Сонячна станція забезпечує енергією туристичний центр «Білий Слон. Ґаджина», Карпати. Джерело —  karpaty.ture.ua

 

Виробники – «невидимки»

Згідно з дослідженням “Малі учасники ВДЕ-ринку в Україні” більше 80% малої генерації з ВДЕ складають мережеві домашні сонячні станції на “зеленому” тарифі. Наразі таких СЕС в Україні нараховується майже 40 тисяч. При цьому, тільки за дев’ять місяців 2021 року кількість встановлених СЕС у домогосподарствах  зросла на 9,7 тисяч. За даними моніторингу Держенергоефективності, загальна потужність домашніх СЕС вже перевищила 1 ГВт.

 

Також зростає увага до малих вітрових установок, які, щоправда, поки менш затребувані внаслідок більшої вартості та складних інженерних рішень.

Чи можемо ми оцінити зараз кількість та потужність автономних установок, які працюють на власне споживання? На жаль, ні. 

“Наразі загальний облік автономних систем ВДЕ-електрогенерацій відсутній”, – констатує Микола Савчук, керівник компанії “Греса Групп” та член правління Української вітроенергетичної асоціації.

Водночас фахівці вважають, що така інформація необхідна для більш повного аналізу стану розподіленої генерації в Україні. У тому числі, щоб зрозуміти можливості державної підтримки громадян, які за власною ініціативою вже стали частиною “зеленого” переходу. 

Тим більше, що Україна є державою, яка має імплементувати Європейські директиви в національне законодавство. Зокрема, Директиву (ЄС) 2018/2001, яка включає положення, що “дозволяють громадянам відігравати активну роль у розвитку відновлюваних джерел енергії: створення можливостей для спільнот, які використовують відновлювані джерела енергії та самостійне споживання відновлюваної енергії”.

Микола Савчук уточнює, що у статистику потрапляють тільки ті сонячні електричні станції (СЕС) та вітроенергетичні установки (ВЕУ), які оформлюють “зелений” тариф. 

“Ситуація по обліку з підприємствами виправиться, коли вони будуть віддавати надлишки в мережу по схемі net metering, – вважає експерт. – Статистику дуже легко отримати – варто давати власникам домогосподарств і підприємств, які використовують ВЕС-СЕС для покриття власного споживання, якісь преференції, як це роблять у світовій практиці. І вони всі самі зареєструються”.

 

Які задачі вирішують різні види малої електрогенерації

Мережева станція  працює у комплексі із зовнішньою мережею. Без світла чи вітру вона не виробляє енергії. Основний комплект обладнання складають сонячні панелі та/або вітрогенератор, а також інвертор, в якому енергія перетворюється з постійного на змінний струм. 

Автономна станція генерує електрику для власного споживання об'єкта, а надлишки енергії спрямовує до акумуляторів. На відміну від мережевої станції, для домашньої автономної електростанції необхідні акумулюючі модулі. Вночі, або у час низької сонячної/вітрової активності, коли енергія не виробляється, електроприлади живляться від зарядженої акумуляторної батареї (АКБ).

Гібридна станція може працювати і як мережева, і як автономна. Вона забезпечує енергонезалежність об'єкту та продаж надлишкової енергії за “зеленим”  тарифом. Гібридна станція може підійти для оселі з цілорічним, або сезонним режимом проживання.

В залежності від виду станції та рівня інсоляції чи сили вітру, змінюються режими її роботи. Наприклад у темну пору доби, коли сонця на небі немає, електрика не виробляється. У цей час мережеві сонячні станції взагалі не працюють, а гібридні та  автономні сонячні станції забезпечують споживача електроенергією, накопиченою в АКБ.

Крім того, фахівці виділяють комбіновані енергосистеми на базі ВДЕ.  Експерти наголошують, що найважливішим завданням  для власника автономної станції є подолання залежності від природних факторів, які обмежують її роботу. 

