Солнечная станция для инфраструктуры коттеджного посёлка: освещение улиц, КПП, насосная и шлагбаум
Речь не о домах жителей, а об общем хозяйстве посёлка: уличное освещение, КПП с видеонаблюдением, шлагбаум и ворота, насосная водоснабжения и канализационная насосная. У этих потребителей разные профили: освещение работает ночью, КПП — круглосуточно, насосы — по режиму и важны при отключении. Поэтому одно решение на всё не подходит: сетевая станция закрывает дневную часть, ночное освещение требует батареи или автономных столбов, а насосную нужно резервировать отдельно. Все цифры ниже — условный пример, реальные берутся из паспортов оборудования и проекта посёлка.
Кто владелец и плательщик
В посёлке общее хозяйство может принадлежать управляющей компании, товариществу собственников недвижимости или застройщику. От этого зависит, на кого оформляется станция, кто платит за электроэнергию и за оборудование. Как распределяются затраты между жителями и нужны ли решения общих собраний, определяют устав и договор управления; мы эти вопросы не трактуем. Для станции важно одно: у владельца должно быть право подключения и право распоряжаться крышами КПП и насосной.
Для юридического лица или ИП микрогенерация допускается до 150 кВт — об этом в статье про микрогенерацию до 150 кВт для бизнеса. Порядок присоединения, учёт и документы на конкретный объект уточняются в сетевой организации. Это важно, потому что у КПП, насосной и освещения нередко разные точки учёта, и вопрос, как их объединить, нужно решать до покупки оборудования. Продажа излишков идёт по цене существенно ниже розничной, поэтому станцию проектируют на собственное потребление.
Расчёт нагрузки по объектам
| Объект | Расчёт | Энергия в сутки, кВт·ч |
|---|---|---|
| Уличное освещение | 40 светильников × 50 Вт × 11 ч (зимой) | 22 |
| КПП и видеонаблюдение | 0,5 кВт × 24 ч | 12 |
| Шлагбаум и ворота | приводы и дежурный режим, условно | около 1 |
| Насосная водоснабжения | условно один рабочий насос 5,5 кВт × 6 ч | 33 |
| Канализационная насосная | условно один рабочий насос 3 кВт × 3 ч | 9 |
| Итого зимой | — | около 77 |
Мощности и часы насосов здесь условные: реальные значения даёт паспорт насосов и режим водоснабжения посёлка. Без освещения нагрузка — около 55 кВт·ч в сутки. Освещение даёт 22 кВт·ч только ночью и только в тёмное время.
Освещение: ночь, в которую солнца нет
Освещение — самая неудобная для солнца нагрузка, потому что работает, когда панели не вырабатывают. Вариантов три: питать светильники из сети и покрывать эту энергию станцией на крыше КПП (деньги экономятся, но физически ночью энергия идёт из сети), поставить батарею или сделать автономные столбы с панелью и аккумулятором.
Батарея. Чтобы ночью отдать 22 кВт·ч, нужна ёмкость около 27 кВт·ч с учётом КПД инвертора и допустимой глубины разряда (22 / 0,9 / 0,9). А чтобы её зарядить зимой, панелей понадобится много: в декабре Москвы 19,1 кВт·ч с 1 кВт в месяц, то есть около 0,62 кВт·ч в сутки. 22 / 0,62 ≈ 36 кВт панелей только на освещение, и это без учёта потерь. Для зимней схемы это нереально, а летом той же батарее достаточно панелей около 5 кВт (в июне 131,1 кВт·ч с 1 кВт в месяц, около 4,4 в сутки). Вывод: освещение целиком от солнца и батареи в средней полосе зимой не работает, и пытаться это сделать не стоит.
Автономный столб. Один светильник 50 Вт на 11 часов — 0,55 кВт·ч за ночь. Панель 200 Вт в декабре Москвы даёт около 0,12 кВт·ч в сутки (0,2 × 0,62), то есть около четверти нужного. Летом этой же панели хватает с запасом. Значит, автономный столб подходит там, где кабель тянуть дорого — дальний проезд, парковка, детская площадка, — и работает с диммированием после полуночи и с панелью больше, чем кажется нужным. В Москве зимой такой столб будет светить заметно меньше, чем нужно, или потребуется большая панель. Для южных регионов ситуация лучше, но цифры для конкретного города берут из калькулятора.
КПП, камеры, шлагбаум
КПП с камерами берёт около 12 кВт·ч в сутки — это ровная круглосуточная нагрузка 0,5 кВт. Для неё подходит сетевая станция на крыше КПП, которая днём покрывает нагрузку, а ночью работает сеть. Если КПП нельзя оставлять без питания ни на минуту, добавляют небольшой накопитель или ИБП. Расчёт: при отключении на 6 часов 0,5 × 6 = 3 кВт·ч, с КПД и глубиной разряда — около 3,7 кВт·ч, берут 5 кВт·ч. Шлагбаум и ворота потребляют мало, но при пропадании питания должны открываться: об этом думают заранее — механический ручной режим или питание от того же накопителя.
