Dezvoltatorul de proiecte de energie verde din Moldova, compania Wind Rise Plus, construiește primul parc fotovoltaic de tip East-West (EST-VEST) din Moldova. Proiectul este o centrală fotovoltaică cu o capacitate de 3.3 MW DC și 2.5 MW AC. Compania a anunțat că proiectul se află în prima fază de construcție – montajul structurilor de susținere – și se pregătește pentru punerea în funcțiune în primăvara acestui an.

“Centrala de tip Est-Vest este semnificativ mai compactă decât o centrală fotovoltaică clasică, ceea ce reduce suprafața de teren necesară pentru desfășurarea instalației“, potrivit lui Vlad Pușca, CEO Wind Rise Plus. De asemenea, el afirmă că această configurație optimizează captarea radiației solare și conduce la o eficiență energetică sporită.

Pentru că la această oră nu avem disponibile și alte informații despre centrala fotovoltaică, am decis să facem un studiu caz pe segmentul de performanță a unui parc fotovoltaic de tip Est-Vest comparativ cu un parc fotovoltaic tradițional sau clasic, cu înclinare sudică, bazându-ne pe puterea instalată de 3,3 MW.

Pentru a evalua performanța, am simulat producția anuală de energie a unei centrale fotovoltaice de 3,3 MW DC / 2,5 MW AC în zona de centru a Moldovei, comparând două configurații: una cu panouri orientate clasic spre sud și alta de tip East-West (panouri înclinate ușor, jumătate spre est, jumătate spre vest).

​În proiectele de parcuri fotovoltaice, există adesea o diferență între puterea instalată în panouri (DC) și puterea nominală a centralei în curent alternativ (AC), datorită factorului de dimensionare al invertorului (CINV). Acest factor reprezintă raportul dintre puterea nominală AC a invertorului și puterea instalată DC a panourilor fotovoltaice.​

Valori tipice pentru CINV se situează în intervalul 0,83 – 1,25, însă, din considerente de eficiență economică, se recomandă adesea un factor de dimensionare mai mare de 1.

Aplicând aceste informații la un parc fotovoltaic orientat est-vest cu o putere instalată de 3,3 MWp, puterea nominală AC ar putea varia în funcție de factorul de dimensionare ales:​

• CINV = 1: Puterea AC = 3,3 MWp × 1 = 3,3 MW​
• CINV = 1,2: Puterea AC = 3,3 MWp × 1,2 = 3,96 MW​
• CINV = 0,8: Puterea AC = 3,3 MWp × 0,8 = 2,64 MW​

Astfel, pentru un parc fotovoltaic de 3,3 MWp, puterea nominală AC ar putea varia între 2,64 MW și 3,96 MW, în funcție de factorul de dimensionare al invertorului ales. Alegerea unui factor de dimensionare adecvat depinde de strategia de proiectare și de obiectivele de eficiență și cost ale proiectului.

Rezultate anuale estimate: În cazul orientării sudice (cu unghi optim ~30°), sistemul produce ~1320 kWh/kW_DC/an (echivalent ~4,36 GWh/an pentru 3,3 MW_DC) fără limitare AC. Orientarea East-West (cu unghi redus ~10°–15°) are o producție anuală cu ~10–15% mai mică, în jur de 1120–1180 kWh/kW/an (aprox. 3,7–3,9 GWh/an pentru 3,3 MW_DC). Diferența se datorează faptului că panourile sudice captează mai bine soarele de la prânz, în timp ce cele East-West primesc mai puțină radiație directă la prânz (dar mai mult dimineața și seara).

Repartiția lunară a energiei produse (valori medii simulate în MWh pe lună pentru întregul sistem 3,3 MW_DC / 2,5 MW_AC):

Sistemul orientat spre sud are producție mai mare în lunile de vară (grație incidenței optime la prânz), pe când sistemul East-West are o distribuție mai echilibrată, cu diferențe mai mici între producția de dimineață/seară și cea de la prânz. În total, sistemul sudic generează cu ~10-15% mai mult AC pe an decât cel East-West, în condițiile aceleiași capacități DC instalate.

Comparația suprafeței de instalare necesare

Un avantaj important al configurării East-West este utilizarea mai eficientă a spațiului. Datorită înclinației reduse (~10–15°) și a montajului panourilor spate în spate (est și vest) pe aceeași structură, densitatea de panouri pe suprafață crește semnificativ. Practic, se pot instala cu ~30% mai multe panouri pe aceeași suprafață comparativ cu orientarea sud clasică, unele studii indicând chiar posibilitatea dublării numărului de panouri per metru pătrat. Motivul este eliminarea umbrelor dintre rânduri: la sistemele sudice, rândurile înclinate la 25–35° necesită spații mari între ele pentru a nu se umbri reciproc, pe când la East-West, unghiul mic face ca umbrirea între rânduri să fie practic anulată.

