Солнечная станция для производства тротуарной плитки и блоков: вибропресс, бетономешалка, сезон

Малое производство тротуарной плитки, бордюров и блоков работает в тёплый сезон, с апреля по октябрь, и днём. Это почти идеально совпадает с выработкой солнечной станции. Слабое место другое: зимой цех стоит, а станция продолжает вырабатывать энергию, которую некому потребить. Поэтому окупаемость зависит не от того, хороша ли станция, а от того, чем занят цех в остальные пять месяцев.

Ниже — расчёт на условном цехе со станцией 30 кВт, разбор тяжёлой нагрузки с большими пусковыми токами и честная оговорка про срок окупаемости. Общие принципы расчёта для предприятия мы разбирали в статье про экономику станции для предприятия, здесь — только то, что особенно для бетонного производства.

Нагрузка цеха и её сезон

В цехе, который формует плитку и блоки, обычно работают вибростолы или вибропресс, бетоносмеситель, транспортёры и конвейеры подачи, компрессор, освещение и вентиляция. Мощности по паспорту оборудования у всех разные, поэтому в расчёте ниже все цифры условные, и их нужно заменить своими по счётчику и паспортам.

Допустим, в разгар сезона цех потребляет 6 500 кВт·ч в месяц, в начале и конце сезона — 4 500, а зимой, когда идут только склад, освещение, офис и отопление бытовки, — 800 кВт·ч в месяц. Режим односменный, дневной: именно так нагрузка совпадает с солнцем.

Выработка станции 30 кВт по месяцам

Данные PVGIS для Москвы (удельная выработка за год — 973 кВт·ч с 1 кВт): апрель — 110,8, май — 130,1, июнь — 131,1, июль — 128,2, август — 120,6, сентябрь — 85,9, октябрь — 49,6 кВт·ч с 1 кВт. Для станции 30 кВт цифры умножаем на 30, например апрель — 110,8 × 30 = 3 324 кВт·ч. Ниже сравниваем выработку с условным потреблением цеха.

Месяц	Загрузка цеха, кВт·ч (условно)	Выработка 30 кВт, Москва, кВт·ч	Баланс
Апрель	4 500	3 324	из сети ещё 1 176
Май	6 500	3 903	из сети ещё 2 597
Июнь	6 500	3 933	из сети ещё 2 567
Июль	6 500	3 846	из сети ещё 2 654
Август	6 500	3 618	из сети ещё 2 882
Сентябрь	6 500	2 577	из сети ещё 3 923
Октябрь	4 500	1 488	из сети ещё 3 012
Ноябрь–март	4 000 за пять месяцев	6 489 за пять месяцев	по сумме запас 2 489, но по месяцам не совпадает

В сезон станция выдаёт 22 689 кВт·ч (756,3 × 30), и вся эта энергия может быть использована самим цехом: нагрузка в каждом месяце выше выработки. Это около 55 % от сезонного потребления условных 41 500 кВт·ч.

Экономика на условном цехе

Цена для бизнеса нерегулируемая и меняется каждый месяц. Возьмём ориентир сайта 9,5 руб./кВт·ч без НДС. Тогда сезонная экономия при полном самопотреблении: 22 689 × 9,5 ≈ 215 500 руб. в год. Ориентир стоимости сетевой станции — около 60 000 руб. за 1 кВт, то есть 30 кВт — около 1 800 000 руб. Срок: 1 800 000 / 215 500 ≈ 8,4 года.

Зимой часть выработки тоже можно использовать. Если нагрузка 800 кВт·ч в месяц приходится на дневные часы, то в ноябре и декабре станция покроет почти всё (684 и 573 кВт·ч против 800), в январе—марте — всю нагрузку. Верхняя граница зимой — около 3 650 кВт·ч в год. С ней годовая экономия вырастет до примерно 250 000 руб., а срок — до 7,2 года. Но это граница, а не прогноз: часть зимней нагрузки приходится на вечер и ночь, когда станция не работает.

