Солнечная станция для мебельного цеха: станки, аспирация и покрасочная камера — как считать дневную нагрузку
Мебельный цех — один из удобных объектов для солнечной станции: смена идёт днём, нагрузка большая и довольно ровная, крыша обычно плоская или с небольшим уклоном. Главное, что нужно понять до расчёта, — из чего складывается дневное потребление и в какие часы. Ниже разобран условный цех: все мощности и коэффициенты в примере условные, ваши берутся из паспортов станков и из счётчика. Станции 50–100 кВт на такой крыше помещаются, но выгоднее всего оказывается станция, подобранная под реальную дневную нагрузку, а не под площадь кровли.
Из чего складывается нагрузка цеха
У станков в паспорте указана установленная мощность, но работают они не на полную мощность и не непрерывно. Поэтому для каждой группы берут коэффициент использования — долю времени и нагрузки, с которой станок реально работает. Затем умножают среднюю мощность на часы смены.
- Форматно-раскроечный станок — мощные двигатели пилы и подачи, нагрузка волнообразная: пила потребляет много только в момент реза.
- Кромкооблицовочный станок — нагрев клея и подача, довольно ровная нагрузка с тепловой составляющей.
- Фрезерный станок с ЧПУ и вакуумный стол — шпиндель и вакуумный насос, пуски и ровная работа.
- Аспирация — вытяжка стружки и пыли, самый ровный и длительный потребитель: работает всю смену, пока включён хотя бы один станок.
- Компрессор — пневматика, прижимы, подача воздуха на покраску.
- Покрасочная камера — вентиляция и подогрев приточного воздуха; подогрев может быть электрическим, газовым или водяным.
- Освещение, бытовые помещения, компьютеры.
Расчёт на условном цехе
Возьмём цех с условными мощностями и условными коэффициентами использования. Смена — 8 часов, пять рабочих дней в неделю, около 22 рабочих дней в месяц.
| Оборудование | Установленная, кВт | Коэффициент | Средняя, кВт | Часов | Энергия, кВт·ч |
|---|---|---|---|---|---|
| Форматно-раскроечный станок | 11 | 0,35 | 3,85 | 8 | 30,8 |
| Кромкооблицовочный станок | 9 | 0,40 | 3,6 | 8 | 28,8 |
| Фрезерный станок с ЧПУ и вакуумом | 12 | 0,50 | 6,0 | 8 | 48,0 |
| Аспирация | 11 | 0,80 | 8,8 | 8 | 70,4 |
| Компрессор | 7,5 | 0,50 | 3,75 | 8 | 30,0 |
| Покрасочная камера, вентиляция | 5,5 | 0,70 | 3,85 | 6 | 23,1 |
| Освещение, быт, компьютеры | 6 | 0,60 | 3,6 | 9 | 32,4 |
Сумма: 30,8 + 28,8 + 48,0 + 70,4 + 30,0 + 23,1 + 32,4 ≈ 264 кВт·ч за рабочий день. Установленная мощность — около 62 кВт, средняя за смену — около 29 кВт. За год при 264 рабочих днях выходит порядка 70 000 кВт·ч. Аспирация даёт около четверти всей энергии — это самый ровный потребитель, и именно он лучше всего «дружит» с солнцем.
Выработка в трёх городах
Выработку берём из данных PVGIS, которые заложены в калькулятор на сайте: годовая удельная выработка с 1 кВт панелей. Для станции 50 кВт умножаем на 50.
| Город | Выработка с 1 кВт, кВт·ч в год | Станция 50 кВт, кВт·ч в год | Станция 100 кВт, кВт·ч в год |
|---|---|---|---|
| Москва | 973 | 48 650 | 97 300 |
| Казань | 1 109 | 55 450 | 110 900 |
| Краснодар | 1 240 | 62 000 | 124 000 |
Сопоставим с годовым потреблением цеха — около 70 000 кВт·ч. Станция 50 кВт в Москве даёт около 70 % этого объёма, в Краснодаре — около 89 %. Станция 100 кВт в Краснодаре выработала бы больше, чем цех потребляет за год, и значительная часть энергии стала бы излишками.
Но годовой баланс не равен самопотреблению. При пятидневной неделе примерно 5/7, то есть около 71 % годовой выработки, приходится на рабочие дни; в выходные цех потребляет только дежурную нагрузку, и энергия уходит в сеть как излишки. Для станции 50 кВт получаем верхнюю оценку собственного потребления: в Москве около 34 750 кВт·ч, в Казани около 39 600, в Краснодаре около 44 300 кВт·ч в год.
В июне Москвы 50 кВт панелей дают в среднем около 218 кВт·ч в сутки (131,1 × 50 / 30), то есть примерно 83 % дневного потребления цеха, в декабре — около 31 кВт·ч в сутки (19,1 × 50 / 31), то есть около 12 %.
