Новини / Технології     20 лютого 2019 10:02

$1600 та 4-річна окупність: переваги автономної фотовольтачної системи зрошення

Автономні фотовольтаїчні системи можуть стати рішенням при запровадженні зрошувального землеробства.

  • За останні 25 років площа сухої та дуже сухої зони в Україні зросла на 7%.
  • Із 31 млн га ріллі близько 60% (18,65 млн га) належать до площ з дефіцитом вологого забезпечення. А близько 3 млн га угідь степової зони — землі з критичним дефіцитом.
  • За той самий час загальна зрошувана площа скоротилася до 487 000 га.
  • Гарною новиною є те, що за останні 15 років площі під краплинним зрошенням з нульової позначки зросли до 75 000 га.
  • Тож як здешевити експлуатацію зрошувальних систем і зробити їх автономними?

Ціна енергії

Зменшення площі сільськогосподарських угідь під зрошенням на тлі кліматичних змін і розширення посушливої зони в Україні, що відбувається останніми роками, має багато причин. Можна назвати і недостатність фінансування робіт з підтримання у робочому стані іригаційної системи України, зношений парк обладнання магістральних насос­них станцій тощо.

Але, мабуть, найболючішим питанням є висока вартість самих зрошувальних систем і витрат на їх експлуатацію.

Особливо це питання загострилося минулого року, коли тарифи на воду для поливу угідь зросли у порівнянні з рівнем 2017-го на 35%. У середньому по країні тариф становив 1,2 грн/куб. м води. Дорожче за всіх сплатили за зрошення в Одеській області — 1,8 грн/куб. м. Втім, різниця у тарифах залежно від висоти, на яку підіймали воду для подачі у систему, могла бути майже двократною.

Єдине, що поєднало всі тарифи, — висока питома вага енергетичних витрат. За даними фахівців, на 75–80% тарифи були сформовані цінами на електро­енергію.

Крім того, варто врахувати, що навіть за готовності господарства сплачувати рахунки у низці випадків підключити дощувальні чи дренажні системи проблематично — ділянки розташовані на великій відстані від ліній електроструму. Підключення коштує дуже дорого, а у деяких випадках воно взагалі неможливе.

Втім, існує рішення, що дозволяє одночасно розв’язати обидві проблеми, — це нестаціонарні фотовольтаїчні системи, які забезпечують електрикою насоси для подачі води.

Сособливості

Ми постійно моніторимо закордонний досвід використання сонячних панелей у різних сферах і зараз бачимо, що фотовольтаїчні системи стають доволі популярними саме в аграрній індустрії. Зокрема, йдеться і про забезпечення енергією зрошувальних установок.

Поштовхом для розповсюдження технології стала поява на ринку частотних перетворювачів

Особливо це стосується ферм із виробництва органічної або екопродукції — адже у такому випадку власник може зробити використання відновлювальних джерел енергії конкурентною перевагою (застосування повного екоциклу виробництва).

Своєрідним поштовхом для розповсюдження вказаної технології стала поява на ринку окремого спеціального обладнання — сонячних частотних перетворювачів, які пристосовані для роботи з електродвигунами, що зокрема встановлені й у насосах для води.

Це дозволило значно знизити загальну вартість сонячних установок для поливу в порівнянні з традиційними системами фотовольтаїчної генерації.

Переваги

Перша з переваг систем, які пропонуються фермерам, — універсальність. Ми реалізували два проекти сонячних установок для поливу культур у господарствах Київської області, обидва підприємства встановлювали їх для краплинного зрошення плантацій малини. Площа під зрошенням була невелика — 5 га і 2 га.

Але це не означає, що таке устаткування не може використовуватися в інших системах поливу — все залежить від потреб фермера, тобто від встановленої потужності сонячних фотомодулів. Є лише одна умова — насос повинен бути трифазним.

Фермер може переносити станцію з однієї ділянки на іншу. На розгортання згортання потрібен лише тиждень

При цьому безумовною перевагою є те, що для встановлення і використання нашого обладнання не потрібні спеціальні дозволи. Крім того, ми позиціонуємо такі системи виключно для внутрішніх потреб господарства у забезпеченні електроенергією зрошувальної системи — тобто установка ніяк не пов’язана із зовнішніми мережами електропередачі та просто не пристосована для цього (про що трохи пізніше). Таким чином, у власника господарства немає жодної потреби проходити довгу і складну процедуру отримання «зеленого» тарифу на продаж електроенергії.

