Підключення сонячних панелей до електричної мережі: що потрібно знати

Сонячні панелі – одне з найпоширеніших джерел відновлюваної енергії. Вони перетворюють сонячне випромінювання в електричну енергію за допомогою фотоелектричних елементів. Основними перевагами використання сонячних панелей є екологічність, оскільки вони не виділяють шкідливих викидів, а також економність — після встановлення системи експлуатаційні витрати мінімальні. Крім того, це відновлюваний ресурс, що зменшує залежність від традиційних джерел енергії, таких як вугілля та газ. Однак до недоліків можна віднести високу початкову вартість обладнання та залежність від погодних умов і географічного розташування. Перед встановленням сонячних панелей необхідно провести оцінку земельної ділянки або даху, на якому планується розміщення системи, і врахувати вільний простір для монтажу. 

Переваги підключення сонячних панелей до електромережі

1. Економія електроенергії: завдяки власному виробництву електрики можна значно зменшити або повністю виключити плату за споживання енергії від загальної мережі. Це особливо вигідно в період зростання цін на електроенергію.
2. Продаж надлишків енергії: якщо енергія, вироблена сонячними панелями, перевищує споживання домогосподарства, надлишок може бути проданий енергетичним компаніям. Ця схема відома як «зелений тариф» і дозволяє компанії отримувати прибуток від генерування електроенергії.
3. Екологічні переваги: використання сонячної енергії зменшує викиди вуглекислого газу і, таким чином, зменшує негативний вплив на навколишнє середовище. Це сприяє боротьбі зі зміною клімату та зменшує залежність від викопних видів палива.
4. Незалежність і стабільність: наявність власного джерела енергії дозволяє уникнути відключень і залежності від зовнішніх постачальників енергії.

Основні вимоги та правила підключення до мереж

При підключенні сонячних панелей до мережі важливо правильно підібрати та встановити обладнання, зокрема інвертори та системи моніторингу і захисту. Нижче наведені основні вимоги до них:

1. Інвертори

Інвертор — важливий компонент сонячної електростанції, який перетворює постійний струм (DC), що генерується сонячними панелями, в змінний струм (AC) для використання в домашній електромережі.

Типи інверторів:

• Мережеві інвертори: використовуються для підключення до централізованої електромережі. Синхронізують вироблену електроенергію із загальними параметрами мережі.
• Автономні інвертори: призначені для роботи в ізольованих системах без підключення до загальної електромережі. Такі системи зазвичай містять акумулятори для зберігання енергії.
• Гібридні інвертори: поєднують в собі функції мережевих та автономних інверторів. Акумулятор і мережа можуть використовуватися одночасно.

Сертифікація та відповідність стандартам:

• Сертифікація за міжнародними стандартами: інвертори повинні відповідати міжнародним стандартам якості та безпеки, таким як IEC 62109, який встановлює вимоги до безпеки інверторів для фотоелектричних систем.
• Національні вимоги: для підключення до місцевих мереж інвертори повинні відповідати вимогам національних регуляторних органів (наприклад, вимогам ДСТУ в Україні). Крім того, часто вимагається відповідність стандартам енергокомпаній, що керують електромережею.

Функціональні вимоги до інверторів:

• Автоматичне вимкнення за відсутності живлення від мережі: інвертор повинен автоматично вимикатися при відключенні живлення від мережі, щоб уникнути ризику ураження електричним струмом працівників, які обслуговують лінію.
• Захист від перевантаження та короткого замикання: це важливо для запобігання нещасним випадкам та пошкодженню обладнання.

2. Системи моніторингу

Системи моніторингу дозволяють в режимі реального часу контролювати роботу фотоелектричних станцій, оцінювати їх продуктивність і своєчасно реагувати на можливі збої.

Функції системи моніторингу:

• Вимірювання виробленої енергії: система контролює продуктивність інвертора і всієї системи.
• Діагностика несправностей: система може автоматично повідомляти про несправності та відхилення від нормальної роботи.
• Віддалений доступ: багато сучасних систем підтримують віддалений моніторинг через мобільні додатки або веб-інтерфейс.