Suprafața estimată necesară:

• Configurație sudică: ~4,0–5,0 hectare pentru 3,3 MW_DC. (Aceasta corespunde unei densități de ~0,7–0,8 MW_DC/ha, tipică pentru panouri fixe la ~30° în latitudini medii).
• Configurație East-West: ~2,5–3,0 hectare pentru 3,3 MW_DC. Densitatea crește la ~1,1–1,3 MW_DC/ha datorită așezării compacte. Conform surselor, în aceeași suprafață se pot monta cu ~30–100% mai multă putere instalată folosind sistem East-West, ceea ce susține reducerea suprafeței totale necesare.

Pentru comparație clară:

(Valorile pot varia în funcție de tehnologii, distanțe de acces, eficiența panourilor etc.)

Așadar, centrala East-West necesită cu circa 30-40% mai puțin teren pentru aceeași putere instalată, ceea ce poate reduce costurile de achiziție sau închiriere a terenului și impactul asupra mediului (mai puțină suprafață ocupată).

Analiza output-ului DC și AC pentru ambele configurații

Profilul de putere DC instantanee diferă semnificativ între cele două sisteme. În zilele însorite de vară, un sistem sudic de 3,3 MW_DC va atinge un vârf de producție DC la orele prânzului, posibil depășind capacitatea AC de 2,5 MW (inverterele vor limita outputul la 2,5 MW_AC, deci apare clipping – pierderea energiei excedentare). În schimb, la sistemul East-West de aceeași capacitate DC, curba de producție este mai lată și mai plată: puterea DC este mai mică la prânz, dar mai mare dimineața devreme și după-amiaza târziu. Astfel, vârfurile DC sunt aplatizate, rar atingând limita de 2,5 MW_AC.

Energie DC vs AC pe parcursul anului:

• Configuratie sudică: Energia brută produsă de panouri (DC) pe an este ~4,36 GWh. Din aceasta, o mică parte (1–5%) nu poate fi injectată în rețea din cauza limitării la 2,5 MW_AC (pierderi prin clipping la prânz). Estimativ, energia livrată în AC este în jur de 4,2–4,3 GWh/an, deci foarte aproape de producția DC totală (pierderi modeste datorită raportului DC/AC ~1,32).
• Configurație East-West: Energia DC anuală este mai mică (~3,8–3,9 GWh, cum s-a menționat), însă inversorul operează aproape fără pierderi de clipping. Vârfurile de putere sunt mai joase și se încadrează sub 2,5 MW pe aproape toată durata zilei. Prin urmare, energia AC livrată este aproape egală cu energia DC generată, ~3,7–3,8 GWh/an. Practic, aproape 100% din energia DC este utilizată la ieșirea AC, datorită armonizării mai bune a curbei de producție cu capacitatea inverterului.

În termeni de factor de capacitate AC (raport între energia AC livrată și capacitatea AC maximă timp de un an), sistemul East-West poate chiar depăși ușor sistemul sudic. Deși are mai puțină energie totală, utilizează invertoarele mai uniform. Spre exemplu, factorul de capacitate AC pentru configurația sudică ~(~19%) poate fi ușor limitat de pierderile de vârf, pe când la East-West poate fi similar sau marginal mai mic, dar fără suprasarcină la prânz.

Un alt aspect tehnic: împărțirea panourilor est/vest pe același invertor nu cauzează pierderi mari suplimentare. Studiile arată că un string mixt est-vest bine proiectat poate genera peste 98% din energia unui sistem cu MPPT separate pentru est și vest – deci penalizarea din neuniformitatea iluminării este minimă. Totuși, se asigură de obicei că numărul de panouri est și vest este egal și unghiul e mic (~15°) pentru a echilibra curentul prin MPPT.

Comparativ, output AC instantaneu: Sistemul sudic va avea un singur vârf pronunțat (~2,5 MW la prânz, platou prin limitare) și scade puternic în orele de dimineață și seară. Sistemul East-West va avea două vârfuri moderate: unul în cursul dimineții (când panourile est ating maximul, iar cele vest produc moderat) și altul spre după-amiază (situație inversă). La prânz, puterea combinată poate fi sub vârful maxim, rezultând un profil „turtit”. Aceasta se traduce printr-o livrare de putere mai constantă pe parcursul zilei și o reducere a puterii de vârf la jumătate de zi.

