117.24 kWp електроцентрала на покрива на ЗИТА Русе Карбохим

[Mateev]

Между другото като каза за ваните се сетих, че вече имаме и образци от една много евтина и елегантна конструкция на Schuko за равни покриви. Ама за наистина равни покриви. Цената е само 0.1 EUR/Wp. Ама в техническите данни пише, че е изчислена за максимални натоварвания от 0.75 kN на квадратен метър. А ние искаме два пъти повече. Също така имаме образци и от една друга елегантна конструкция на Schuco. Също е от алуминий и също е с бърз монтаж, но също е сметната за 0.75 kN.

Между другото тези ниски и елегантни конструкцийки имат и един много сериозен недостатък - това, че са ниски и няма къде да се сложи инвертора в близост до собствените му стрингове. И трябва всички инвертори да са някъде отзад. Но я сметни 12 инвертора по 2 стринга по 2 кабела от стринг по средно 40 метра по евро на метър и ето ти допълнителни 2000 EUR.

Иначе малките конструкцийки наистина са по-подходящи за малки инсталацийки на наистина равни покриви със здраво армирана плоча и един или 2 инвертора някъде в непосредствена близост в сградата.

[Mateev]

Да кажа и още едно съображение и да приключваме за тази нощ. А утре ще продължим с модулите и инверторите.

Общите преимущества на всички немски конструкции е, че са от алуминий и са много красиви и се монтират много бързо. И няма как да е другояче. Все пак умни хора са ги мислили и прецизирали години наред. Но всичките тези конструкции имат два общи недостатъка - скъпи са и са слаби (изчислени са по ръба).

А Българина е готов да си създаде много главоболия и да положи много труд (който все още е достатъчно евтин), само и само за да икономиса 0.1 или 0.15 EUR/Wp. И досега не съм чул потенциален клиент да каже - искам немски алуминиеви конструкции. Напротив - голяма част от тях запрятат ръкави и започват сами да конструират собствени конструкции в името на някакво поевтиняване на централата. И това е близко до ума. По цената на модулите и инверторите нищо не може да се направи. И конструкцията се явява единственото нещо, за което си струва да се бориш, в опитите да си поевтиниш инвестицията.

Може би този манталитет ще отпадне, когато заплатите станат по 5000 евро. Но към момента всеки Български мъж се чувства майстор и въобще не се плаши от много труд или от технически трудности при ремонта на колата си или при направата на собствена конструкция.

И за здравината. Ела да видиш конструкцията на тестовите централи. Танк да качиш на нея, ще издържи. А пълната себестойност с кофражите, бетоните, желязото, рязането, заварките, труда, боядисването и монтажа на модулите и инвертора е под 0.4 EUR/Wp. А при немските конструкции само алуминия струва повече.

[dido 2]

а да изкъртите на няколко места - да монтирате на стъпки на долната плоча или където има колони някаква носеща конструкция върху която да монтирате дреболиите?
така няма да се кърти много, няма и да нарушите и хидроизолацията на 1000 места.

а и така и така цапам темата - в русенско има къде да се подцинкова горещо, но може да е по-лесно и йофтино някой индианец да излиза и да омазва с четчица всяка година.

Не знам с каква дебелина на желязото си смяташ констукцията , но се замисли , какво толкова ще му стане ,даже и без да го обработваш ? Имам надблюдения за 4мм железа изложени на открито от 30години - много са ръждясали , но не бих казал , че се разпадат .
Поне в моите сметки не влиза поцинковане на конструкцията .
Айде , че спамиме .

[Mateev]

Така е. Една тънка ламарина на лека кола от половин милиметър се нуждае от 10-15 години, за да изгние. Ръждясала оградна мрежа с дебелина 2 мм не изгнива по 30 години. Следователно винкел с дебелина 4 мм едва ли ще изгние и за 100 години. Следователно от гледна точка на здравината няма абсолютно никаква нужда от боядисване. Но от естетическа гледна точка е добре да бъде боядисано. Особенно когато се планират много посещения на други хора.

А самото поцинковане също не е панацея. Изкарва се малко повече и след това пак си ръждясва. Доколкото аз имам наблюдения, автоемайл лака е с много по-добри качества от поцинковането. Стига да не се повреди механически. А поцинковането или цинковата боя имат свойството да спират ръждата от разпространение под боята при механични повреди (заради някакви си аниони или катиони). А комбинацията от двете е вече нещо невероятно. Сами виждате как има съвременни леки коли на по 20-30 години, които нямат никакъв проблем с ръждата. Затова за боядисването не се безпокоя. Пък и е безкрайно евтино. В 5 киловата конструкция вкарах 2 кутии цинкова боя и една кутия автоемайл лак. Общо около 100 лева с ДДС, заедно с труда. Или 0.01 EUR/Wp.

