Новое исследование Университета LUT показывает, что не существует единственно правильного размера фотоэлектрической установки.
Исследователи из Технологического университета Лаппеенранты (LUT) утверждают, что развенчали три мифа об ориентации и размерах фотоэлектрических систем и продаже излишков электроэнергии.
«Результаты применимы к условиям севера, но методика применима везде», — сказал представитель LUT. «Наши эксперты планируют более внимательно изучить данные о солнечной электроэнергии, энергопотреблении и ценах на электроэнергию в других странах».
В первом исследовании «Оптимизация фотоэлектрических установок на крышах для максимизации доходов в Финляндии на основе профилей нагрузки класса потребителей и моделируемой генерации», опубликованном в журнале Solar Energy, ученые рассмотрели ориентацию фотоэлектрических систем на основе прибыльности. Для этого они использовали почасовые данные из 13 статистических профилей нагрузки различных классов потребителей, данные о рыночных ценах на электроэнергию за период 2016–2020 гг. и смоделированную солнечную фотоэлектрическую генерацию из южной Финляндии.
Исследовательская группа сравнила одноазимутальные и двухазимутальные системы. Выяснилось, что первая типология проектов была более прибыльной в режиме нетто-измерения, при этом оптимальная ориентация определялась при азимутальных углах от -15 до -5 градусов и при углах наклона от 35 до -45 градусов.
«Однако если компенсация за излишки электроэнергии не выплачивается, обычно выгоднее минимизировать покупку электроэнергии, ориентируя солнечные фотомодули по двум азимутам между востоком и западом с углами наклона от 10 градусов до -55 градусов, в зависимости от мощности солнечной фотоэлектрической системы и профиля нагрузки», — сказали они.
Ориентация с востока на запад может привести к финансовым потерям в размере 15% по сравнению с системой, ориентированной на юг, когда нетто-учет не установлен и необходимо максимизировать собственное потребление.
«Ориентация на юг экономически выгодна независимо от профиля потребления. Не существует единственно правильной ориентации. Выбор зависит от того, хотите ли вы максимизировать самодостаточность при производстве электроэнергии или обеспечить его прибыльность», — говорит Альтти Мериляйнен, научный сотрудник по электротехнике в Университете LUT.
Оптимальные размеры.
В статье «Оптимальные размеры солнечной фотоэлектрической установки с измеренными кривыми электрической нагрузки в Финляндии», которая была недавно опубликована в журнале Solar Energy, другая исследовательская группа изучила рентабельность фотоэлектрических систем для самопотребления. В качестве примеров были рассмотрены продуктовый магазин, молочная ферма и домохозяйство на юге Финляндии.
Рентабельность фотоэлектрической энергосистемы изучалась на основе внутренней процентной ставки, чистой приведенной стоимости, дисконтированного периода окупаемости и уровня самопотребления.
Исследователи обнаружили, что соответствующие внутренние нормы прибыли составляли 6,8%, 6,6% и 1,4% для продуктового магазина, молочной фермы и дома. Для продуктового магазина и молочной фермы размер фотоэлектрической системы может быть увеличен без значительного снижения внутренней нормы прибыли, что оправдывает установку большей мощности. Напротив, использование коэффициента самопотребления для оптимизации размера фотоэлектрической энергосистемы может привести к занижению размера системы.
«В домах на одну семью наиболее выгодным решением является увеличение размеров солнечной фотоэлектрической системы. В больших зданиях 100% самопотребление является наиболее экономичной альтернативой. С другой стороны, рентабельность не упадет из-за избыточной доходности», — говорит исследователь Антти Косонен.
В статье в журнале Applied Energy «Технико-экономическая жизнеспособность концепций накопления энергии в сочетании с бытовой солнечной фотоэлектрической системой: Тематическое исследование в Финляндии» сравнивалась рентабельность фотоэлектрических систем, работающих при чистом измерении, с рентабельностью солнечных батарей, подключенных к физическим или виртуальным хранилищам. Исследователи пришли к выводу, что наиболее выгодным вариантом будет продажа излишков электроэнергии в сеть.
«Было обнаружено, что добавление физического аккумулятора энергии к энергосистеме увеличивает самодостаточность исследуемых домов с 20 до 30 процентных пунктов», — заявили ученые. «Пиковая мощность солнечной фотоэлектрической установки оказалась существенным фактором, определяющим величину увеличения самообеспечения за счет использования аккумуляторной батареи, причем это увеличение было выше для более крупных солнечных фотоэлектрических установок».
«Однако, учитывая текущие цены на электроэнергию в Финляндии, развертывание литий-ионных аккумуляторов для жилых помещений в настоящее время экономически нецелесообразно. Повышение цен на импорт электроэнергии, среди которых стоимость передачи является наиболее значительной и постоянно растет, повысит рентабельность инвестиций в физические аккумуляторные батареи», — считают ученые.