Актуално съобщение вижте тук

Вижте представянето по bTV на новоизобретената реактивна пропелерна турбина тук

Н О В А  В А Т  АД 

Проектиране и изграждане на соларни фотоволтаични паркове

Фотоволтаични клетки, модули, панели, батерии, инвертори, тракери, инсталации и системи

Проекти и бизнес планове за субсидии - вижте тук

Тел.факс : 02 8770 481, 02 8760 431, 897 872 857, 0888 40 39 13, Ел. поща  g@tonchev.org  

Сравнение на енергийната и инвестиционната ефективности на различните видове електроцентрали, ползващи възобновяеми енергийни  източници (ВЕИ) в българските условия вижте тук. Евросубсидии  и грантове за усвояване на ВЕИ са представени тук. Задължителният обхват на проектирането на енергийни обекти, работещи на ВЕИ, е даден в Наредба 16 - 27от 22 януари 2008 г. на МЕИ.

Съгласно действащото законодателство преференциалните цени за изкупуване на произведената електрическа енергия са:
- за фотоволтаични системи с мощност до 5 kWp: 0.782 лв. без ДДС за kWh (киловат час)
- за системи по-големи от 5 kWp: 0.718 без ДДС за kWh
- срокът за изкупуване на електроенергията по преференциалните цени по Закон e 25 г., а за тока от вятърните генератори е 15 г. при изкупна цена от 9 евроцента за киловатчас, през който период горепосочените цени могат само да бъдат увеличавани.

За законовите преференции при инвестициите във ВEИ вижте повече тук

Електропоризводството на фотоволтаиците през лятото е в пъти по-голямо, в сравнение със зимните месеци. Затова нерядко към фотоволтаичните паркове се изграждат вятърни турбини. Те допълват зимния недостиг на произведено електричество от фотоволтаиците, защото през зимните месеци вятърът е по-силен. Но той  не е достатъчно силен, за да се бъдат известните вятърни турбини достатъчно енергопроизводителни. Затова усилията на конструкторите отдавна са се насочили към такива вятърни машини, които да са производителни при невисоки ветроскорости. Освен това те трябва да бъдат по възможност с прозрачни лопати, за да не засенчват фотоволтаиците и да уплътнят същите терени, където са фотоволтаичните паркове. Друго изискване към такива, съвместими с фотоволтаиците, вятърни турбини е да не бъдат високи, за да не се налага да влизат тежки машини между фотоволтаичните модули, където няма необходимото място за тях. Едно видео на новоизобретена вятърна турбина, предназначена за съвместна работа с фотоволтаици вижте тук.

Предимства на инвестициите във фотоволтаични инсталации

В сравнение с друг вид неенрегиен бизнес, възвръщаемостта на фотоволтаичните електроцентрали е по-дълга и съответно печалбите са по-ниски. За сметка на по-ниската печалба при производството на екологично електричество, пазарният риск за реализацията на продукцията е 0, защото с последните изменения на Закона за енергетиката и в специалния закон за стимулирането на използването на ВЕИ за енергетика се гарантира 100% изкупуване на тока по преференциална цена. Но дори и без преференции, енергийният бизнес за производство на екологична енергия е с по-малък риск, в сравнение с повечето други видове бизнес, благодарение на високата универсалност (вижте последния извод) на произвежданата стока – електрически ток и либерализацията на пазара. В либерализиран пазар всеки производител може да определя на кого да продава електроенергията.

Сега електроенергия най-евтино се продава от АЕЦ, защото в нейната цена не се калкулират всички необходими разходи за закриването и извеждането му от експлоатация обезопасяване на радиоактивността и т.н.. Още повече, че амортизационните отчисления са почти нулеви, тъй като началните инвестиции отдавна са се изплатили. Не така стои въпросът с нови енергийни мощности. При евентуален нов АЕЦ „Белене” още от сега се знае, че инвестицията ще бъде минимум 2000 евро на kW инсталирана мощност, без в това число да включват никакви разходи за терен и комуникации, които съществуват на площадката му. Независимо от стар или нова АЕЦ, ако става въпрос за цената на върхова енергия, тя е многократно по-висока, защото нашите два мегаватови блока на АЕЦ „Козлозуй” и евентуално новите два на АЕЦ „Белене” са достатъчно големи и негъвкави в производството, за да могат да поемат недълготрайни, но ежедневни пикови натоварвания на системата в обедните и следобедните часове, защото върховото натоварване вече се премества през лятото. Това благоприятно съвпада с увеличеното производство на фотоволтаиците. В този смисъл, в перспектива, на пазара на върховата енергия ще има изгода от генерацията от фотоволтаични паркове, не само от икономическа, но и от енергосистемна гледна точка за балансиране на електрическата генерация с върховия ръст на консумацията.