[Mateev]

Нека да продължим с проектирането на централата. До тука вече си изяснихме типа на конструкцията и начина на захващане към основата на покрива. Нека сега малко да поразсъждаваме върху модулите и инверторите.

Нека първо да започнем с инверторите. Те са сравнително лесната част. Първо без въобще да му мислим се спряхме на инвертори на SMA. Първо защото сме ги тествали и нямаме абсолютно никакви забележки. Второ защото системата за мониторинг и контрол е много добра и също е проверена в практиката. Другата обосновка е в това, че е желателно инверторите да са на открито и физически да са разположени близо до собствения си стринг. Следователно трябва да са IP65. И трябва да има богат избор на мощности, за да можем спокойно да планираме подходящата стрингова организация. SMA инверторите отговарят на всички тези условия.

След като избрахме производителя, трябва да решим кой точно модел да използваме. От гледна точка на доброто съотношение цена/производителност са подходящи абсолютно всички инвертори на SMA от 5 до 11 kW. Има ги през 1 кW. Желателно е да са безтрансформаторни, защото имат с около 2% по-висока ефективност. Но 9,10 и 11 киловатовите инвертори ще бъдат в производство чак през април. И не се знае ще успеем ли да се докопаме до първите бройки. Затова те отпадат от сметките ни.

От съображенията до тука не можахме да изберем конкретни инвертори. Само си изяснихме, че ще са SMA и ще са с мощност от 5 до 8 kW. Затова засега изоставяме инверторите и да видим дали модулите няма да наложат някакви други ограничения.

[Mateev]

При модулите нещата се оказаха доста по-сложни. Изискванията бяха диверсификация по технология и по производител. Освен това много е важно да сме СИГУРНИ, че ще можем да заявим тези модули сега, а да ги платим и доставим след 2 или 3 месеца. В условията на световен дефицит това условие се оказа възможно най-тежкото.

Ясно е, че щом изберем модулите и инверторите, веднага ще започнем да правим конструкциите. Но конкретните модули с тяхната конкретна бройка и размери ни привързват към конкретни конструкции и инвертори. И ако се окаже, че утре намерим модули само с 5 вата по-мощни, инвертора няма да издържи по напрежение и мощност. Следователно трябва да намалим броя на модулите и ще останат участъци от конструкцията без модули по тях. А ако модулите са само с 5 вата по-малка мощност, то тогава няма да има място на конструкциите за допълнителни компенсиращи модули. Поради тези причини трябваше да подберем модули с гарантирана доставка на гарантираната мощност в предварително гарантирано време от бъдещето. Доста трудна задача.

За кой ли път прозвънихме производителите, с които имаме делови взаимоотношения, и за кой ли път се сблъскахме с проблеми. Или могат да ни гарантират модули чак септември-октомври, или пък са навити до 1 месец да пратят 1 или 2 контейнера, но модулите в тях ще са разпределени по мощност от 150 до 180 вата. Тоест каквито се случат в процеса на производството. Обещават някакво нормално разпределение с център около 165-170 вата и нищо повече. Едва ли не докато не отворим контейнера, няма да сме наясно с това от коя мощност по колко модула ще има. Другия проблем беше, че инвеститора искаше модулите да бъдат заплатени в последния момент, за да не му текат лихвите по кредита. И по тези причини 3 месечната доставка на контейнери от Китай или Тайван с неизяснена мощност отпадна.

Тогава се огледахме към европейски производители или доставчици, които да имат модули на склад или гарантирано да поддържат доставки на една и съща мощност модули в следващите няколко месеца. И подходящите кандидатури се оказаха три:
- поликристални 130W модули на Kyocera - малко на склад, но с обещание за гарантирани бъдещи доставки
- монокристални 150W модули на Solar Swiss - малко на склад, но с обещания да ни ги произведат навреме
- монокристални 170W модули на Sunflower - малко на склад, но очакват вече пътуващи контейнери

И след това започнахме с тези 3 вида модули да проиграваме различни комбинации на стрингови организации и инвертори.

