Jak zbudować farmę fotowoltaiczną?

Jak rozpocząć budowę farmy fotowoltaicznej?

Planowanie i realizacja budowy farmy fotowoltaicznej to złożony proces, podzielony na wiele etapów. Najważniejsze elementy to:

• Znalezienie lokalizacji
• Ustalenie celu budowy farmy PV
• Dobór sprzętu, jaki będzie wykorzystany: moduły fotowoltaiczne, konstrukcje, falowniki, stacje transformatorowe i magazyny energii
• Projekt instalacji fotowoltaicznej
• Przetarg na wykonanie
• Serwis farm fotowoltaicznych

Gdzie zbudować farmę fotowoltaiczną?

Wybór lokalizacji na budowę farmy PV determinuje kilka istotnych czynników.

1. Najlepszymi terenami są nieużytki rolne lub tereny po przemysłowe takie jak np. kopalnie. W przypadku ziemi rolniczej farmy fotowoltaiczne mogą powstać jedynie na najgorszej klasie ziemi. Natomiast nieużytki przemysłowe pozwalają wykorzystać teren oraz zwykle nie budzą sprzeciwu lokalnych społeczności.
2. Odległość od linii średniego lub wysokiego napięcia. Małe i średnie farmy fotowoltaiczne mogą być przyłączone do linii SN, wówczas optymalne jest by odbiorcy energii znajdowali się w relatywnie blisko (np. to samo województwo), co pozwoli na mniejsze obciążenie linii przesyłowych i uzyskanie wyższych mocy przyłączeniowych.
3. Uzyskanie odpowiedniej mocy przyłączeniowej. Ilość energii, która możliwa jest do przesłania do sieci OSD, jest kluczowym aspektem w planowaniu i wyborze miejsca. Mając niższą moc przyłączeniową niż nominalna moc farmy PV wymusza magazynowanie energii w ramach projektu. Wówczas możliwa jest kontrola mocy oddawanej do sieci, czasu oraz specyfiki prądowej.

Mając ogólną lokalizację można ją zwalidować odpowiadając na poniższe pytania:

Kluczowymi czynnikami lokalizacji farmy fotowoltaicznej są:

• Jak jest klasa gleby, na której planowana jest inwestycja?
• Czy działka jest jak najbardziej płaska na całej powierzchni?
• Czy instalacja PV może być budowana w kierunku południowym lub wschód-zachód?
• Jaka jest odległości do linii średniego napięcia nie jest więcej niż 200 metrów (w przypadku systemu on-grid i małych projektów np. 1mw)?
• Jak wygląda dostęp do drogi, która umożliwi transport sprzętu budowlanego, paneli, stacji transformatorowej itd..
• Najbezpieczniejszym założeniem jest wielkość działki fotowoltaicznej co najmniej 2ha (1mW).

Jak określić cel farmy fotowoltaicznej?

W większości przypadku farma fotowoltaiczna, to inwestycja biznesowa obliczona na zysk. Może on również pełnić rolę optymalizacji energetycznej dużych przedsiębiorstw, gmin i administracji publicznej. Charakterystyka celowości inwestycji w farmę PV można wyróżnić w postaci:

• Inwestycji w optymalizację energetyczną przedsiębiorstwa pod kątem autokonsumpcji energii z projektu.
• Inwestycji w zieloną energię wraz z odpowiedzialnością społeczną biznesu.
• Projekt biznesowy związany ze sprzedażą energii w aukcjach URE.
• Inwestycja w sprzedaż energii na giełdzie TGE.
• Inwestycja w magazyny energii w celu stabilizacji sieci i równomiernym obciążaniu przyłącza sieciowego.
• Najnowsze trendy inwestycyjne zakładają wykorzystanie farmy fotowoltaicznej w elektrolizie wodorowej PEM.

Przetarg na farmę fotowoltaiczną

Inwestowanie w fotowoltaikę staje się coraz bardziej popularne, a w gąszczu sprzecznych informacji trudno znaleźć wiarygodne informacje. Najlepsze ekipy montażowe pomagają kompleksowo przeanalizować wszystkie możliwości na etapie doboru i projektowania. Najlepszym wyborem jest firma specjalizująca się w całościowej realizacji inwestycji. Po przebrnięciu przez gąszcz przepisów i pozwoleń związanych z inwestowaniem w farmę fotowoltaiczną należy wybrać kluczowe komponenty takie jak: Konstrukcje pod panele fotowoltaiczne. By racjonalnie wykorzystać powierzchnię i najnowsze trendy w konstrukcji paneli pv, minimym to konstrukcja dedykowana modułom bifacjalnym. Najbardziej efektywne pod kątem produkcji będą konstrukcje na trackerach, podążających za słońcem. Inwertery fotowoltaiczne dedykowane rozwiązaniom przemysłowym. W klasie falowników stringowych im większy falownik tym lepszy bilans kosztów. SPI 250kw od Kehua, to jedne z rozwiązań. Na płaskich dużych farmach fotowoltaicznych, można planować użycie falowników centralnych. Moduły Fotowoltaiczne, które powinny być rozważane przy farmach fotowoltaicznych, to z pewnością podwójnie szklane panele bifacjalne. Technologie wiodące to HJT lub N-type, zakładając wysokie uzyski nawet przez 30 lat.