Вторият фактор, който ще повиши цените на тока, произведен от неекологични първични енергоизточници ще бъде въвеждането на значително по-строги квоти на замърсителите на природната среда, което ще ги принуди да купуват „редуцирани емисии” на въглероден двуокис. Продавачи на такива емисии ще бъдат именно фотоволтаичните паркове, както разбира се и другите елцентрали на ВЕИ. По този начин производителите на „чисто” електричество ще могат да печелят от това, например чрез механизма на зелените сертификати, или по други механизми. Тези допълнителни печалби за направените оценки в този проект не са взети предвид. А освен от редуцирани емисии на газове, екологична полза ще има и от спестяването на хиляди тонове пепел, замърсяващ въздуха, водите и почвите.

Гореизброените възможности за допълнителна печалба от фотоволтаичен парк, и по-специално, благодарение на факта, че се произвежда електричество по напълно екологичен начин, не са единствените в тази насока.

В условията на бързо нарастваща цена на енергията, която виждаме през последните месеци в глобален мащаб, и нарастващия дефицит на горива, то точната прогноза за бъдещето на инвестицията е трудна. Но във всички случаи тенденцията за увеличаване на инвестиционната печалба от енергийния бизнес, в частност на този, базиран на ВЕИ, в сравнение с обратната тенденция, е много по-вероятна. Особено като имаме предвид, че нашите закони все повече ще се приближават към евронормите и все повече инвестициите във фотоволтаични генератори се очаква да стават по-печеливши по различни причини. Тези причини са от различен характер. Могат да са свързани с ръста на енергийното потребление в световен мащаб, при едновременно увеличаваща се консумация на дефицитните изкопаеми горива. Може да са резултат от мерките, които се предприемат на международно равнище за забавяне, и евентуално спиране, на бързо прогресиращото глобално затопляне, именно като резултат от изгарянето на тези горива. А в частност, от гледната точка на ВЕИ у нас, използването слънцето за енергийни цели, може да става на по-голяма част от територията на България, в сравнение с използването на вятърния ресурс. За това фотоволтаичните електроцентрали у нас имат бъдеще.

Неизбежно задълбочаващата се горивна криза вече принуди всички световни автомобилопроизводители да произвеждат хибридни автомобили, които по същество са на електрическа тяга. А техните мотори се захранват с постоянен ток – точно такъв, какъвто произвеждат фотоволтаиците. В този смисъл, в бъдеще, част от фотоволтаичните паркове могат да станат преки източници за зареждане на тяговите акумулатори електрическите автомобили, независимо дали те са хибридни, чисто електрически или на горивни клетки. От своя страна пък горивните клетки се захранват с водород, а най-чистият водород се получава по най-природосъобразен начин от електролиза на водата, която пак става с постоянен ток. В този смисъл, в бъдеще, част от фотоволтаичните паркове могат да станат преки източници ток за производството на водород, който като гориво да замени поскъпващите и бързо изчерпващи се петролни и газообразни горива от подземните находища.

Цени и ефективност на фотоволтаични модули

Най-използваните фотоклетки за монтаж във фотоволтаични модули имат твърде малки диаметри до 5 см, ако са кръгли и 10х10 см, ако са квадратни, и с дебелина от 0,3 - 0,5 мм. От тези фотоволтаици при максимален интензитет на слънчевото лъчение се получава мощност до 0,3 W при напрежение от 0,3-0.5 V.  Tе се свързват в модули, за да повишат напрежението и добиваната мощност. Електрическата мощност на една слънчева батерия / модул зависи от размера и броя на фотоклетките в нея, от тяхната взаимна връзка, и разбира се от околната среда, на която е изложен модула. При последователното свързване на клетките токът се запазва постоянен, докато напрежението се увеличава.

