Гелиосистема для ГВС и «зеленый тариф»

А. Омельченко, С. Шовкопляс
Включение «бытовых систем» солнечной генерации в систему продажи электроэнергии из ВИЭ по «зеленому тарифу» заметно заинтересовало и бизнес-сообщество, и частных домовладельцев по поводу того, как оптимально организовать солнечную электростанцию малой мощности. Действительно, возможность обеспечивать домохозяйство электроэнергией собственной выработки, да еще и неплохо зарабатывать на продаже излишков благодаря льготному тарифу, оживило интерес к солнечным PV-модулям. Даже высказывались мнения, что введение «зеленого тарифа» именно для модулей, вырабатывающих электричество, «убьет» отрасль фототермальных гелиопанелей для ГВС и систем отопления, или, по меньшей мере, заметно ослабит спрос. Так ли это?

Screenshot_6 Включение в перечень объектов применения «зеленого» тарифа для малых солнечных электро генерирующих установок (СЭУ) с уста новленной мощностью <30 кВт согласно внесенным 1 ноября 2016 г. изменениям в Закон «Об альтернативных источниках энергии», фактически создало новую модель бизнеса в Украине. Описание общих принципов построения «малых» PV-электростанций и основные типы СЭУ описывалось на страницах AW-Therm в №6, ноябрь–декабрь 2016, в статье «Солнечные электрические установки – новый импульс развития в Украине».

Действительно, подключение к общим энерго сетям по «зеленому тарифу» снимает множество вопросов по энергообеспечению такого домашнего хозяйства, но создает и новые. Часть из них – собственное потребление, доходность и сроки окупаемости проекта.

Ограничение мощности (<30 кВт) выдвигает к «домашним» СЭУ ряд требований, особенно по эффективности использования солнечной энергии. Чтобы повысить доходность и умень шить сроки окупаемости СЭУ (что осо бен но важ но в случае привлечения кредитных средств), нужно тщательно рассчитывать энерго потребление на собственные нужды и/или включать в энергосистему домашнего хозяйства другие источники выработки энергии.

Речь идет о тепловой энергии – для отопления и ГВС. Полностью рассчитывать на электрические преобразователи для целей отопления и приготовления горячей воды нерационально. Тем более, учитывая сезонные графики выработки фотоэлектрической энергии СЭУ и резкое снижение генерации в зимний период, для полного самообеспечения энергопотребностей понадобится избыточная PV-мощность, что обойдется в немалую сумму. Приобретение электроэнергии в «не сезон» из внешних сетей резко снижает доходность и увеличивает сроки окупаемости СЭУ, рассчитанной на продажу энергии по «зеленому тарифу», и снижает «устойчивость» как бизнесмодели, так и самой домашней энергосистемы.

Кроме того, следует учитывать, что согласно Европейской стратегии отопления и охлаждения (EU Strategy on Heating and Cooling), принятой в 2016 г., технологии получения тепла от резистивных электронагревателей находят ся по классу энергоэффективности на уровне D. В это же время комбинированные технологии использования тепловых насосов, в т. ч. совместно с солнечными батареями (фотоэлектрическими и фототермальными), использование биотопливного оборудования, а также различные технологии когенерации и тригенерации и конденсационной газовой техники занимают классы энергоэффективности A+++, A++, A+ и A, соответственно. Иными словами (в приложении к СЭУ), использование электричества, полученного на солнечных панелях, для целей отопления и ГВС экономически неоправданно. Гораздо выгоднее использовать комбинированные системы нагрева для отопления и ГВС, отработанные схемы которых для домашних энергоустановок широко предлагаются ведущими производителями.

Обоснование целесообразности

Рассмотрим цифры экономии на примере ГВС, поскольку именно нагрев воды для бытовых нужд (в отличие от отопления) используется круглогодично.

Семья из четырех человек обычно потребляет в сутки 200 л горячей воды. Если СЭУ не подключена к внешним сетям для сброса в них избытка, то ГВС на гелиосистеме (фототермальная или фотоэлектрическая) экономит электроэнергию на нагрев в электробойлере из расчета текущего тарифа 1,68 грн/кВт•ч.

Т. е. при текущем потребительском тарифе в год на нагрев такого количества воды электричеством необходимо 3 646 кВт•ч или 6 125,3 грн. Использование гелиосистемы для ГВС позволяет снизить эти затраты на 2 616 кВт•ч или на 4 395 грн. Экономия составит 366,3 грн в месяц.