Avantaje și dezavantaje tehnice/economice ale fiecărui sistem

Configurația Sud (panouri fixe orientate la Sud, ~30°):

• Avantaje tehnice:
  • Producție maximă per kW instalat: Captând soarele direct la orele de amiază, panourile sudice produc cea mai mare energie totală anuală (cu ~10-15% mai mult față de E-W pentru aceeași putere instalată.
  • Simplicitate: Configurație tradițională, bine cunoscută. Întreținere și proiectare relativ simple (toate panourile cu aceeași orientare).
  • Autocurăţare mai bună: Unghiul mai mare (30°) ajută la scurgerea apei și la alunecarea zăpezii sau a depunerilor de praf. Panourile la 30° se curăță ușor cu ploaia, necesitând mai rar intervenții manuale de curățare, comparativ cu panouri aproape plate.
• Dezavantaje tehnice:
  • Vârf de producție concentrat: Energia se produce predominant între orele 11-15, ceea ce poate duce la supra-sarcină locală a rețelei la prânz și la pierderi prin clipping (dacă invertoarele sunt subdimensionate față de DC). În afara orelor de vârf, producția scade rapid.
  • Necesitatea spațiului între rânduri: Pentru a evita umbrirea, rândurile de panouri sudice trebuie distanțate (distanța depinzând de unghi și latitudine). Acest reduce densitatea de instalare – o parte din teren rămâne neacoperit de panouri, diminuând utilizarea terenului.
  • Impact eolian: Panourile înclinate mai abrupt opun o rezistență mai mare la vânt. Structurile sudice trebuie bine ancorate; pe acoperișuri plane necesită balast suplimentar. Sunt mai vulnerabile la vântul puternic comparativ cu unghiurile joase ale sistemelor E-W.
• Avantaje economice:
  • Energie produsă mai mare: Mai multe MWh/an înseamnă venituri mai mari din vânzarea energiei (sau economie mai mare, în cazul autoconsumului), la aceeași investiție în panouri. Astfel, randamentul investiției per kW instalat poate fi mai bun în termeni de producție.
  • Tehnologie și instalație standard: Multe componente (structuri de montaj, algoritmi de invertor) sunt optimizate pentru sisteme sudice, posibil reducând costurile de proiectare și riscurile de implementare.
  • Întreținere ușor mai redusă: Unghiurile mai mari pot necesita mai puțină curățare manuală, pot evita acumularea excesivă de murdărie sau apă pe suprafața panourilor.
• Dezavantaje economice:
  • Teren mai mare: Pentru aceeași capacitate, o centrală sudică ocupă mai mult teren (costuri mai mari cu achiziția/închirierea terenului și cu amenajarea – împrejmuire, lucrări) comparativ cu E-W.
  • Inverter supradimensionat sau pierderi: Pentru a evita pierderile la vârf, dezvoltatorul poate alege invertoare mai mari (mai costisitoare) sau să accepte o pierdere de energie. Ambele opțiuni au impact economic: fie crește costul capital (CAPEX) dacă pun invertor de >2,5 MW_AC, fie scade ușor venitul din cauza energiei neinjectate.
  • Profil de producție suboptimal pentru consum propriu: Dacă energia este folosită local, un sistem sudic poate livra exces la prânz (când consumul poate nu e la maxim) și mai puțin dimineața/seara (când consumul poate fi ridicat, ex. firme care încep activitatea dimineața devreme sau funcționează până seara). Astfel, fără stocare sau vânzare, o parte din energie poate fi irosită sau vândută la preț mic.

Configurația East-West (panouri înclinate ~10–15° spre Est și Vest):