Для южного цеха картина лучше. В Ростове-на-Дону (1 211 кВт·ч с 1 кВт за год) сезон апрель—октябрь даёт 929,9 кВт·ч с 1 кВт, а для 30 кВт — 27 897 кВт·ч. При ориентире 9,5 руб. это около 265 000 руб. в год и срок около 6,8 года. Для расчёта по вашему городу есть калькулятор выработки и калькулятор окупаемости.

Честная оговорка: если цех работает четыре–пять месяцев в году, а другой зимней нагрузки нет, окупаемость длинная. Решение здесь не техническое, а организационное: найдите зимнюю нагрузку (отопление бытовых помещений электричеством, второй вид продукции, мастерская) или уменьшите станцию до размера, который цех действительно потребит.

Пусковые токи и трёхфазная нагрузка

Вибропресс, вибростолы, бетоносмеситель и компрессор — электродвигатели. В момент пуска они потребляют ток, в несколько раз больший рабочего. Станция без накопителя на это не рассчитана и не должна: пусковой ток идёт из сети, а станция лишь уменьшает потребление. Сетевой инвертор не создаёт собственную сеть и при отключении напряжения выключается, поэтому запуск мощных двигателей остаётся на сети. Про природу пусковых токов и их влияние на подбор инвертора рассказано в статье про пусковые токи.

Нагрузка в цехе трёхфазная, поэтому и станцию делают трёхфазной: сетевой трёхфазный инвертор нужной мощности. Как выбирать такие инверторы, описано в статье про сетевой инвертор для бизнеса; подходящие модели — в разделе сетевых инверторов. Мощность подбирают по расчёту, а подключение выполняет электрик и согласует сетевая организация.

Накопитель для срезания пиков: когда нужен

Мощный пуск нескольких двигателей одновременно создаёт пик, а мощность присоединения у цеха ограничена. Бывает, что цех упирается в этот предел и вынужден запускать оборудование по очереди. Накопитель может срезать такие пики, но стоит дорого, и для небольшого цеха обычно не окупается. Прежде чем его рассматривать, проверьте дешёвые меры: разнести запуск двигателей во времени, использовать устройства плавного пуска. Принцип срезания пиков объяснён в статье про срезание пиков накопителем.

Пыль цемента, щит и размещение

Цементная пыль вредна электронике: она оседает в вентиляционных отверстиях инвертора, смешивается с влагой и твердеет. Инвертор и щит устанавливают вне цеха, в сухом чистом помещении или шкафу с подходящей степенью защиты. Панели тоже запылятся: после сезона их стоит промыть мягкой водой без абразива, по инструкции изготовителя, а работы на высоте проводить со страховкой.

Для панелей хорошо подходит навес склада готовой продукции или кровля цеха. Кровля или навес должны выдерживать добавочную нагрузку и ветер: расчёт ведут по снеговому и ветровому району по СП 20.13330 «Нагрузки и воздействия». Крепёж выбирайте в разделах плоской кровли и скатной кровли, если навес двускатный.

Мощность и закон

Предел микрогенерации для юридических лиц и ИП — до 150 кВт, станция 30 кВт в него укладывается. Присоединение оформляется через сетевую организацию, порядок и сроки уточняйте у неё. Работы в щите и подключение выполняет электрик.

Частые вопросы

Сможет ли станция запускать вибропресс при отключении сети?

Нет. Сетевая станция при пропадании напряжения отключается. Для работы без сети нужны накопитель и гибридный инвертор, рассчитанные на пусковой ток, или генератор.

Стоит ли ставить станцию, если цех работает только летом?

Это зависит от срока, который вас устраивает. В условном расчёте для Москвы без зимней нагрузки срок около 8,4 года. Для юга он короче. Считайте на своих данных.

Нужен ли накопитель?

В большинстве малых цехов нет. Он оправдан, только если цех упирается в мощность присоединения или нужна работа без сети.

Можно ли разместить панели на земле рядом с цехом?

Можно, но пыль и техника создают риск повреждения. Кровля или навес чаще удобнее. Для земли смотрите раздел грунтовых систем.