Йдеться про сезонність генерації від різних джерел енергії: вітрогенератор забезпечує об’єкт енергією, переважно, взимку, а сонячні станції – влітку. При цьому автономна станція не може розраховувати на підтримку з мережі.

“Сонячні станції найбільш активно працюють періодами: вдень, коли є сонячна енергія та влітку, коли довгий світловий день. Взимку сонячна станція працює на 5-10% від свого літнього потенціалу, і це забезпечує роботу пари лампочок і зарядки для телефона”, – пояснює Віталій Шестак, директор компанії SolarWind Systems. 

Найважливішим завданням для власника автономної станції є подолання залежності від природних факторів

Виправляти сезонні провали у генерації експерти радять за допомогою комбінації джерел енергії. При цьому обов’язково має бути генератор для забезпечення роботи автономної станції у “мертві” періоди. 

Виникає також питання балансування, акумуляції, яке актуальне на всіх рівнях: від домашнього господарства до енергосистеми України. За оцінками компаній-інсталяторів, найбільш ефективним рішенням для автономних станцій і малих мережевих станцій, що працюють на компенсацію власного споживання, є поєднання роботи вітрових і сонячних установок. 

“Для комбінованої системи ми отримуємо рівний стабільний майданчик, який перекриває власне споживання, тобто забезпечує постійно електроенергією за рахунок вітрогенерації. Тому, практично всі, хто ставить домашні автономні сонячні станції, через рік додають вітрогенератор”, – описує компенсаційне технологічне рішення  Микола Савчук.

Для порівняння режимів роботи експерт наводить діаграми типових річних генерацій ВЕУ, СЕС та комбінованого варіанту “сонце+вітер”.

  

Три діаграми типової річної генерації: зліва направо – по “вітру”, по “сонцю” та комбінована система. Джерело: “Греса Групп”

За оцінкою експерта, є кілька причин зростання інтересу до комбінованих електростанцій від власників домогосподарств. 

Перша – бізнесова, бо сонце – це “зелений” тариф, а вітрогенератор дозволяє вирівняти сезонні коливання, пояснює експерт. Друга причина: саме автономні станції, де неможливо, або можливо, але дуже дорого коштує підвести мережеву електроенергію. Третя причина, і на думку фахівця, основна, – зменшення споживання та безперебійність електрозабезпечення. 

“За нашими розрахунками, якщо вартість електроенергії з мережі буде більше 5 грн за кВт-год, а до цього йде і це вже більше ніж "зелений" тариф", люди будуть створювати "власну" генерацію для власного  споживання”, – прогнозує Микола Савчук.

 

Чому автономні станції стають все актуальнішими

Серед основних причин для встановлення автономних електростанцій власники виділяють перебої з електроенергією, відсутність електромережі та нестачу виділеної потужності.

Додають балів автономним станціям також часті аварійні та планові відключення електроенергії внаслідок стану мереж, розмови про можливі віялові відключення. Старі мережі не витримують навантаження приладів, встановлених у великій кількості у кожній оселі. 

Крім того, якщо будинок у сільській “глибинці” не підключений до інженерних мереж, то автономна станція може повністю, або частково, забезпечити енергію. Найчастіше це сонячна станція, яка у багатьох випадках коштуватиме дешевше, ніж підключення об'єкта до віддаленої лінії розподільних мереж.

За словами власників малих та середніх бізнесів, їм, зазвичай, не вистачає потужностей, які виділяє оператор системи розподілу. Часто приєднання є тривалим, бюрократичним та, іноді, корупційним процесом. Резервний чи автономний варіант також вирішує цю проблему.

 

Вітро-сонячна електростанція у дачному кооперативі на Київщині

“Завжди був апологетом мережевих сонячних електростанцій на “зеленому” тарифі. Наразі прийшов до побудови достойної резервної системи”, – розповідає Віталій Несенюк, який за рік обладнав комбіновану вітро-сонячну станцію для стабільного енергозабезпечення будинку в дачному кооперативі під Києвом.