• Avantaje tehnice:
  • Producție mai uniformă zilnic: Graficul de generare este întins – panourile est produc mult de la răsărit până la prânz, cele vest de la prânz până la apus, asigurând un aport energetic mai constant de-a lungul zilei. Vârful de prânz este redus și “lățit”, ceea ce scade stresul pe rețea.
  • Utilizare optimă a invertorului: Datorită curbei plate, invertorul de 2,5 MW este aproape întotdeauna sub sarcină maximă, fără perioade de inactivitate dimineața/seara. Factorul de utilizare al invertorului crește, eventual permițând chiar creșterea raportului DC/AC peste 1,3 fără pierderi mari.
  • Fără auto-umbrire: Prin design, panourile East-West nu își fac umbră unele altora, eliminând pierderile de radiație difuză blocate de rândurile din față.
  • Rezistență mai bună la vânt: Înclinația mică (ex. 15°) scade drastic presiunea vântului pe panouri. Astfel, structurile pot fi mai ușoare, necesită mai puțin balast sau ancorare (avantajos pe acoperișuri plate sau terenuri expuse la vânt).
  • Posibilitate de supra-dimensionare DC: Dacă rețeaua permite doar 2,5 MW AC, se pot instala mai mulți MW DC peste 3,3 (ex. 4 MW_DC) pentru a crește energia totală, știind că oricum vârful AC va fi limitat. Curba E-W suportă mai bine acest surplus de panouri, evitând pierderi mari. Într-un studiu, un design E-W a permis conectarea a 8 kW panouri la un invertor de 3 kW (raport >2.6) menținându-se în limite acceptabile. Acest lucru ar fi imposibil cu toate panourile spre sud fără pierderi masive.
• Dezavantaje tehnice:
  • Producție totală anuală mai mică: Orientarea non-optimală duce la captarea sub-optimală a razelor solare la prânz. Energia anuală generată per kW scade cu ~10-15% față de orientarea sud.
  • Unghi mic – potențial acumulare murdărie/zăpadă: La 10-15°, panourile încă permit scurgerea apei (unghiul minim recomandat pentru auto-curățare e ~10°, dar totuși depunerile se pot evacua mai greu decât pe un panou la 30°. În climate cu ninsori, zăpada se topește mai lent. Acest aspect impune monitorizare și eventuale operațiuni de curățare în plus pentru a menține randamentul.
  • Complexitate structurală: Panourile back-to-back pot necesita sisteme de prindere diferite față de cadrul clasic. Totuși, multe sisteme prefabricate există pe piață pentru montaj dual (est-vest), deci impactul nu este major.
• Avantaje economice:
  • Economii de teren și infrastructură: Necesită mai puțin teren (după cum s-a cuantificat ~30-40% economie). Costuri mai mici cu terenul, drumurile de acces interne, împrejmuirea și întreținerea vegetației (mai puțină suprafață de cosit, de ex.).
  • Structură și instalare potențial mai ieftine per MW: Faptul că două panouri împart același cadru (în “A-frame”) poate reduce materialele per panou instalat. De asemenea, contrabalansarea eoliană mai redusă poate scădea costul fundațiilor sau balastului.
  • Integrare mai bună în rețea: Un profil de producție “blând” poate evita costuri ascunse legate de limitări de export impuse de operator (uneori, pentru centrale cu vârfuri mari se cer sisteme de reducere a vârfului sau se aplică tarife de dezechilibru). Un sistem care nu creează spike-uri la prânz va evita eventuale penalități sau costuri de echipamente de limitare.
  • Creșterea autoconsumului: Dacă centrala alimentează consumatori locali (uzină, cartier), orientarea E-W asigură energie disponibilă și dimineața și după-amiaza târziu, reducând necesarul de energie din rețea în acele intervale. Economiile realizate astfel pot fi mai mari decât valoarea unei producții ușor crescute la prânz, când oricum consumul intern poate fi depășit. Studiile arată că în comunități energetice, layout-ul E-W aduce beneficii prin sincronizarea mai bună cu cererea și creșterea energiei auto-consumate.
• Dezavantaje economice:
  • Producție mai mică per investiție: La același număr de panouri (3,3 MW_DC), veniturile din vânzarea energiei pot fi ~10% mai mici anual vs. sistemul sudic, din cauza producției reduse. Pentru a obține aceeași energie anuală ca un sistem sudic, ar trebui instalate ~10-15% capacitate DC în plus (adică costuri inițiale mai mari în panouri, structuri).
  • Costuri de operare ușor crescute: Posibilitatea de murdărire mai rapidă poate implica operațiuni de curățare periodice puțin mai dese. În zone cu zăpadă, poate fi nevoie de degajare manuală a zăpezii dacă persistența afectează producția. Aceste costuri O&M sunt însă moderate și pot fi contrabalansate de alte economii (ex. mai puțină suprafață de supravegheat și întreținut).
  • Valoare reziduală: Dacă se schimbă destinația, un parc E-W poate fi mai puțin atractiv pentru o conversie la sistem tracker sau altceva, însă acesta este un aspect minor pe termen lung de 20-25 ani.

Utilizarea terenului: Configurația East-West iese în evidență prin eficiența spațială. După cum s-a arătat, densitatea energetică (MWh/an per hectar) este mai mare la sistemul E-W, datorită numărului sporit de panouri pe hectar și a profilului prelungit de generare. Chiar dacă fiecare kW produce puțin mai puțin, pe ansamblu se obțin mai multe MWh pe hectar comparativ cu un parc sudic. Unele surse raportează creșteri de ~30% a densității de energie per m² pentru E-W. Aceasta înseamnă că terenurile mai mici pot găzdui capacități fotovoltaice mai mari cu orientarea dublă est-vest. În contextul Republicii Moldova, unde identificarea terenurilor potrivite poate fi o provocare, o astfel de eficiență sporită este un atu important.

