Весь мир, и наша страна в том числе, стремится к развитию и использованию возобновляемых источников энергии. Причин тому несколько: во-первых, солнце, вода и ветер — это неисчерпаемые и доступные ресурсы, во-вторых, они экологичные и безопасные, и в-третьих, они способствуют достижению Украиной независимости от импортного топлива.
Корреспонденты "Сегодня" побывали на строительстве солнечной электростанции в селе Трифоновка Херсонской области — это порядка 30 гектаров старого колхозного пастбища, которое превратилось в высокотехнологичный объект, собирающий урожай лучей и преобразующий его в переменный ток, который потом питает квартиры и дома.
"Скелет". Алюминий дороже черного металла, но гораздо надежнее
КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА
Говоря о солнечных батареях, мы подразумеваем фотоэффект — процесс, при котором вещество испускает электроны под действием света или электромагнитного излучения. Годом начала эры солнечной энергетики принято считать 1883-й: именно тогда американец Чарльз Фриттс создал первый фотоэлектрический солнечный элемент. А основные законы, описывающие эти процессы, появились еще позже — на рубеже ХІХ —ХХ веков, когда физик Александр Столетов установил эмпирическую связь между величиной фототока и световым пакетом, падающим на образец. И лишь в 1905-м Альберт Эйнштейн разработал основы общей теории фотоэффекта, за что в 1921 году получил Нобелевскую премию. Эти исследования стали одними из первых в истории новой науки — квантовой механики.
Принцип фотоэффекта прост: частицы солнечного света (фотоны) ударяются в какую-то поверхность, например металл, после чего делятся энергией с электронами, заставляя их покидать свои орбитали.
Дальше включается фотовольтаический эффект: при бомбардировке фотонами некоторых веществ (полупроводников вроде кристаллов кремния) электроны поглощают энергию, высвобождаются и в свободном виде перемещаются под действием внутреннего электрического поля к аноду. Положительный заряд идет на катод. Все это — о
снова науки под названием "фотовольтаика", которая и занимается аспектами превращения солнечного света в электроэнергию. Несмотря на внешнюю простоту процесса, исследования длятся до сих пор: ученые проверяют разные материалы и создают новые, чтобы получать больше электричества с меньшей площади.
ФЭМ. Лучше всего работает в демисезон, меньше греется
СОЛНЕЧНАЯ ФЕРМА
Трифановская солнечная электростанция когда-то была огромным пастбищем, где в советские времена выпасали коров. Впрочем, к моменту подготовки площадки оно уже было заброшенным, поросшим колючими бурьянами. Перед началом строительства, вспоминает руководитель проекта со стороны генподрядной компании ВИРА
Андрей Сушко, пастбище и вовсе напоминало огромное болото. Чтобы завезти сюда панели, стройматериалы и прочее оборудование, пришлось ремонтировать дорогу, иначе фуры могли и не пройти. Теперь здесь "пасутся" стройные ряды фотоэлементов.
Территория будущей станции обнесена забором. Сразу за воротами — вагончики охраны и строителей. Перед ними отсыпаются два щенка — мальчик и девочка. Они родились прямо здесь, с началом строительства, да так и остались: охраняют территорию, оглашая степь заливистым лаем, лишь только завидев чужаков. За ними, под открытым небом — временный склад материалов.
Чуть дальше стоит светлое строение — это будущий диспетчерский пункт. Пока там пусто, голые стены, но вскоре он заполнится серверными шкафами и компьютерами.
Панели. Приехали сюда в таких палетах
— Будущая станция — это земельный участок, 30,6 гектара земли, которые мы взяли в аренду на 25 лет, — говорит менеджер проекта по строительству Трифановской СЭС Николай Трефилов. — Установленная мощность — 10 мегаватт, которые мы будем выдавать в подстанцию "Трифоновская 150/35/10 кВ", находящуюся на противоположной стороне одноименного села. Как основное оборудование используем солнечные панели производства JA Solar. Эта компания входит в пятерку лидеров по производству панелей в мире по рейтингу Tier 1 от Bloomberg. Панели к нам ехали из Китая больше месяца по морю, доставляли их в порт Одессы в 45 контейнерах. Сюда их завозили фурами, 45 фур соответственно.