Він вже кілька років є власником сонячної станції на “зеленому” тарифі та активно ділиться практичними знаннями. Рік тому Віталій Несенюк вирішив дослідити, яким бюджетом можна обійтись, щоб обладнати достойну резервну чи автономну станцію.

Влітку 2020 року на ділянці будинку, де постійно проживають його батьки, він встановив ВЕУ потужністю 1,6 кВт, гібридний інвертор та акумулятор. Цей комплект дозволив власникам нормально перезимувати, незважаючи на нестабільну мережу. 

Попередні роки середньорічне споживання домогосподарства, з урахуванням нестійкого енергопостачання, складало біля 200 кВт-год на місяць.

У 2021 році до вітрогенератора додалась сонячна станція на 7 кВт та допоміжне обладнання. За словами Несенюка, така комбінована система повністю змінила ситуацію.

“Зараз ми можемо забезпечити 500-600 кВт-год. При цьому влітку ми споживаємо тільки 7% енергії. Щоб використати решту енергії та боротися з частими відключеннями, ми заживили частину дачного кооперативу від нас – зробили для шести абонентів безперебійну мережу, яка працювала все літо до початку жовтня”, – поділився він перевагами комбінованої генерації.

Несенюк додав, що потужності його вітро-сонячної станції вистачить на споживання побутової техніки цілий рік, та може забезпечити до 20 кВт-год на зарядку електромобіля.

Майбутнім власникам станцій, для забезпечення безперебійного постачання електроенергії, він радить розглянути два концепти. Для резервного енергопостачання – це сонячна, вітрова установка та існуюча мережа. А для повної “автономки” необхідно встановити генератор, можна малобюджетний – для епізодичного використання на годину-дві для поповнення заряду акумулятора.

Наразі комплект основного обладнання резервної станції Віталія Несенюка складається із сонячних панелей на 7 кВт, ВЕУ – на 1,6 кВт, гібридного інвертора – на 7,2 кВт, літій-іонного акумулятора 10 кВт-год.  

Віталій Несенюк: витрати на обладнання комбінованої станції, яке забезпечує щомісячне споживання 500-600 кВт-год влітку та до 1000 кВт-год взимку, складають 17-22 тис. доларів.

 

Спеціаліст радить уважно підходити до комплектації.

“Частота використання генератора залежить від двох факторів: з яких компонентів зібрана система та вашого споживання. Якщо ви можете пристосуватися під стрибки генерації, регулюючи своє споживання, то достатньо використовувати акумулятор десятикіловатної ємності, не розряджаючи його нижче 50%”, – радить він.

При виборі ВЕУ не треба обирати надмірну потужність, щоб не наражатись на зайвий шум, радить Несенюк. Крім того, він нагадує, що для ВЕУ твердження “навіщо платити більше” не працює. Тобто малобюджетні китайські підробки купувати не варто. 

Те саме актуально для АКБ, бо гарний літій-іонний акумулятор з контролером заряду хоч і коштує біля 6 тис. доларів, проте служить довго.

Несенюк прогнозує витрати на обладнання комбінованої станції, яке забезпечує щомісячне споживання 500-600 кВт-год влітку та до 1000 кВт-год взимку, на рівні 17-22 тис. доларів.

 

Автономна сонячна станція для родини з Бородянки 

“Так, мережу сюди можна прокласти, але це буде дороге підключення. Ми знали, що так буде, коли купляли цю ділянку, і свідомо пішли на цей крок”, – каже подружжя Олександра та Оксани Кугот з смт Бородянка Київської області.

Крім того, рішення побудувати автономну оселю Олександр пояснює бажанням бути незалежним від енергопостачальників та зростаючих тарифів.

У середині грудня 2021-го був рік, як родина переїхала з орендованого житла до власної  оселі.  Енергією новобудову забезпечує автономна сонячна електростанція (СЕС) та резервний генератор. Олександр займається будівництвом, тож власну оселю родина будувала самостійно та за допомогою друзів. 