Costuri investiționale (CAPEX): Reducerea suprafeței se traduce direct în costuri mai mici la capitolul teren și amenajare (fundații, nivelare). De asemenea, densitatea mai mare implică cablu DC mai scurt total (distanțe mai mici între panouri și invertoare), deci economie la cablare. Pe de altă parte, un sistem E-W ar putea necesita un număr puțin mai mare de panouri pentru aceeași producție țintă, însă prețul panourilor fotovoltaice a scăzut semnificativ, făcând viabilă supra-dimensionarea moderată. Economiile la infrastructură și teren pot compensa costul panourilor suplimentare. Totodată, dacă se dorește maximizarea energiei în limita a 2,5 MW_AC, E-W permite adăugarea de panouri extra (ex. până la 4 MW_DC) crescând producția anuală fără a mări costul părții de evacuare AC. Acest lucru îmbunătățește factorul de capacitate și veniturile cu investiție incrementală redusă – panourile suplimentare (relativ ieftine) aduc energie în plus, fără a cumpăra invertoare noi sau a extinde racordul.

Costuri de operare (OPEX): Ambele sisteme au costuri similare de operare (paza sitului, mentenanță invertoare, curățare panouri). Sistemul sudic implică monitorizarea unei suprafețe mai mari – cost potențial ușor mai ridicat la paza perimetrală și întreținerea vegetației. Sistemul E-W poate necesita ușor mai multă atenție la curățarea panourilor (unghi mic). Per total, OPEX-ul diferă marginal. Avantajul E-W de a livra putere mai uniform poate reduce solicitarea transformatoarelor și echipamentelor de conectare la rețea, potențial mărind durata lor de viață (deși acest efect economic e dificil de cuantificat pe termen scurt).

Integrarea în rețea: Din perspectiva operatorului de rețea, un parc East-West de 2,5 MW_AC are un profil de producție mai prietenos – nu impune vârf brusc de 2,5 MW la prânz, ci poate se menține în jur de 1,5–2 MW pe o durată mai lungă în timpul zilei. Aceasta ușurează absorbția energiei în rețeaua locală și ar putea reduce necesitatea de investiții în echipamente de compensare a variațiilor (de exemplu, mai puține probleme de supratensiune la amiază). Economic, acest lucru s-ar traduce în reducerea riscului de restricții de livrare impuse de operator, deci venituri mai sigure pentru proiect.

Concluzie asupra costurilor: Dacă terenul disponibil este o constrângere majoră sau dacă profilul de consum preferă energie distribuită pe toată ziua, soluția East-West devine foarte atractivă tehnic și economic. Ea permite instalarea aceleiași puteri pe teren mai mic și oferă beneficii operaționale (fără penalizări semnificative în eficiență). Pe de altă parte, dacă obiectivul este maximizarea energiei totale și terenul nu este o problemă, o configurare sudică clasică poate livra ceva mai multă energie per MW instalat și are o simplitate inerentă. În practică, analiza de față arată că sistemele East-West pot fi o opțiune optimă în Moldova pentru instalații comerciale peste 1 MW, datorită inovației în design și a avantajelor pe termen lung (stabilitate, compactitate), confirmate și de estimările tehnice ale Wind Rise Plus.

Pentru o privire de ansamblu, prezintăm mai jos principalele elemente comparative între cele două configurații:

Performanță energetică anuală (3,3 MW_DC / 2,5 MW_AC, centrul MD):

(* Calculat raportat la 2,5 MW AC)

Utilizare teren și instalație:

Avantaje/Dezavantaje cheie:

Alegerea între un sistem fotovoltaic orientat sudic și unul East-West depinde de prioritățile proiectului. Dacă scopul principal este obținerea celui mai mare volum de energie posibil pe an și terenul nu este o constrângere, configurația clasică spre sud oferă un ușor avantaj în producție și simplitate. Pe de altă parte, dacă se dorește o utilizare eficientă a spațiului, o livrare mai constantă a energiei și o integrare mai bună în rețea, atunci sistemul East-West devine superior. Wind Rise Plus evidențiază aceste aspecte inovatoare, arătând că o centrală East-West poate fi o soluție optimizată pentru condițiile Moldovei, cu beneficii atât tehnice, cât și economice pe termen lung.