Например, за да се получи модул с напрежение 12 V трябва да се свържат средно 40 фотоволтаични клетки. Този модул произвежда 50 W и е с размери 400 х 1000 мм. Така оформен модулът се нарича още и панел. Панелите могат да се изграждат от няколко модули. Малки клетки, 10х10 см, не се предпочитат от водещите производители, но те са масовите на пазара. При тях, наличието на голям брой електрически връзки намалява ефективността и експлоатационната надеждност на панела и увеличава размерите им. По-големите клетки правят  панелите по сигурни в експлоатация и намаляват размерите им като цяло. Така се увеличава едновременно ефективността им и енергийната им плътност W/m² на единица площ от модула, което в крайна сметка понижава цената на фотоволтаичната конструкция и на цялата система.

Лидерите на пазара на фотоволтаици, за да получат по-добро к.п.д. и по-висока енергийна плътност на модулите, използват по-големи клетки. Те са квадратни с размери 16х16 см. При тях също с 40 клетки се постига мощност 150 W при размери 1654 на 675 мм. В долната таблица са сравнени напреженията и мощностите на модули, съставени от 40 малки и 40 големи клетки от поликристален силиций.

Сравнение на характеристиките на модули с еднакъв брой клетки с различни големини

По-високите напрежения на модула, постигани с по-големи фотоклетки, са изгодни от чисто енергийна гледна точка за намаляване на загубите в системата. При двойно увеличение на напрежението силата на тока се намалява двойно при запазване на една и съща мощност, а вътрешните загуби в модула се намаляват четири пъти, защото те са пропорционални на квадрата на силата на тока.

Ориентировъчни цени на фотоволтаични модули / панели 

Стандартни поликристални модули от големи фотоклетки 16х16 см.

а

Фасадни / покривни  полупрозрачни  панели от големи фотоклетки 16х16 см.

Всички модули са с евросертификати от европейския производител.

Фабрична гаранция - 2 години.  В цените не са включени ДДС и доставката до България.

Сравнение на цените на кристални  и на тънкослойни  фотоволтаични модули / панели

Фотоволтаичните модули с монокристални и поликристални силициеви клетки се произвеждат по тристепенна технология.

1. Първо се произвеждат силициевите кристали, чрез разтапяне на силициев пясък при висока температура във вакуумна среда и последващо контролирано охлаждане на силициевите пръти докато те се втвърдят и образуват кристални структури. 

2. Силициевите пръти се нарязват на тънки пластове, което формира клетките.

3. Клетките се подреждат в една равнина и се ламинират заедно с контактните проводници от двете им страни и така се формират модулите от свързани клетки.

Така описаната технология е сложна, а първата й стъпка е много енергоемка и изисква специални условия. Това оскъпява модулите като цяло и те се продават на пазара на цени около и над 4 евро за един ват електрическа мощност. Разбираемо е, че тези цени не могат да намаляват при увеличаване на цената на енергията. А сегашното увеличаващо се търсене на фотоволтаици поражда дефицит, който по пазарните механизми, бавно, но неизбежно увеличава цените им. Максималната електрическата ефективност (при трансформирането на слънчевото лъчение в електричество) на получените по тристъпковата технология силициеви модули е от 12 до 14%, а на самите клетки - малко по-висока.

Съгласно стандарта, максималната електрическата ефективност се изчислява при 1000 W/m² слънчево облъчване. А това означава, че модул с кристални силициеви клетки, с обща площ 1 квадратен метър, ще достигне електрическа мощност в рамките на 120 - 140 W при облъчване от 1000 W/m². Като се има предвид, че слънчевото облъчване има плътност под 1000 W/m² (за територията на нашата страна то рядко достига 970 W/m², а още по-рядко - 1000), то практически у нас, а и на територията на цяла Европа и по-голямата част от земното кълбо, кристалните фотоволтаични модули ще работят с по-ниска ефективност от 12-14 %.
 

Технологията за производство на кристалните фотоволтаици е енергоемка и е логично цените да остават високи, при тенденцията за ръст на цените на енергията. Затова се търсят начини за поевтиняването производството на кристалните фотоволтаици. Една по-евтина технология следва да бъде ниско енергоемка и опростена. Такава е тънкослойната технология за производство на фотоволтаици. При нея не се използва кристален силиций, а върху обработено стъкло се нанасят много тънки слоеве от аморфен силиций. Той е евтин и не дефицитен материал. Може да се използват отпадъците от производството на силициеви чипове в електрониката.