Что это даёт в рублях
Для бизнеса цена нерегулируемая и меняется каждый месяц, поэтому возьмём ориентир сайта — 9,5 руб./кВт·ч без НДС. Это ориентир, свою цену смотрят в договоре с энергосбытом. Верхняя оценка годовой экономии для станции 50 кВт: Москва — 34 750 × 9,5 ≈ 330 тыс. руб., Казань — около 376 тыс. руб., Краснодар — около 421 тыс. руб.
Ориентир стоимости станции — около 60 000 руб. за 1 кВт под ключ; для коммерческих станций цена может отличаться, и для 50 кВт ориентир — около 3 млн руб. Тогда простой срок возврата по этой верхней оценке — около 9 лет в Москве, 8 — в Казани и 7 — в Краснодаре. Реальная цифра будет больше, потому что не вся дневная выработка совпадёт с нагрузкой: в полдень станция может давать больше, чем цех потребляет в этот момент. Вывод простой: цех с одной сменой, пятидневкой и невысоким тарифом получает скромную отдачу, а цех с двумя сменами или шестидневкой — заметно лучше. Налоговые вопросы и амортизацию разбирает статья про станцию для юрлица.
Когда нужен накопитель, а когда достаточно сетевой станции
Сетевая станция без батарей — самый простой вариант: она снижает потребление из сети днём и ничего не хранит. Подробности по сетевым инверторам для бизнеса — в статье про сетевой инвертор для бизнеса 10–100 кВт. Накопитель оправдан в двух случаях.
- У цеха ограничена присоединённая мощность или платная мощность считается по пику. Накопитель срезает пики, сглаживая пуски станков, — подробно в статье про срезание пиков мощности.
- Нужен резерв на случай отключения, чтобы не потерять партию в покраске или закончить рез. Тогда выбирают гибридный инвертор и аккумуляторы под выбранные нагрузки.
Пуски двигателей станков и компрессоров дают токи в несколько раз выше рабочих; разбор того, как это влияет на выбор инвертора, — в статье про пусковые токи. Сетевая станция пуски не ограничивает: сеть цеха по-прежнему обеспечивает пусковой ток.
Пожарная безопасность: древесная пыль и лакокрасочные материалы
Мебельный цех — помещение с повышенной пожарной нагрузкой: древесная пыль, растворители, лаки. Поэтому инверторы, щиты и особенно накопитель размещают вне производственной зоны, в отдельном чистом помещении или в отдельном шкафу или контейнере, в соответствии с требованиями изготовителя оборудования и действующих норм. Не ставьте инвертор рядом с аспирацией, покрасочной камерой и складом лакокрасочных материалов. Кабельные трассы прокладывают в стороне от мест накопления пыли и защищают от повреждений. Общие принципы разобраны в статье про пожарную безопасность станции на крыше, а про размещение накопителя — в статье про контейнерный накопитель. Согласование с пожарным надзором и страховой компанией — вопрос вашей организации. Панели на крыше цеха загрязняются пылью аспирации, поэтому планируйте их периодическую очистку.
Таблица: совпадение нагрузки с солнцем
| Оборудование | Характер нагрузки | Совпадение с солнцем |
|---|---|---|
| Аспирация | ровная, всю смену | высокое |
| Компрессор | циклическая, с пусками | высокое в смену |
| Кромкооблицовочный станок | ровная, тепловая | высокое |
| Форматно-раскроечный станок | пиковая, короткие рывки | хорошее по энергии, пики покрывает сеть |
| ЧПУ-фрезер | ровная с пусками шпинделя | высокое |
| Покрасочная камера | вентиляция ровная, нагрев — по режиму | среднее, зависит от смены |
| Освещение | в смену, зимой дольше | среднее, зимой слабое |
Выше 150 кВт и что с сетью
Юрлица и ИП могут оформлять микрогенерацию до 150 кВт: тогда излишки можно продавать гарантирующему поставщику, подробности в статье про микрогенерацию до 150 кВт для бизнеса. Если станция больше, остаётся схема для собственного потребления без продажи. Порядок присоединения и требования к документам уточняйте в сетевой организации. Расчёты для другого деревообрабатывающего производства есть в статье про деревообработку и пилораму; здесь мы их не повторяем. Электромонтаж выполняет электрик или монтажная организация; для выбора оборудования загляните в раздел сетевых инверторов или оставьте заявку на расчёт.
Частые вопросы
Какую станцию брать для цеха с одной сменой?
Ориентируйтесь на дневную нагрузку, а не на площадь крыши. Для примера выше 40–60 кВт покрывают основную часть дневного потребления; 100 кВт для одной смены в большинстве случаев избыточны.
Можно ли запитать станок напрямую от инвертора?
Станки подключаются к цеховой сети как обычно, станция работает параллельно с ней. Отдельная линия от инвертора нужна только при схеме с резервом.
Помешают ли пуски станков сетевой станции?
Нет, пусковые токи берёт на себя сеть. Они важны при выборе накопителя и гибридного инвертора, которым надо выдерживать пик.
Зимой есть смысл в станции?
Зимой выработка мала: в декабре в Москве 19,1 кВт·ч с каждого киловатта. Расчёт ведут по году, а не по зиме: основной вклад даёт период с марта по октябрь.