“На даний час ті кошти, що ми вклали у сонячну станцію, вже окупилися. Якщо брати вартість ділянки, що ми придбали без електрики, плюс придбання обладнання сонячної електростанції, та порівняти це із вартістю ділянки з електрикою – ціна приблизно однакова”, – розказує Олександр Кугот.

Втім він не виключає можливості підключення до мережі у майбутньому. Коли на їх ділянках на околиці Бородянки буде збудовано 10-15 осель, можна спонукати селищну раду довести електромережу до будівель. Але власне енергозабезпечення буде завжди у нагоді, вважає Олександр.

“Зараз витрачено приблизно 9,5 тисяч доларів. Це без дизельної станції. У нас встановлено сонячні панелі загальною потужністю 6 кВт,  два інвертора та три літій-іонних акумулятори по 5 кВт-год, на які припала приблизно половина бюджету”, – розповідає при витрати домовласник. 

Дахова сонячна станція складається з двох масивів панелей, орієнтованих на південь та схід.  

“Влітку трикіловатний масив десь о сьомій годині ранку видає 200-250 Вт.  А дві панелі по 750 Вт, що налаштовані на схід сонця, доповнюють ранковий заряд акумуляторів, видаючи десь 400-450 Вт. За рахунок цього влітку  акумулятор заряджається дуже швидко. До десятої-одинадцятої години мій акумулятор заряджений вже на 100%”, – розказує Олександр.

Наразі двоповерхову будівлю опалює котел на дровах. У будинку на першому і другому поверхах є тепла підлога, заправлена рідиною, що не застигає при температурі до -20^оС. 

“На майбутнє розглядаємо всесезонну геліосистему. Але потрібно буде придбати гідроакумулятор та ще багато різних речей. Тому зараз хочемо відремонтувати котельню і вже потім встановлювати туди нове обладнання”, – ділиться планами власник.

“Можна встановлювати будь-яке обладнання котельні, але взимку отримати теплову енергію ефективніше від вакуумних теплових панелей, ніж від сонячної електростанції, – коментує Віталій Шестак, який здійснює технічний супровід та підбір обладнання для енергосистеми господарства. – Якщо ефективність електричної системи взимку становить близько 20%, то ефективність геліосистем – близько 70-80%. Тобто можна отримувати більше енергії з одного квадратного метра. А ще варто зазначити, що панелі та обладнання геліосистеми будуть займати додаткову площу”.

Олександр Кугот розглядає кілька варіантів опалення будинку, у тому числі тепловий насос, але наразі відмовився від нього.

“Споживання електроенергії теплонасосом – біля 1-2 кВт-год. Отже доведеться значно збільшити ємності акумуляторів та потужності решти обладнання. Зважаючи, що взимку сонця немає приблизно 14 годин на добу, це значно навантажить акумулятори, щоб повноцінно обслуговувати таке обладнання”, – розмірковує домовласник. 

Рішення поки не прийняте, але як більш реальну альтернативу Олександр Кугот  розглядає геліосистему, яка коштує приблизно 4-6 тисяч доларів. Система повинна забезпечити будинок водяним опаленням та гарячою водою.

Наразі в опалювальний сезон родина використовує дубові та березові дрова, витрати на які запланувала на сумму приблизно 20 тис. гривень. Таким чином, за розрахунками домовласника, геліосистема окупиться, залежно від курсу долара, десь за п'ять років.

 

Економіка комбінованих ВДЕ-станцій

“Українська енергетика” звернулася до енергоексперта Віталія Шестака із проханням розрахувати економіку кількох цінових варіантів комбінованої автономної станції, яка здатна забезпечити безперебійне енергопостачання.

Експерт зазначив, що варіанти включають вартість основного й допоміжного обладнання та витратних матеріалів. Для розрахунку варіантів він спирався на типові запити щодо бюджету від замовників та оптимальне якісне обладнання від марок, що мають гарантію та надають сервісне обслуговування.