[Mateev]

В продължение на почти една седмица бяха проиграни стотици комбинации на възможни конфигурации модули-инвертор. Невъзможните комбинации бяха отхвърляни веднага, а възможните започнахме да ги систематизираме за бъдещо дооглеждане и отфилтриране. И се получи един списък от около 50 възможни комбинации. Между другото бяхме направили и комбинации с модули с други мощности извън посочените по-горе 130, 150 и 170W. Просто бяха прекалено хубави комбинации и сърце не ни даде да ги изхвърлим. И списъка с кандидати беше доста по-дълъг. Освен това самия подбор на комбинации не беше толкова красив и логичен, както го описвам във форума. В действителност ние много пъти се разхождахме напред-назад по критериите, за да преценим дали да оставим или да отхвърлим дадена конфигурация.

При отхвърлянето на конфигурациите се използваха най-различни критерии, част от които са описани по-долу.

В първоначалния списък фигурираха комбинации с Power Ratio от 95 до 115%, както се препоръчва от SMA. Но за българските условия са подходящи комбинации, с Power Ratio от 100 до 106-107. При по-малки стойности инвертора реже обедната радиация през лятото, а при по-големи остава недонатоварен с пълната си мощност. Само по този критерий отхвърлихме почти половината от възможните комбинации.

Следващия критерий беше логическата и физическата организация да съвпадат. Тоест 1 инвертор - 1 конструкция и 1 ред от конструкцията - 1 или 2 стринга. Още на етап конструкции бяхме решили, че те ще имат по 2 реда модули. Един ред е малко, защото конструкциите трябва да са еднокраки. Три реда е много, защото задната част става много висока. Следователно 2 реда модули предполага, че броя на стринговете в инвертора трябва да е 2 или 4. На този етап отпаднаха всички комбинации с по 3 стринга.

На всяка една комбинация от вече накъселия списък изчислихме физическата дължина на единичната конструкция (1 инвертор със стринговете си). И започнахме да проверяваме как тези конструкции ще се подредят в редове. Идеалния вариант беше в един ред по дължината на сградата да се събират точно 3 конструкции (по една за всяка фаза). И да остава по 1 метър от края на сградата и по 60-80 см. между отделните конструкции. Ако оставаха по-големи разстояния, то това означаваше, че покрива няма да бъде запълнен ефективно с модули. А инвеститора иска колкото се може по-голяма мощност. Както и да е. Прегледахме комбинациите, които се събираха точно 3 пъти по дължината на сградата и се оказа, че са само няколко. Уплашихме се, че няма да намерим подходяща комбинация, защото имаше още няколко критерия за отфилтриране и затова решихме, че са допустими и комбинациите, които се събират точно 2 пъти по дължината на покрива. Пък после щяхме да му мислим как тези двойки да ги свързваме на тройки, за да балансираме мощността в трите фази на мрежата.

[Mateev]

Остана и последната проверка - колко реда с модули ще се съберат в дълбочина на сградата. Тука разработихме само 4 варианта. Защо точно четири? Ами защото разстоянието между редовете с модули зависи само и единствено от физическите размери на модулите. А във разработените по-горе варианти ние имахме само 2 размери на модули. И за всеки от двата вида размери имаше само по 2 възможни броя на редовете - един с излишък на разстояние и един с недостиг на разстояние.

Какво имам в предвид?
Ами при големите модули (с размери 80х160) и при съществуващите размери на сградата бяха възможни или 3 или 4 реда. При 3 реда и при нищожни взаимни засенчвания оставаше неизползвана площ от сградата, и то доста голяма (около 20%). А при 4 реда процента на засенчванията нарастваше недопустимо. Определянето на броя на редовете се правеше по следния начин: Първия ред се изтегляше колкото се може по-напред на сградата, като се оставяше не повече от метър разстояние от парапета. Последния ред се изтегляше колкото се може по-назад, като се оставяше минимално разстояние от асансьорните шахти - колкото да може да им се отваря вратата. И след това само с няколко проверки се установи, че броя на възможните редове е 3 или 4. При три реда е ясно - нищожни взаимни засенчвания, но покрива събира сравнително малка мощност. При 4 реда се появиха доста големи взаимни засенчвания. При разработката на варианта с 4 реда приложихме един подход, който считам за наше собствено нон-хау, защото досега никъде в интернет не съм чел за такъв подход. Идеята се базира на факта, че малки промени на оптималния ъгъл не оказват почти никакво влияние на годишното производство, но в същото време много драстично влияят на взаимните засенчвания през зимните месеци. Затова започнахме постепенно да намаляваме наклона на модулите. По този начин губехме сравнително малко енергия от неоптималния наклон, но в същото време получавахме повече енергия от намаляването на взаимните засенчвания. И по метода на дихотомичното търсене с няколко опита открихме максимума на получената мощност, който доколкото си спомням беше на 22 или на 23 градуса. И общите загуби бяха 4-5%. Не си спомням точно, защото този вариант впоследствие отпадна.