3. Системи захисту

Системи захисту забезпечують безпечну роботу як для користувачів, так і для самої електромережі.

Основні компоненти систем захисту:

• Автоматичні вимикачі: захищають систему від коротких замикань і перевантажень.
• Реле захисту від перенапруги: запобігають пошкодженню обладнання, спричиненому раптовими стрибками напруги.
• Пристрої захисту від зворотного струму: використовуються для запобігання зворотному потоку електроенергії у разі несправностей.
• Заземлення сонячних панелей: щоб запобігти ураженню електричним струмом система повинна бути надійно заземлена.

Дотримання всіх цих вимог до обладнання забезпечить ефективну та безпечну роботу сонячної електростанції.

При підключенні сонячних панелей до електромережі важливо враховувати технічні параметри мережі, щоб забезпечити стабільну роботу системи та відповідність нормативним вимогам. 

Технічні параметри електромережі

Напруга:

• Стандартна напруга в більшості країн -220 В (однофазна) або 380 В (трифазна).  Вибір типу підключення залежить від потужності установки системи сонячних панелей та вимог електромережі.
• Інвертор повинен бути налаштований на відповідну напругу, а його вихідна напруга повинна відповідати місцевим стандартам електромережі.

Частота: стандартна частота змінного струму в більшості країн, включаючи Європу, становить 50 Гц. Інвертори повинні працювати на цій частоті та підтримувати її стабільність під час генерації енергії.

Потужність:

• Потужність установки системи сонячних панелей залежить від кількості встановлених панелей і потужності інвертора. Важливо, щоб потужність інвертора відповідала потужності сонячних панелей, щоб забезпечити ефективну передачу енергії в мережу.
• Для побутових систем потужність зазвичай становить від 3 до 10 кВт, тоді як для промислових систем – десятки та сотні кВт.

Балансування генерації та споживання електроенергії

При підключенні сонячних панелей до електромережі балансування генерації та споживання має вирішальне значення для уникнення перевантажень та нестабільної роботи.

• Мережевий інвертор та балансування:
  • При підключенні до загальної електромережі інвертор автоматично синхронізує вироблену потужність з параметрами мережі. Якщо сонячні панелі виробляють більше електроенергії, ніж споживають, надлишок може бути відправлений в мережу.
  • Якщо споживання перевищує генерацію, решту енергії можна взяти із загальної мережі.
• Акумулювання енергії:
  • В автономних або гібридних рішеннях для зберігання надлишкової енергії використовуються акумулятори. Це дозволяє використовувати накопичену енергію вночі або в періоди зниження виробництва електроенергії.
  • Системи зберігання допомагають збалансувати виробництво та споживання без необхідності постійної взаємодії з мережею.
• Система моніторингу для балансування:
  • Сучасні системи моніторингу можуть відстежувати як кількість електроенергії, виробленої сонячними панелями, так і її поточне споживання. Це дає можливість оптимально керувати споживанням електроенергії та ефективно використовувати надлишки.
  • У деяких випадках надлишки електроенергії можна продавати за зеленим тарифом, таким чином максимізуючи прибуток від енергії, виробленої завдяки правильному балансуванню.

Для правильного підключення сонячних панелей до електромережі необхідно забезпечити відповідність напруги (220 В або 380 В) і частоти (50 Гц) стандартам електромережі та контролювати потужність системи, щоб уникнути перевантажень. Баланс між генерацією та споживанням може бути досягнутий за допомогою інтелектуальних інверторів, систем моніторингу та акумуляторних батарей. Ці заходи гарантують стабільність системи та максимізують ефективність використання відновлюваної енергії.