Херсонскую область и конкретно этот участок выбрали по нескольким причинам: во-первых, здесь один из самых высоких уровней инсоляции (облучение земной поверхности солнечными лучами) в стране. Во-вторых, Трифановская СЭС для ДТЭК — это пилот, который по стратегии развития должен заработать уже в 2017 году. Потому компания купила готовый проект у французской компании BETEN INGENIERIE SAS: те уже получили землеотвод, договорились с местными властями и провели подготовительные работы. Отсюда и необычное название юридического лица — "Трифановка Энержи" — на французский манер, вместо привычного английского "энерджи".
Инвестиции ДТЭК в проект составят порядка 8,1 млн евро. Специалисты компании не исключают, что девелопмент следующих проектов будут делать со старта собственными силами.
Распаковка. Панели готовят к установке на металлоконструкции
ТОЧНАЯ РАБОТА
Чтобы построить солнечную электростанцию, вам понадобятся сваи и металлоконструкции. Сначала специальная машина "вдавливает" сваи в землю, затем монтируются алюминиевые конструкции — они дороже тех, что сделаны из "черного металла", но качественнее, чем, к примеру, на 50-мегаваттной станции в Англии, которую посещали специалисты компании: никакой ржавчины и минимальный износ.
После подготовки можно ставить панели, чем и занимаются загорелые до черноты работники в касках и оранжевых жилетках. Сначала распаковывают палету на 30 фотоэлектрических модулей. Затем из вертикального транспортного положения (жесткость обеспечивает алюминиевая рамка, поэтому панели везут "на ребре") их складируют на палеты в горизонтальном виде, проверяя целостность. Обычно, если нет видимых повреждений, ФЭМ готов к использованию на 99,9%. После чего их монтируют на подконструкцию, которая уже выставлена по всем замерам и готова: малейшее отклонение приведет к тому, что панель не ляжет на свое место.
Установка. Отклонение приведет к тому, что ФЭМ не станет на место
Сам монтаж проводят четыре человека. Они сноровисто переносят панель на "стол" — так называется сборка из 40 панелей по 4 метра в высоту (это оптимальное расположение для этого региона), ставят ее и закрепляют алюминиевыми зажимами-крабами, после чего отправляются за второй. Это дело пары минут. Первый ряд, к слову, завинчивается вручную, поэтому, шутят мужики, они точно знают, сколько болтов прикрутили руками. Вторую панель ставят, тщательно отмеряя расстояние от первой, чтобы создать зазор, который уменьшит парусность всей конструкции (говоря проще, чтобы ветром не сдуло).
С зазорами. Так уменьшают парусность — чтобы ветер не сдувал
Дальше — подключение. Тут все зависит, какую систему вы для себя выбрали. Раньше большинство промышленных солнечных электростанций использовали систему, предусматривающую установку центральных инверторов (инвертор — это устройство для преобразования постоянного тока в переменный, используемый в обычной сети). А небольшие хозяйства монтировали стринговые инверторы (они же — цепочные), которые перерабатывают ток с небольшой площади. Сейчас технологии шагнули вперед, и обслуживание стринговых инверторов и дешевле, и удобнее при той же эффективности.
— В Китае на стринговых инверторах года полтора назад построили станцию мощностью чуть больше 1 гигаватта, — подчеркивает Николай Трефилов.