По подобен начин разработихме и 2 варианта с по-малките като размер модули. При тях се получиха 4 реда с излишък на площ и 5 реда с недостиг на площ. Тука също направихме оптимизацията с промяната на оптималния наклон и при 5-те реда се получи ъгъл от 27 градуса, което вече си е една доста прилична стойност. И загубите от засенчване вече бяха само около 2%.

[Mateev]

Между другото по цялата описана по-горе технология направихме и варианти с модули в задната част на сградата. Няма смисъл всичко да го повтарям отново. Само ще кажа, че имаше няколко варианта с модули върху двете асансьорни кули и варианти с модули на земята между кулите (с големи отстояния за избягване на засенчванията от кулите). Да си призная честно вариант с цяла огромна плоча на 6 метра височина над покрива нямаше. Варианта беше обмислян, но ни се видя абсурден и се отказахме от него.

Стигайки до този етап ние вече не знаехме как да продължим с избора или отхвърлянето на един или друг вариант. Вече имахме подготвени няколко варианта и всеки един от тях си имаше конкретни параметри като мощност, цена на модулите, размер на планираните загуби от неоптимален наклон и т.н. Не знаехме кой критерий ще натежи повече в желанията на инвеститора - цената на модулите (имаше варианти както с евтини, така и със скъпи) или мощността (имаше различни варианти) или загубите (по-голямата мощност предполагаше по-голяма загуба).

Освен това различните избрани конфигурации имаха и различни инвертори. И някои от тях бяха с трансформаторни инвертори, което предполага допълнителни 2% загуби. Но за сметка на това по всички други критерии тези конфигурации бяха победили останалите. Но ние не можехме да вземем решение дали да отхвърлим тези варианти или не. Нуждаехме се вече от инвеститора, за да може той да прецени дали тези 2% са допустими на фона на другите екстри или не.

Затова повикахме инвеститора и заедно седнахме пред компютъра, за да му презентираме различните варианти и да му обясним техните плюсове и минуси. За всеки вариант предварително бяхме разработили триизмерни сцени на ситуацията и когато той дойде, започнахме една по една да ги обсъждаме. Часове наред въртяхме сградата на всички страни и гледахме засенчвания, загуби, мощности, физически размери, цени и т.н. В процеса на обсъжданията освен базовите варианти проверихме и различни други варианти по идея на инвеститора.

И така най-накрая се избистри един вариант, които напълно удовлетворяваше инвеститора и който според мене отговаря на абсолютно всички изисквания и освен това реализира и абсолютно всички незадължителни предпочитания. Тоест един почти идеален вариант.

Какъв е той?

Първо без да се колебае инвеститора избра варианта с 5-те реда от по-малките по размер модули. Става въпрос за Kyocera KC-130GHT-2. Този вариант реализираше възможно най-голямата мощност на единица площ. След това избра и вариант с огромна задна плоча от модули над асансьорните кули. Става въпрос за модули на Solar Swiss SSM-150/12M. В процеса на обсъжданията се прие и идеята последният 5-ти ред на долната редица да стане част от плочата и после цялата плоча да се повдигне с около 1 метър. Дали задният ръб на плочата щеше да е на 5 или на 6 метра височина нямаше много голямо значение. Но за сметка на това повдигането с 1 метър ни позволи леко да увеличим наклона на предните 4 реда с модули. И техния наклон вече достигна до 30 градуса, което намали загубите от неоптимален наклон до 0.1%, при запазване на същите минимални загуби от взаимни засенчвания. Въобще получи се страхотно подреждане с минимални загуби от взаимни засенчвания и в същото време върху покрива се побраха 117 киловата (а в началото си мислех, че трудно ще поберем 50-60 киловата).

[Mateev]

Ето окончателния вариант:



Ето поглед отгоре:



На погледа отгоре с пунктирани линии са отбелязани и стринговете. Всеки един от предните редове се състои от по 3 конструкции с пътека от по 80 см. между тях. На чертежа това не е отбелязано, защото решението за пътеките се все в последния момент и още не съм актуализирал проекта. По принцип така или иначе носещите алуминиеви профили трябваше да бъдат прекъснати заради температурните разширения. И е най-добре това прекъсване да стане на границата на стринговете. Но това прекъсване предполага една видима язва от 5-6 сантиметра (2х2 заради крайните скоби и поне 1-2 заради топлинните разширения). А тази язва щеше да наруши естетиката на дългата редица. Заради това предпочетохме да увеличим това разстояние и да сложим пътеки.