Вимоги до системи безпеки

При підключенні сонячних панелей до мережі особливу увагу необхідно приділити системам безпеки, які захищають обладнання та користувача від різних ризиків, таких як перевантаження, перенапруги та електричні пошкодження. Основні вимоги безпеки перераховані нижче:

Захист від перевантажень та перенапруг

• Захист від перевантаження:
  • Перевантаження виникає, коли електрична система або її окремі компоненти піддаються впливу надмірного струму. Щоб запобігти цьому, використовуються автоматичні вимикачі або запобіжники, які автоматично вимикають систему в разі надмірного споживання енергії або короткого замикання.
  • Автоматичні вимикачі повинні відповідати потужності системи та бути встановленими належним чином, щоб не допустити пошкодження інвертора та сонячних панелей.
• Захист від перенапруги:
  • Перенапруга може бути викликана стрибками напруги в електромережі. Тому використовуються мережеві фільтри та обмежувачі перенапруги. Вони захищають обладнання від пошкоджень, спричинених раптовим підвищенням напруги.
  • Спеціальні мережеві фільтри встановлюються на вході системи та підключаються між сонячною панеллю та інвертором, щоб зменшити ризик.

Важливість заземлення

• Заземлення дозволяє відводити надлишкову електричну енергію в землю, захищаючи користувача від ураження електричним струмом і запобігаючи пошкодженню системи через несправності або блискавки.
• У сонячних системах заземлюються як металеві елементи конструкції (рами панелей, кронштейни), так і електричні компоненти (інвертори, панелі, контролери).
• Якщо заземлення відсутнє або недостатнє, можуть виникнути небезпечні ситуації, такі як коротке замикання, пожежа та ураження електричним струмом. Заземлення також зменшує ризик пошкодження обладнання під час грози.
• Заземлення інвертора і панелей:
  • Інвертори та інші компоненти системи також повинні бути належним чином заземлені. Це необхідно для захисту як обладнання, так і електромережі. У деяких випадках заземлення може вимагатися місцевими нормами та стандартами.

Вимоги до аварійного вимкнення

• Система аварійного вимкнення:
  • Аварійне вимкнення необхідне для швидкого відключення системи у випадку неполадок, збоїв або аварійних ситуацій. Це дозволяє уникнути подальшого пошкодження обладнання та небезпечних ситуацій для людей.
  • Більшість сучасних інверторів мають функцію автоматичного аварійного вимкнення. Інвертор вимикається, якщо виникає проблема з електромережею (наприклад, відключення електропостачання або коротке замикання) або якщо виникає несправність в системі сонячних панелей.
• Вимоги до ізоляції:
  • Система повинна бути здатна повністю ізолювати сонячні панелі від мережі в разі збою живлення або аварії. Це стосується як автоматичних механізмів, так і можливості ручного вимкнення.

Система безпеки сонячних панелей повинна охоплювати ряд заходів щодо захисту від перевантажень і перенапруг, надійного заземлення всіх компонентів і аварійного відключення. Ці заходи не тільки забезпечують стабільну роботу системи, але і гарантують безпеку користувачів та персоналу, особливо в аварійних ситуаціях.

Отримання дозволів та узгодження з енергопостачальником

Процес отримання дозволу на підключення сонячних панелей до електромережі та дозволу від енергопостачальника – це багатоетапний процес, що вимагає підготовки документації, дотримання технічних вимог та отримання дозволу від постачальника електроенергії, які можна зробити самостійно, або звернутися до спеціалістів. Основні етапи цього процесу описані нижче:

Куди звертатися для отримання дозволу:

• Щоб розпочати процес підключення сонячної електростанції, вам потрібно зв’язатися з місцевим оператором мережі або постачальником електроенергії. Зазвичай це електроенергетична компанія, відповідальна за ваш регіон.
• Заявка на підключення подаються постачальнику електроенергії або оператору системи розподілу (ОСР), який відповідає за регіональну мережу.

Документи, необхідні для подачі заяви:

• Заява на підключення: форма заяви зазвичай надається енергопостачальником.
• Технічний паспорт на систему сонячних панелей.
• Проєктна документація: технічні розрахунки, креслення, опис обладнання (панелей, інверторів, системи захисту), схема підключення до мережі тощо.
• Дозвіл на будівництво (якщо потрібно) або договір на користування землею (якщо панелі будуть встановлені на землі).
• Дані про власника або компанію: копії паспортів, ідентифікаційних кодів або реєстраційних документів для юридичних осіб.