На Трифановской СЭС тоже используется стринговая система. После установки панелей монтируются лотки для кабелей постоянного тока, каждый из которых промаркирован: с какого стола и на какой стринг они идут. 40-панельный стол состоит их двух стрингов, каждый из которых — это 20 панелей, соединенных между собой в последовательную цепочку. Крайние выходы уже подключаются к кабелям, ведущим к инвертору, — здесь используют стринговые инверторы производства компании АВВ, которые были изготовлены на заводе в Италии. На один такой подключают 10 стрингов, то есть пять столов. Инвертор состоит из трех шкафов: к первому подключаются кабели постоянного тока, второй — собственно инвертор и третий выдает 0,4 кВ напряжения переменного тока на повышающую подстанцию сбора мощности. Повышающих подстанций тут будет восемь, объединенных в два кольца (позволит не останавливать станцию при выходе из строя одной подстанции). Они направляют ток на основную центральную подстанцию, которая уже выводит его во внешнюю энергосистему.
Одна панель выдает 270 ватт электроэнергии по номиналу. По сути, это три 90-ваттные лампочки. Чтобы обеспечить энергией одно домохозяйство, нужно 12 панелей, так что один "стол" сможет поддерживать сразу три частных дома. Сейчас на Трифановке установлено 17 тысяч панелей. Всего же их будет 37 тысяч. В день тут монтируют от 200 до 1000 панелей — впрочем, можно и 2000, лишь бы подготовительные работы были выполнены.
Все панели ориентированы по линии восхода солнца с углом наклона в 30 градусов. Самый эффективный сезон для получения солнечной энергии, кстати, это не жаркое лето, когда батареи прогреваются, — даже сейчас я прикладываю руку и понимаю, что тут легко поджарить яичницу. И, конечно же, не зима, когда их засыпает снегом, а солнце висит низко над горизонтом. Лучший "урожай" СЭС даст в демисезон — когда нет большой жары, но солнце в зените.
Проверка. Все было выверено еще на этапе монтирования, но лишний взгляд не помешает
ПРИРОДА БЕРЕТ СВОЕ
Пока идет строительство, бурьяны медленно, но уверенно отвоевывают свою территорию: перед подготовкой их скосили. Позже, когда все закончится, здесь будет ездить самоходная газонокосилка и подрезать траву. Между тем, в Британии роль газонокосилок выполняют… овцы.
— Такое есть и в Украине, — рассказывает Трефилов. — У меня есть фото с одномегаваттной станции в Запорожской области, там завели стадо баранов, оно ходит и ест траву.
Здесь обойдутся без овец. Впрочем, животных на станции хватает — кроме собак тут встречаются зайцы (один дня три прятался под панелями от лис) и птицы.
Археологических находок на строительстве не было. Хорошо, что не мусорка, смеются строители, вспоминая печальное состояние площадки перед строительством
— Бывает и хуже, — делится Трефилов. — Мы смотрели одну площадку, бывшая воинская часть ПВО, там капониры и лес с мощными многовековыми деревьями. Оборудование уже растащили, а вот что находится в земле, не знает никто…
— Перед строительством на территории воинских частей первыми заходят представители ГСЧС, саперы, а потом уже мы, — подхватывает Сушко.
Инвертор и подстанция. Основные элементы "сбора урожая"
MADE IN UKRAINE
К слову, все оборудование, кроме панелей и инверторов, украинское. Алюминиевые конструкции делают в Броварах, подстанции сбора мощности
— Хмельницкий, центральная подстанция — из Запорожья, кабельные линии одесские, а программное обеспечение создают в Николаеве.
Дорог здесь будет две: одна — кольцевая, вторая — по центру, чтобы обеспечить подъезд к подстанциям. Чтобы не повредить плодородный слой грунта, их сначала укатывают, затем стелят геотекстиль, после чего засыпают щебнем. После окончания срока аренды материалы уберут, текстиль скатают, и земля останется пригодной для сельского хозяйства. Но это будет еще нескоро: сначала станцию достроят, затем все подключат, и чистая энергия вольется в систему, чтобы питать дома.