Это не много, но и не мало. Совсем другая история, если малая СЭУ подключена по «зеленому тарифу», и нужно окупить такую установку как можно быстрее. Тогда гелиосистема для ГВС экономит 0,18 евро на каждый кВт•ч. Это недополученная прибыль при использовании выработанной электроэнергии, которая израсходовалась на собственное потребление электроэнергии на нужды ГВС. При продаже электроэнергии по «зеленому тарифу», собственное потребление на нужды ГВС будет означать недополученную прибыль в размере 13 656 грн в год или 1 138 грн в месяц.

Если же использовать для ГВС специальную гелиостанцию (любого типа) то срок окупаемости той части СЭУ, мощность которой отбиралась на подготовку горячей воды (3,7 МВт•ч в год), сокращается в 3 раза – с 9 до 3 лет!

Виды солнечных ГВС

Схемы ГВС с использованием солнечной энергии показаны на рис. 1 и 2. Гелиотермальные системы ГВС (см. рис. 1) состоят из солнечных коллекторов (1), автоматики (9), трубопроводов, расширительного бака теплоносителя (3, 6), циркуляционной установки (4) и бака-накопителя косвенного нагрева (5). Подмешивание холодной воды для, например, душа выполняется через клапан с терморегулятором (7).Screenshot_4

Рис. 1. Схема гелиотермальной ГВС

Фотоэлектрические системы (см. рис. 2) состоят из фотомодулей, специального инвертора напряжения и ТЭНа, устанавливаемого в бак-накопитель. Каждая из гелиосистем ГВС имеет свои особенности. Некоторые из них приведены в сравнении между собой (см. таблицу).Screenshot_5

Рис. 2. Схема фотоэлектрической ГВС

Обратите внимание, что более низкий КПД преобразования солнечной энергии в электрическую требует для ГВС той же самой мощности в 2,6 раза больше площади электрических панелей, чем площади фототермальных преобразователей. Screenshot_7

Таблица. Сравнение гелиосистем для ГВС для семьи из 4-х человек (потребление горячей воды 200 л/сутки)

Выводы

Домашние СЭУ, которые теперь можно подключить к внешним сетям по «зеленому тарифу», имеют ограничение – их мощность не должна превышать 30 кВт. Этой мощности, как правило, недостаточно, чтобы полностью покрыть все потребности в энергии (тепловой и электрической) для рядового домашнего хозяйства на протяжении всего года. Вопрос в рациональном энергобалансе домохозяйства стоит достаточно остро. Нужно оптимизировать потребление энергии, как по видам, так и по объемам. Даже замена лампочек на энергосберегающие и повышение класса энергоэффективности бытовых приборов (стиральных машин, холодильников) также позитивно скажется на окупаемости домашней СЭУ, подключенной по «зеленому тарифу».

Существенно повысить долю «продаваемого» электричества по «зеленому тарифу» от малой СЭУ поможет использование других источников энергии и оборудования для целей отопления и ГВС. Кроме того, мощность такого «другого» оборудования не учитывается в мощности самой СЭУ (< 30 кВт) при квалификации ее под параметры «зеленого тарифа».

Доля энергии, расходуемая для ГВС, достаточно существенна, чтобы вывести этот вопрос за скобки. Солнечная система ГВС для существующих или планируемых для реализации объектов малых СЭУ под «зеленый тариф» должна быть запроектирована обязательно, причем оптимальнее всего – в составе комбинированной системы отопления и ГВС с использованием высокоэффективных теплового оборудования. Например, совместно с ТН, котлами на биотопливе и конденсационными газовыми котла ми и т. п., имеющими высокий сезонный тепловой КПД и малое собственно потребление электроэнергии.

Помимо простой экономии электричества, которое дает использование солнечной системы ГВС в частных домохозяйствах, такие системы снижают собственное потребление энергоустановки по «зеленому тарифу», увеличивают ее доходность, сокращают сроки окупа емости СЭУ и увеличивают финансовую привлекательность инвестиций в домашнюю электрогенерацию за счет заемных средств.



2 комментария

  • Добрый день! Возможна ли генерация избыт­очной солнечной элек­троэнергии в сеть об­лэнерго без заключен­ии зеленого тарифа. Если солнечная станц­ия установлена для собственных нужд

Оставьте комментарий