 

 

Перший варіант – забезпечує базові потреби електроживлення, так званий “дачний” набір. Він забезпечує освітлення, роботу холодильника, циркуляційних насосів системи опалення. Сумарна вартість – 8,8 тис. доларів.

Другий варіант, крім базових потреб, передбачає комфортне користування побутовою технікою, але не усіма приладами одночасно. Це електрична плита, бойлер, пральна машина, пилосос тощо. Сумарна вартість – 15,5 тис. доларів.

Третій варіант – це удосконалений другий варіант, який включає більш надійне обладнання, з більшим терміном автономної роботи (тобто більшою ємністю акумуляторних батарей). Сумарна вартість обладнання – 20,6 тис. доларів.

Інколи встановити вітрогенератор неможливо технічно чи нераціонально через низький вітропотенціал. У цьому випадку фахівець радить замінити ВЕУ на дизель-генератор. Орієнтовна вартість цих варіантів приблизно однакова. 

Експерт нагадує, що згідно з нормами будівництва встановити вітрогенератор можна на відстані не ближче 3 метрів до межі ділянки. Щодо технологічних вимог – швидкість вітру має бути від 5 м/сек. 

Втім Віталій Шестак констатує, що мати дизель-генератор завжди доречно у домогосподарстві, як резервне джерело енергії. При цьому експерт застерігає від купівлі моделей вартістю нижче 2 тис. доларів.

 

Що сприятиме розвитку автономних станцій

Експерт Микола Савчук вважає, що головною перепоною, яка стримує розвиток ринку автономних домашніх станцій на ВДЕ, є вартість такої станції.

“Ця категорія у нас ніяк не підтримується. Якщо по “зеленому” тарифу проходить стимулювання, то тут – жодних стимулів. Якщо б на створення “автономок” хоча б по 500 доларів додавали, то люди б уже зверталися, – припускає експерт. – Краще копійка, ніж зовсім нічого. Хоча в  усьому світі це підтримується, бо цей сегмент цікавіше, ніж продаж по “зеленому” тарифу”.

Інший підхід до підтримки демонструють країни, де підтримують клас прос’юмерів.

“Чим менша станція у домогосподарстві облаштовується, тим вона має більшу підтримку. У середньому найбільшу підтримку отримують станції потужністю у 10 кВт. Тобто це середня потужність споживання домогосподарством”, – констатував експерт.

За розрахунками М. Савчука, 10 кВт сонячної, або 6 кВт комбінованої потужності станції – це 12-14 тис. кВт-год річного виробництва електроенергії. 

“Європейський будинок споживає трошки більше, ніж у нас – це 300—350 кВт-год/місяць, можливо, до 500, – розмірковує він. – Отже половина виробництва станції йде на власне споживання у нормальному режимі, а друга – на гарантоване стале забезпечення заряду акумуляторів під час періодів пікового енергоспоживання”.

Фактор, який  сприятиме розвитку власної генерації для власного споживання в Україні – це зростання вартості генерації з мережі. А все, що більше 4 грн/кВт-год, вже є на рівні «зеленого» тарифу

Крім того, експерт стверджує, що для держави вигідніше саме розвиток автономних відновлюваних енергосистем, які не створюють перекосів, як поки це робить бізнес на промислових установках ВДЕ.  

Він зауважив, що станції, які знаходяться посередині між автономними і промисловими, перекосів практично не дають, бо людина перекриває власне споживання, а це відбувається взимку та восени, тобто коли навантаження на мережу і так зростає.

Проте є фактор, який може сприяти розвитку українських автономних станцій – це зростання вартості генерації. Наприклад, для промислових споживачів вона вже доходить до 5-6 грн/кВт-год. А все, що більше 4 гривень, вже є на рівні “зеленого” тарифу.

Опитані нами експерти та власники вважають, що стабільна робота автономних ВДЕ-станцій залежить від якісного обладнання. Економічні розрахунки показують, що облаштування таких станцій потребує значних стартових інвестицій, а це без державної підтримки гальмує розвиток напряму.

 

Лариса Белозерова, специально для «Української энергетики»