До інших переваг я можу віднести повну автономність устаткування — воно самодостатнє і дає можливість поливу культур вдалині від ліній електропередачі. До того ж все обладнання мобільне — легко монтується і демонтується. Тобто щороку фермер може переносити станцію з однієї ділянки на іншу залежно від потреб. Немає необхідності за величезні кошти проводити окрему лінію електропередачі до насоса. Загалом, як свідчить досвід, на розгортання/згортання станції потрібен лише тиждень. Під час зимового сезону обладнання демонтується і зберігається на складі, не зазнаючи пошкоджень від погодних негараздів.

Станція може працювати з будь-яким джерелом води і будь-яким трифазним насосом

До того ж станція може працювати з будь-яким джерелом води (свердловина чи відкрите водоймище) і сумісна з будь-яким типом трифазного насосу. І, нарешті, як перевагу можна назвати екологічність станції — посіви менше зазнають впливу вихлопних газів від роботи двигунів внутрішнього згоряння.

Втім, остання перевага дещо відносна — ми радимо комплектувати станцію окремим незалежним джерелом струму у вигляді бензинового або дизельного генератора. Попри всі переваги сонячна генерація має нестабільний характер — не генерує енергію вночі, її потужність зменшується за наявності хмар тощо. За нашими розрахунками, розподіл навантаження буде таким: 83% електроенергії генерується сонячними панелями та 17% — за рахунок незалежного джерела струму.

Нас часто запитують про можливість об’єднання сонячної станції з вітровою установкою (замість генератора). Та попри всю нашу прихильність до відновлюваних джерел енергії ми проти такого поєднання із суто комерційних міркувань. Адже вітер — ще більш ненадійне джерело, ніж сонце. Якщо сонячну генерацію ще можна спрогнозувати впродовж доби, то надходження електроенергії від малої вітрової установки передбачити просто неможливо.

Автономне краплинне зрошення на сонячній енергії

Разові інвестиції – $1600 на 1 гау розрахунку 20 куб. м води на 1 га на добу

Обладнання – фотомодулі, частотний перетворювач, резервний дизельний або бензиновий генератор, перемикач «сонячні модулі/генератор», трифазний насос. Понад вісім годин ефективної роботи на добу. 87% енергії поступає від сонячних модулів при 12-годинному поливі

Строк повної окупності – за рахунок економії дизельного пального або бензину для генератора — чотири роки.

Вартість і окупність

Ще однією перевагою установок такого типу є їх масштабованість — кількість модулів і потужність власник господарства обирає залежно від своїх потреб.

Наведу приклад розрахунку вартості системи автономного водопостачання та зрошення на основі двох головних елементів — фотомодулів (сонячних панелей) і частотного перетворювача, яка розрахована на подачу 20 куб. м води для поливу 1 га на добу.

Розмір разових інвестицій  у нашу станцію становитиме $1600 на 1 га 

Як вже було зазначено, частотний перетворювач знижує загальну вартість — адже у традиційних фотовольтаїчних системах встановлюються більш дорогі інвертори (які необхідні в разі продажу струму завданої частоти і напруги у зовнішню мережу за «зеленим» тарифом). Простота системи зумовлює порівняно низький рівень цін на інше обладнання, проектні, інсталяційні роботи та обслуговування.

Розмір разових інвестицій у нашу станцію становитиме $1600 на 1 га при вказаному дебеті води. Це в рази менше вартості підведення електромережі у віддалені райони.

Окупність настає вже через чотири сезони використання. Але тут треба внести уточнення: розрахунок окупності робився лише з урахуванням економії пального для генератора (якщо робити автономну систему поливу без підключення до лінії електромережі).

Фермер може переносити станцію з однієї ділянки на іншу. На розгортання/згортання потрібен лише тиждень

Якщо у розрахунок окупності закладати витрати на підключення до віддаленої лінії електропередачі або втрати врожаю внаслідок відсутності зрошування, то окупність можна вважати майже миттєвою.

На думку самих аграріїв, такі станції підходять для будь-якого типу господарств і перш за все можуть використовуватися для ягідних культур, також вони перспективні для поливу саді. Втім, якихось особливих обмежень за напрямами використання не існує.

ТЕКСТ: Олександр Ковпак, технічний директор компанії «Атмосфера»

ФОТО: shutterstock

Читайте також