Насосные: пуски и резерв
Насосная водоснабжения и канализационная насосная — потребители с пусками. Пусковой ток насоса в несколько раз выше рабочего; значение для вашей модели в паспорте. Если пуск идёт напрямую, инвертор накопителя должен его выдержать; плавный пуск или частотный преобразователь уменьшает нагрузку. О пусках — в статье про пусковые токи, а о том, как накопитель сглаживает пик, — в статье про срезание пиков мощности.
Что при отключении. Водопровод посёлка можно поддерживать некоторое время за счёт объёма накопительной ёмкости, но канализационная насосная без питания быстро переполняется. Поэтому резервируют в первую очередь её и водоснабжение, а освещение и ворота — по остаточному принципу. Расчёт ёмкости: насосные потребляют в сутки по примеру 33 + 9 = 42 кВт·ч, значит на два часа работы это около 3,5 кВт·ч, а мощность одновременной работы — 5,5 + 3 = 8,5 кВт. Для длинных отключений нужен генератор — как выбирать, разобрано в статье про резервное питание предприятия.
Что выработает станция на крыше КПП и насосной
Для станции 20 кВт на крыше КПП, насосной или на земле возьмём данные PVGIS для Москвы.
| Месяц | Выработка с 1 кВт, кВт·ч | Станция 20 кВт, кВт·ч в месяц | В сутки, кВт·ч | К нагрузке 55 кВт·ч |
|---|---|---|---|---|
| Декабрь | 19,1 | 382 | около 12 | около 22 % |
| Март | 88,3 | 1 766 | около 57 | около 100 % |
| Июнь | 131,1 | 2 622 | около 87 | около 160 % |
За год станция 20 кВт даёт 973 × 20 = 19 460 кВт·ч. Это около 78 % годового потребления примерно в 25 000 кВт·ч, если освещение учитывать с сезонным колебанием. Летом выработка превышает нагрузку без освещения, зимой покрывает пятую часть. По ориентиру сайта станция стоит около 60 000 руб. за 1 кВт, то есть около 1,2 млн руб.; для коммерческих станций цена может отличаться. Цена энергии для юрлица по договору с энергосбытом нерегулируемая, в расчёте берут ориентир 9,5 руб./кВт·ч без НДС: 19 460 × 9,5 ≈ 185 тыс. руб. в год при условии, что вся энергия потребляется. Часть выработки в июне уйдёт в излишки, поэтому реальная цифра ниже.
Решение по объектам
| Объект | Профиль | Решение |
|---|---|---|
| Уличное освещение вдоль кабельной линии | ночью | питание из сети, экономия за счёт станции на крыше КПП и насосной |
| Освещение удалённых точек без кабеля | ночью | автономный столб с панелью и диммированием |
| КПП и видеонаблюдение | круглосуточно | сетевая станция плюс небольшой накопитель для резерва |
| Шлагбаум и ворота | кратко | от КПП, с ручным режимом при отключении |
| Насосная водоснабжения | день и ночь, пуски | сетевая станция днём, резерв накопителем или генератором |
| Канализационная насосная | по уровню, пуски | резерв накопителем и генератором, приоритет в резерве |
С чего начать
Практический порядок: собрать счета за год по всем точкам учёта; выписать из паспортов насосов мощности и пусковые токи; решить, какие линии идут в резерв; выбрать места для панелей, учитывая тень от деревьев и построек; согласовать присоединение в сетевой организации. Монтаж и подключение выполняют электрики и подрядчик; магазин помогает с расчётом и подбором оборудования, заявку можно оставить на странице расчёта. Если вы рассматриваете ситуацию для садового товарищества, читайте статью про станцию в СНТ, а для многоквартирного дома — про многоквартирный дом: там другие правила.
Частые вопросы
Можно ли питать уличное освещение посёлка только от солнца?
В средней полосе зимой — нет: расчёт выше показывает, что для 22 кВт·ч за ночь понадобилось бы около 36 кВт панелей. Освещение питают из сети, а станцию используют для снижения общего потребления.
Нужна ли станции отдельная точка учёта?
Это решает сетевая организация при присоединении. У объектов посёлка нередко несколько точек учёта, и порядок объединения уточняют заранее.
Что делать с канализационной насосной при отключении?
Резервировать в первую очередь: накопителем на первые часы и генератором на долгие отключения. Параметры насосов берут из паспорта.
Чем автономный столб лучше кабеля?
Тем, что не нужна траншея и кабель на дальнюю точку. Но зимой в Москве столб с небольшой панелью светит слабее нужного, поэтому его используют там, где кабель действительно дорог.