нагрузок.

Мощность всего солнечного парка «Перово» – 105,5 МВт. На момент ввода в эксплуатацию пятой очереди мощность составляла 100 МВт, затем станция была модернизирована, и мощность увеличилась еще на 5,5 МВт. Станция расположена на территории площадью 200 гектаров (что равноценно примерно двумстам пятидесяти футбольным полям) и состоит из двух частей, между которыми находится долина.

В состав солнечного парка входят пять площадок, на которых установлено около 440 тысяч наземных фотоэлектрических модулей. Станция строилась очередями, которые вводились в эксплуатацию и подключались постепенно. Каждая из пяти очередей мощностью примерно 20 МВт по отдельности подключена к подстанции «Таврия».



Как это работает

Менеджер проектов компании Activ Solar Александр Симоненко отметил, что выработка электроэнергии на станции зависит от температуры:

– Оптимальная температура для работы солнечного модуля – 25 30 градусов. Большой перегрев – это плохо. В жару мы модули не отключаем, станция продолжает работать, хотя и с небольшими потерями. Зимой, когда температура низка, а солнце очень яркое, станция тоже может полноценно действовать. Пешком весь солнечный парк обойти трудно. Директор станции, обслуживающий персонал, электромонтеры находятся на его территории, в помещении диспетчерского пункта. С помощью мониторов они следят, как работает каждый сектор станции. Если где то возникают проблемы, специалист оперативно выезжает в заданный сектор на квадроцикле. Система мониторинга позволяет наблюдать за станцией в режиме реального времени практически из любой точки земного шара.

Симоненко рассказал о том, как устроена солнечная станция. Здесь установлены комплекты распределительных устройств. Все инверторные станции закольцованы и подходят к КРПЗ ячейке, от которой идет линия, дающая возможность подключиться к ячейке подстанции. Это необходимо для быстрого реагирования на любые изменения в работе солнечного парка. Можно отключать отдельно каждую очередь и регулировать работу внутри всей станции.

Все модули соединены друг с другом последовательно. Они подключены к сумматорным коробкам, которые, в свою очередь, подключены к инверторным станциям. Солнечный модуль не боится ни дождя, ни прямых ударов. Материал, покрывающий его лицевую поверхность, очень прочен. Задняя поверхность полностью герметична, там установлена трехслойная защита.

С рассветом модуль начинает вырабатывать электричество, и автоматически начинают работать инверторы. Когда светит солнце, работают все модули. При облачной погоде станция также работает и вырабатывает энергию. Выработанная электроэнергия идет к ближайшему потребителю – Симферополю.

Все инверторные станции приходят с завода-производителя в готовом виде. Каждая состоит из инверторов и трансформатора. На одной инверторной станции установлены два инвертора. Сначала включается один инвертор. Когда он полностью загружается, включается второй. На территории солнечного парка слышен небольшой шум – это работают вентиляторы, охлаждающие инверторы.

Инвертор преобразует постоянный ток в переменный, потому что модули вырабатывают постоянный ток напряжением 0,4 киловольта. Затем 0,4 киловольта передается в соседний отсек, там стоит трансформатор. 0,4 киловольта повышаются до 10 киловольт и уже передаются на подстанцию, которая рассчитана на прием 10 киловольт. Эти 10 киловольт повышаются до 110.

Экскурсию внутри инверторной станции провел дежурный электромонтер солнечного парка «Перово» Иван Кравченко (на нижнем фото):

– Здесь находятся два инвертора, каждый по 250 киловатт, в общей сумме полмегаватта. Фотогальванические панели вырабатывают постоянный ток, инвертор преобразует постоянное напряжение в переменное напряжение промышленной частоты. В нем происходит преобразование энергии. Дальше на трансформаторе напряжение повышается, поступает на подстанцию «Таврия» и передается в линию электропередачи и единую энергосистему. Все соответствует правилам безопасности. Корпус электроустановки заземлен. При необходимости сработает защита – предохранители плюс автоматы.

Инвертор очень умный. Здесь все по максимуму автоматизировано и оцифровано. Мы являемся службой эксплуатации и следим за исправной работой оборудования. Если случается неполадка, то благодаря специальной программе мы можем увидеть любой участок. Мы постоянно ведем мониторинг по всем состояниям – уровню напряжения, тока, температуры, влажности, выработке мощности. Данные передаются в режиме реального времени, собираются, анализируются, записываются. Диспетчер в диспетчерской в любой момент может посмотреть всю интересующую информацию и даже сделать срезы за какой то период статистики – например, сколько было выработано за неделю, за месяц, за день. Наша система мониторинга также позволяет отследить, сколько мы могли сжечь угля и газа, чтобы получить то количество электроэнергии, которое получаем с помощью солнечных модулей. Счет пошел уже на тысячи тонн за то время, пока работает станция.

У каждого сотрудника, обслуживающего солнечную станцию, есть базовое образование электромонтера. Но, конечно, приходится доучиваться на месте, потому что на любом предприятии есть своя специ­фика, – отметил Кравченко.

Солнечные панели расположены под углом 25 градусов. Это продиктовано географическим расположением данной площадки. Такой угол позволяет получить максимальную годовую выработку электроэнергии. Модули могут располагаться в один, два и даже четыре ряда. Чем более плоский рельеф, тем больше рядов можно сделать. Солнечная станция «Перово» – однорядная.



Перспективы роста

Проблем с земельными участками для строительства солнечных парков не возникает. В Крыму достаточно земель, непригодных для сельского хозяйства. Территория, на которой расположена станция «Перово», – это земли запаса энергетики, здесь песчаный грунт, на котором ничего не растет. Недавно Activ Solar запустила четвертую солнечную станцию в Крыму – «Митяево» (Сакский район). А недалеко от станции «Перово» находится первая станция компании «Родниковое». Несмотря на то что она в пятнадцать раз меньше, чем «Перово», на момент строительства она являлась крупнейшей в СНГ.

По словам Александра Симоненко, «если присмотреться, солнечные модули немного различаются по своему дизайну, потому что одновременно используются модули разной мощности и разных производителей. Часть из них поликремниевые, часть – монокремниевые. Это связано с особенностями поставки и с тем, что никто из производителей не мог предоставить необходимый нам объем. Но по мощности и по характеристикам они приблизительно одинаковые.

В целом, строительство солнечных станций не только улучшает экологическую обстановку, но и стимулирует развитие электрических сетей и местное производство».