По такива технологии са произвеждат фотоволтаици с около два пъти по-ниска максимална ефективност от кристалните силициеви модули. Но висока ефективност се постига от кристалните силициеви фотоволтаици само при много добро осветяване, което в рамките на един необлачен летен ден е по-малко от един час. А висока ефективност на тънкослойните аморфни фотоволтаици се постига в широк диапазон на осветеност. Това означава, че часове подред, в един необлачен летен ден, те работят с висока ефективност. Теоретичната максимална ефективност на силициевите кристални клетки може да надхвърли 50%, а за аморфните е до около 39%. В практиката максималните стойности са 3 - 4 пъти по-ниски.

Сравнението до тук правихме само от гледната точка на производство на ток от фотоволтаиците. Но в практическите случаи те винаги са свързани към инвертори, които преобразуват произведеният от фотоволтаиците ток, в такъв със стандартни параметри по напрежение, честота и т.н.. Тези инвертори работят с променлива ефективност, в зависимост от електрическото им натоварване. Ако те са свързани към кристално-силициеви модули, които в рамките на всеки ден променят ефективността (и от там произвоздителността си) в твърде широки граници от 0 до 14% например, те биха работили сравнително неефективно. Ако обаче фотоволтаиците са тънкослойни, те променят ефективността в много по-тесни граници - например от 0 до 7%, поради което ефективността на свързаните към тях инвертори остава по-висока.

По принцип, годишната производителност на един ват фиксирани фотоволтаични системи с тънкослойни модули, нерядко е по-висока от производителността на един ват фиксирани фотоволтаични системи с кристални модули. За територията на нашата страна това сравнение не е еднозначно в полза на едните или другите фотоволтаици. А окончателният избор, решаващо зависи и от цената на самите фотоволтаици, както разбира се и на другите съоръжения за цялостната инсталация.

В долната таблица са сравнени пазарните цени на модули, произвеждани по разглежданите два основни вида технологии.

Сравнение на цените на кристални  и на тънкослойни модули за еднаква мощност

* Цените в горната таблица са ориентировъчни и са франко производител и без ДДС.

В изпълнение на финансовата програма на ЕС за България до 2013 година нашето правителство  прие предложението на европейската комисия  в мярката “Достъп до устойчиви и ефективни енергийни ресурси”  да се включи нова дейност за изграждане на инсталации с използване на възобновяеми енергийни източници. Най-природосъобразният възобновяем енергиен източник, без съмнение, е слънцето. Цялата територия на страната е много подходяща за слънчева енергетика. А трансформацията на естествената дневна светлина в електрически ток, чрез соларни фотоволтаични модули, е най-екологичният начин на преобразуване на слънчевата светлина в електричество. Именно затова, такива проекти приоритетно се субсидират от ЕС. Подготовката и приемането на енергийни проекти с използване на възобновяеми енергийни източници стартира през месец септември 2007 година. А действащите субсидии от 2004 година, в размер на 20% от инвестицията за фотоволтаични проекти, се получават директно от банките.

За територията на България инвестицията за 100 KW фотоволтаична инсталация, монтирана на подходящ терен, е в границите между 350 и 650000 евро, в зависимост от вида на фотоволтаичните панели. Този вид се определя на основание на слънчево-енергиен одит на място. Без съмнение, каквито и да са модули, където и да се монтират на територията на България, те ще произвеждат електричество. Но, за да бъде то максимално възможното количество, при минимална цена на инсталацията, е необходим правилният избор на фотоволтаиците. Оптимално проектиране и изграждане на фотоволтаични системи и соларни паркове се предлага на  www.solextra.eu, съгласно изискванията на Наредба 16 от 22 януари 2008 г. на Министерството на енергетиката и икономиката.

С внедряването на съвременни тънкослойни фотоволтаици и при оптимално проектиране на соларни фотоволтаични системи, може в близко бъдеще цената на тока от фотоволтаиците да стане конкурентна на тази, от публичните мрежи, която непрекъснато нараства. В този смисъл, в недалечно бъдеще, дори и без преференциални изкупни цени за тока от фотоволтаици, фотоволтаиката е перспективно направление в новата енергетика.

Тел.факс : 02 8770 481, 02 8760 431, 897 872 857, 0888 40 39 13, Ел. поща  g@tonchev.org  

<table bgcolor="#009999" cellspacing=3><tr><td><img src="http://www.triada.bg/counters/view.asp?id=71305" alt="Triada Free Counter"></td></tr></table>