Технічні умови від енергопостачальника

Відповідність стандартам:

• Енергопостачальник встановлює вимоги до систем сонячних панелей і компонентів, щоб вони відповідали національним стандартам безпеки і якості. В Україні, наприклад, це вимоги ДСТУ.
• Важливо, щоб інвертори, кабелі та системи захисту відповідали технічним стандартам і могли інтегруватися з параметрами мережі (220 В, 380 В, 50 Гц).
• Технічні умови (ТУ): після подачі заявки енергопостачальник видає технічні умови на підключення. Ці умови включають вимоги до обладнання, місця підключення, методи введення в експлуатацію та необхідність встановлення лічильника.

Узгодження технічних характеристик:

• На цьому етапі проєктна документація розглядається енергопостачальником, і за потреби проводяться зміни або коригування.
• Важливо, щоб параметри системи (потужність сонячних панелей, інверторів, системи захисту)були сумісні з потужністю місцевої електромережі.

Процес узгодження та підключення: 

1. Подання заявки: спочатку подається заява з усіма необхідними документами.
2. Отримання технічних умов (ТУ): після розгляду заявки оператор видає технічні умови, що визначають вимоги до встановлення та підключення.
3. Розробка проєкту: на основі технічних умов розробляється проєкт підключення сонячної станції до мережі, який включає всі технічні деталі.
4. Узгодження проєкту: проєкт повинен бути затверджений постачальником енергії або оператором розподільчих мереж. Після цього можна починати монтаж обладнання.
5. Монтаж обладнання: встановлення сонячних панелей, інверторів, систем захисту та лічильників.
6. Тестування та введення в експлуатацію:
   • Після встановлення системи проводяться випробування, щоб переконатися, що вона відповідає технічним специфікаціям і вимогам безпеки.
   • Постачальник енергії або оператор системи передачі перевіряє правильність підключення, правильність роботи обладнання та його відповідність технічним характеристикам електромережі.
7. Сертифікація та підключення до мережі:
   • Якщо всі вимоги виконані, підключення до електромережі дозволяється.
   • Видається акт введення в експлуатацію, після чого станція починає виробляти електроенергію для власного споживання або продажу.

• Після проходження випробувань і сертифікації з енергопостачальником укладається договір купівлі-продажу надлишків електроенергії за «зеленим» тарифом.

Умови компенсації або продажу енергії в мережу:

• Двосторонній лічильник: лічильник повинен бути встановлений для реєстрації як споживання електроенергії з мережі, так і передачі надлишкової енергії в мережу.
• Компенсація надлишкової енергії: якщо система виробляє більше електроенергії, ніж споживає, надлишок відправляється в загальну мережу. У цьому випадку власник сонячної електростанції отримує компенсацію за «зеленим тарифом».
• Тарифні умови: важливо звернути увагу на поточні тарифні умови та ціни на електроенергію, оскільки вони можуть відрізнятися в різних країнах і регіонах.

Отримання дозволу та підключення панелей до електромережі — це поетапний процес, що включає подачу заявки на отримання дозволу, затвердження проєкту, встановлення обладнання, тестування та сертифікацію системи, а також підписання договору про купівлю електроенергії.  Кожен з цих етапів має чіткі технічні та юридичні вимоги, для забезпечення безпечного та ефективного використання сонячної енергії.

Підключення сонячних панелей: на що звернути увагу

Підключення сонячних панелей — це важливий інженерний процес, який вимагає врахування багатьох факторів для забезпечення стабільної роботи та ефективної генерації електроенергії. Щоб забезпечити оптимальну продуктивність системи та уникнути проблем, необхідно врахувати наступні моменти:

Розрахунок генерації та економії

Кількість виробленої електроенергії залежить від кількох факторів:

• Кількість сонячних панелей: чим більше панелей встановлено, тим більша загальна потужність системи.
• Географічне розташування: кількість сонячної енергії, доступної для виробництва електроенергії, залежить від регіону. У південних регіонах з більшою кількістю сонячних днів продуктивність вища, ніж у північних.
• Кут нахилу та орієнтація панелей: щоб максимізувати виробництво електроенергії, сонячні панелі слід встановлювати під оптимальним кутом (зазвичай від 30° до 45°) і орієнтувати на південь.
• Тінь та перешкоди: навіть часткове затінення панелей може значно знизити ефективність роботи системи, тому важливо вибирати місця без тіней.
• Оцінка економії визначається шляхом порівнянням кількості виробленої електроенергії з вартістю енергії, спожитої з мережі. Важливо розрахувати рентабельність інвестицій в систему. Врахуйте вартість обладнання та його встановлення і розрахуйте, коли система почне приносити чисту економію. Підключення за «зеленим» тарифом дозволяє не тільки економити на власному споживанні, а й отримувати прибуток, продаючи надлишки електроенергії.

Моніторинг роботи системи

Система моніторингу дозволяє користувачам відстежувати роботу сонячних панелей в режимі реального часу, аналізувати кількість виробленої електроенергії, оцінювати економію та своєчасно реагувати на потенційні збої.

Доступ до моніторингу можна отримати через мобільний додаток або онлайн-платформу, де можна переглянути всі дані про виробництво електроенергії та стан системи.

Віддалений доступ: більшість сучасних інверторів можуть підключатися до системи через інтернет для моніторингу продуктивності та отримання сповіщень про несправності та збої.

Проблеми та виклики при підключенні

• Перевантаження мережі може стати проблемою, особливо в регіонах зі слабкою або нестабільною електромережею. Надлишок енергії, що виробляється сонячними панелями, може спричинити стрибки напруги, які можуть пошкодити обладнання та стати причиною частих аварій.
• Нестабільне підключення: часті перебої в електромережі та коливання напруги вимагають захисту системи, наприклад, шляхом встановлення мережевих фільтрів.
• Акумуляторні системи: для забезпечення стабільного електропостачання під час відсутності мережі можна використовувати акумуляторні системи для зберігання енергії. Це особливо корисно в районах з частими перебоями в електропостачанні.

Технічне обслуговування та підтримка

• Технічне обслуговування є важливою частиною експлуатації системи. Сонячні панелі мають тривалий термін служби (до 25-30 років), інвертори, кабелі та системи захисту потребують регулярної перевірки та технічного обслуговування.
  • Очищення панелей: для підтримки максимальної продуктивності сонячних панелей їх необхідно регулярно очищати від пилу, сміття та опалого листя.
  • Перевірка інвертора: інвертор є важливою частиною системи, і його справність безпосередньо впливає на загальну продуктивність.
  • Профілактичне обслуговування є обов’язковим: рекомендується проводити регулярні перевірки електропроводки та системи захисту, щоб уникнути несподіваних збоїв.

Звернення до спеціалістів

• Залучення експертів має важливе значення для забезпечення безпечного та правильного підключення систем до мережі. Сертифіковані фахівці допоможуть Вам з точними розрахунками, встановлять обладнання відповідно до вимог безпеки та забезпечують належне функціонування.
• Експертиза електропостачання: фахівці також можуть допомогти Вам налаштувати інвертор, вибрати найкраще місце для розміщення панелей і підготувати проєкт підключення відповідно до місцевих норм.
• Підтримка під час експлуатації: регулярне технічне обслуговування системи також слід довірити фахівцям, щоб вчасно діагностувати та запобігти виникненню проблем.

Підключення сонячних панелей вимагає ретельної оцінки ефективності, постійного моніторингу та обслуговування для стабільної роботи. Також важливо звернути увагу на потенційні проблеми в електромережі та підібрати правильне обладнання для захисту від перевантажень і стрибків напруги. При виборі акумуляторів, слід звернути увагу на їх амперні характеристики, що дозволяє максимально комбінувати їх з іншими елементами системи.  Якщо планується використання металоконструкції, важливо враховувати діаметр труб та інших елементів, щоб уникнути додаткових проблем з установкою.