А ето и поглед отстрани:



Ясно се вижда как повдигането на задната плоча ни позволи малко да увеличим разстоянието между предните 4 реда, а това от своя страна ни позволи да увеличим наклона от 27 на 30 градуса. По нататъшно повдигане и увеличаване на наклона до 33 градуса е абсолютно безмислено, защото това ще ни даде не повече от 1-2 киловатчаса допълнително в годишен план.

[Mateev]

И така изпълнихме абсолютно всички изисквания по възможно най-добрия начин.

РАВНОСМЕТКА
1. Имаме диверсификация по производители - Kyocera и Solar Swiss.
2. Имаме диверсификация по технологии - поликристални и монокристални.
3. Имаме диверсификация по имидж и по цена - хем имаме маркови модули от висша класа (Kyocera), хем в същото време имаме и по-евтини модули (Solar Swiss). Благодарение по-евтините модули запазваме ниска общата цена на инвестицията.
4. Имаме диверсификация по инвертори - предните редове и задната плоча са с различна мощност на инверторите.
5. Имаме диверсификация по технология на инверторите - едните инвертори са трансформаторни, а другите - безтрансформаторни.
6. Имаме възможно най-добро използване на площта на покрива и възможно най-доброто оползотворяване на потенциала на наличния ресурс "слънчева радиация".
7. Спазен е принципа 1 конструкция - 1 инвертор
8. Спазен е принципа 1 ред от конструкцията - 1 стринг. Това между другото се дължи на факта, че използваме само 12 волтови модули. По този начи всеки инвертор има само 2 стринга, което означава че отпада необходимостта от разпределителни кутии.
9. Броя на конструкциите в един ред е точно 3 - по един за всяка фаза от мрежата. При такава организация AC кабелите имат минимална дължина, защото вървят напреко на редовете с модулите. Минималната дължина предполага и минимални загуби.
10. DC загубите и дължината на DC кабелите също са минимални, защото всеки един инвертор физически ще е разположен отзад и в центъра на конструкцията, на която са собствените му стрингове.

[Mateev]

Ето и проектите на стринговата организация.

[Mateev]

Ами засега това е всичко. Ако имате някакви въпроси, можете да ги задавате.

А в бъдеще ще ви държа в течение за напредъка на монтажа. Към момента паралелно вървят няколко процеса:
1. Разрушават се старите капандури. Конструктивния проект за тяхното затваряне със здраво армирана плоча вече е готов. Започва работата по кофражите и затварянето на капандурите.
2. Разработва се основния конструктивен проект. До 8-10 дена трябва да е готов. Веднага след това ще се започне изливането на ивиците бетон за краката на конструкциите и паралелно ще се поръча изработката на детайлите на конструкциите.
3. Вече се правят заявки за доставката на оборудването.
4. Чака се предварителен договор от ЕОН.

Плана е до 10 дена да са запушени капандурите. След това ще се опитаме за още 10 дена да излеем ивиците с бетон. Паралелно със съхненето на бетона ще се правят детайлите на конструкциите. На 14-тия ден от изливането на първата ивица ще започнем монтаж на първата конструкция и мислим да го завършим за няколко дена. След това ще монтираме модулите, инвертора и системата за мониторинг и контрол. И ще ги пуснем да работят. Идеята е първата конструкция да бъде направена от край до край и първия инвертор да бъде пуснат в експлоатация. И да видим дали няма да възникнат някакви проблеми. И чак след това ще си позволим направата на всички останали конструкции. Така че след около 40 дена има реален шанс вече да наблюдавате на Sunny Portal данни от работата на първия инвертор и разбира се данни от слънчевата радиация над гр. Русе.

[venkap]

На кой етап ще се проектира защитата от гръмотевици и как ще я конфигурирате спрямо покривната конструкция?

[Mateev]

Тя ще е част от ел. проекта, който ще бъде разработен чак когато получим становището и предварителния договор от ЕОН. Към настоящия момент имаме само идеен вариант с два гръмоотвода на двата северни ъгъла на сградата, но конкретни изчисления ще направи ел. проектанта.

Същото важи и за заземленията. Има подготвени варианти, но все още не е правено истинско проектиране, защото чакаме становището на ЕОН.

По принцип нямаме много избор за местоположението на гръмотводите. Ако ги сложим отстрани или пред модулите, ще се предизвикат големи загуби от засенчвания. Така че единственото възможно място е зад модулите. А нека ел. проектанта да прецени дали да са в двата края или да има и един по средата. Също така нека той да сметне каква ще им бъде височината.