Moduły fotowoltaiczne do elektrowni fotowoltaicznej

Konstrukcja fotowoltaiczna stanowi kręgosłup całego systemu, a moduły fotowoltaiczne są powłoką. Świat zdominowany jest przez dwie główne linie rozwojowe w technologii produkcji paneli fotowoltaicznych N-Type (HJT) z niekwestionowanymi liderami ACKOME, Huasun, Risen czy Longi. Drugi to PERC, czyli P-Type, który jest podzielony pomiędzy kilku producentów, na tle których ZnShine wyróżnia się osłoną Graphene, 12-letnią gwarancją producenta oraz 30-letnią gwarancją na moc.

Najważniejszymi elementami paneli fotowoltaicznych dedykowanych dla farm i dużych instalacji fotowoltaicznych są:

• Technologia N-Type, czyli najszybciej rozwijająca się technologia fotowoltaiczna na rynku, m.in. n-TOPCON Jolywood i HJT AKCOME.
• Technologia typu P daje największy wybór producentów, co wiąże się również z trudnościami w wyborze i gorszymi parametrami.
• Dwustronność, czyli Bifacjalność, dzięki której panele fotowoltaiczne produkują energię z obydwu stron, co może dać nawet 30% więcej mocy.
• Moduły Double Glass lub Glass-Glass ze szkłem po obu stronach modułu. Zmniejsza to ryzyko degradacji z powodu warunków atmosferycznych i wystąpienia pożaru.
• Gwarancja producenta na moduły. Jolywood ma najwyższą gwarancję na typ n od 15 lat i na PERC ZnShine od 12 lat. Od 15 do 25 lat lat mają również wszyscy producenci HJT, tacy jak Huasun czy AKCOME.
• Gwarancja na liniową utratę mocy gdzie należy wybrać 30-letnią gwarancję z minimum 83% po tym okresie ZnShine lub Jolywood, Risen, AKCOME i Jinergy aż >87%
• Degradacja w pierwszym roku, która zawsze występuje najbardziej na początku eksploatacji modułów fotowoltaicznych typu N, charakteryzuje się 1%, natomiast PERC wzbogacony o Gall zamiast Boru 2,5-3%.
• Roczna degradacja, po pierwszym roku, w przypadku paneli słonecznych Jolywood i HJT 0,4% i ZnShine 0,5%, jest jednym z najlepszych wyników na rynku w modułach bifacjalnych i szklano-szklanych.
• Ważne jest zabezpieczenie gwarancji producenta, którą zwykle gwarantuje Munich RE, a to oznacza najwyższy poziom ochrony na świecie.
• Ranking zdolności i siły finansowej firmy produkującej moduły TIER I Bloomberg. Moduły ujęte w rankingu to zazwyczaj liderzy technologii i sprzedaży.
• Liczba ogniw krzemowych zazwyczaj określa wielkość modułów, a standard to 120. Co ważniejsze przy wyborze warto wziąć pod uwagę moduły Half Cut, czyli moduł podzielony na dwie części, każda po 60 ogniw. Dzięki temu cienie i zabrudzenia mają mniejszy wpływ na cały moduł.
• 9BB lub Multi BusBar, czyli optymalna technologia rozpraszania energii z ogniw krzemowych.
• Technologia produkcji ogniw krzemowych ze względu na kryształy wskazuje, że najlepszy wybór monokrystalicznych modułów Jolywood typu N, Heterojunction typu N jak Akcome i ZnShine PERC
• Współczynnik temperaturowy poniżej <0,3%, jeden z najlepszych na świecie, osiągnęły tylko panele słoneczne HJT.
• Inwertery fotowoltaiczne a farma fotowoltaiczna?

Jeśli konstrukcja jest szkieletem, a moduły solarne są powłoką, to inwerter jest sercem i mózgiem instalacji fotowoltaicznej. W przypadku farm fotowoltaicznych, gdzie sprzęt zwykle pracuje na zewnątrz w ekstremalnych warunkach, należy zwrócić uwagę na wydajność i doświadczenie producenta. Przemysłowy charakter wykonania i charakterystyka pracy wyróżnia firmę KEHUA, która jest jednym z największych przemysłowych dostawców falowników. Posiada falowniki łańcuchowe i centralne. Różnice między tymi dwoma typami falowników są następujące: Falowniki stringowe charakteryzują się pracą na stringach (liniowo podłączonych) modułów fotowoltaicznych. Oznacza to, że serce instalacji optymalizuje indywidualnie połączone moduły fotowoltaiczne w większe wiązki. Wiąże się to z optymalizacją działania MPPT (Maximum Power Point Tracking), czyli doborem optymalnej pracy poszczególnych modułów, jak i całych łańcuchów składających się z kilku do kilkudziesięciu paneli fotowoltaicznych. W przypadku farm fotowoltaicznych, z punktu widzenia kosztów, dobrym rozwiązaniem są na przykład falowniki Kehua 250kW. Na 1 megawat produkcji przypadają 4 inwertery, które sterują pracą około 3000 modułów dedykowanych do farm fotowoltaicznych (moduły dwustronne typu N HJT). Na co zwrócić uwagę przy wyborze falownika stringowego:

• Warunki pracy na zewnątrz wymagają co najmniej odporności IP 65.
• Szczelna aluminiowa lub metalowa obudowa poprawi trwałość falowników.
• Spadek wydajności w wysokiej temperaturze, gdzie 50°C jest granicą utraty wydajności. W temperaturze 50 C niewiele inwerterów działa przy 98,6% swojej sprawności, w tym KEHUA.
• Maksymalne obciążenie napięciowe modułów, które nie powinno być mniejsze niż 1000V.
• Liczba trackerów MPPT i łańcuchów, które można zoptymalizować na jednym trackerze.
• Maksymalny prąd wyrażony w Amperach, podłączony do jednego trackera MPPT, gdzie wyróżnia się falownik Kehua z 30 Amperami.
• Rozpiętość pracy przy ekstremalnych obciążeniach, czyli obciążeniach minimalnych i maksymalnych, których wartości określają początek pracy i obciążenie maksymalne. A im większy zakres prac, tym lepsze dopasowanie do instalacji.
• Najlepszy autorski system monitorowania zaprogramowany przez producenta falownika i zarządzający instalacją.
• Możliwość transmisji danych w technologii PLC z wykorzystaniem transmisji RS 485.
• Czy falownik optymalnie współpracuje z modułami fotowoltaicznymi Bifacial.

Kiedy używać inwerterów Centralnych?

Inwertery Centralne, to wielkogabarytowe i wielkoskalowe urządzenia, które mogą samodzielnie sterować pracą dużych instalacji fotowoltaicznych. Jak sama nazwa wskazuje, jedno urządzenie steruje całą instalacją fotowoltaiczną. Ma to swoje zalety i wady, ponieważ jeden falownik może rozwiązać problem konfiguracji i optymalizacji farmy fotowoltaicznej. Z drugiej strony istnieje duże specjalistyczne urządzenie, które może pracować w określonych warunkach, tj. płaski teren, podobna charakterystyka pracy modułu, brak zacienienia i zabrudzenia paneli słonecznych. Nie działa na grupach modułów, ale na całej instalacji, więc szczegółowość optymalizacji jest mniejsza. Rozwiązanie z centralnym falownikiem jest zazwyczaj odpowiednie dla projektów o mocy kilkudziesięciu a nawet kilkuset megawatów.

Magazynowanie energii z fotowoltaiki

W przypadku zastosowania baterii w projekcie farmy fotowoltaicznej, należy uwzględnić kilka czynników. Cel jaki magazyn energii ma spełniać w pracy farmy PV:

• magazynowanie energii w celu kontroli mocy przyłączeniowej
• magazyn energii poprawiający charakterystykę prądu przyjaznego dla OSD
• magazynowanie energii w pickach produkcyjnych OZE i sprzedaż kiedy nie ma słońca, nie wieje wiatr lub jest korzystna cena na TWE
• stabilizacja sieci i aukcje na magazyny energii URE

Cel użycia determinuje dobór poszczególnych elementów oraz zespolenie magazynu z pracą farmy. Wiodącymi rozwiązaniami na dużą skale są kontenerowe magazyny energii, które skaluje się zgodnie z założeniami i potrzebami inwestycji. Optymalnym wyborem jest zakup magazynu energii wraz z konwerterem PCS i stacją transformatorową. Wówczas obiegi kontrola energii DC i AC są sprzężone w jeden kompleksowy system pod klucz. Takie rozwiązanie zapewnia na przykład firma ZPUE ze stacjami transformatorowymi z magazynowanem energii. 

Autror:

Jacek Serwin, HJT Solar Panel Sales