Солнечные батареи для дома: стоимость комплекта и целесообразность установки

Что такое солнечная батарея

Солнечная батарея (СБ) представляет собой несколько фотоэлектрических модулей, объединенных в одно устройство с помощью электрических проводников.

И если батарея состоит из модулей (которые еще называют панелями), то каждый модуль сформирован из нескольких солнечных элементов (которые называют ячейками). Солнечная ячейка является ключевым элементом, который находится в основе батарей и целых гелиоустановок.На фото представлены солнечные ячейки различных форматов.А вот фотоэлектрическая панель в сборе.

На практике фотоэлектрические элементы используются в комплекте с дополнительным оборудованием, которое служит для преобразования тока, для его аккумуляции и последующего распределения между потребителями. В комплект домашней солнечной электростанции входят следующие устройства:

1. Фотоэлектрические панели – основной элемент системы, генерирующий электричество при попадании на него солнечного света.
2. Аккумуляторная батарея – накопитель электроэнергии, позволяющий обеспечивать потребителей альтернативным электричеством даже в те часы, когда СБ его не вырабатывают (например, ночью).
3. Контроллер – устройство, отвечающее за своевременную подзарядку аккумуляторных батарей, одновременно защищающее аккумуляторы от перезарядки и глубокого разряда.
4. Инвертор – преобразователь электрической энергии, позволяющий получать на выходе переменный ток с требуемой частотой и напряжением.

Схематично система электроснабжения, работающая от солнечных батарей, выглядит следующим образом.Схема довольно проста, но для того, чтобы она эффективно работала, необходимо правильно рассчитать рабочие параметры всех задействованных в ней устройств.

Расчет фотоэлектрических панелей

Первое, что необходимо знать, собираясь рассчитывать конструкцию фотоэлектрических преобразователей (панелей ФЭП), это количество электроэнергии, которое будет потреблять оборудование, подключенное к солнечным батареям. Просуммировав номинальную мощность будущих потребителей солнечной энергии, которая измеряется в Ваттах (Вт или кВт), можно вывести среднемесячную норму потребления электроэнергии – Вт*ч (кВт*ч). А требуемая мощность солнечной батареи (Вт) будет определяться, исходя из полученного значения.

Таблица взята с сайта одного из производителей солнечных панелей.

Налицо несоответствие между суточным потреблением электроэнергии – 950 Вт*ч (0,95 кВт*ч) и значением мощности солнечной батареи – 250 Вт, которая при непрерывной работе должна генерировать в сутки 6 кВт*ч электроэнергии (что намного больше обозначенных потребностей). Но раз уж мы говорим именно о солнечных панелях, то следует помнить, что свою паспортную мощность эти устройства способны развивать только в светлое время суток (примерно с 9-ти до 16-ти часов), да и то в ясный день. В пасмурную погоду выработка электроэнергии также заметно падает. А утром и вечером объем электроэнергии, вырабатываемой батареей, не превышает 20–30% от среднесуточных показателей. К тому же, номинальная мощность может быть получена с каждой ячейки только при наличии оптимальных для этого условий.

Почему номинал батареи 60 Вт, а она выдает 30? Значение 60 Вт производители ячеек фиксируют при инсоляции в 1000Вт/м² и температуре батареи – 25 градусов. Таких условий на земле, а тем более в средней полосе России, нет.

Все это учитывается, когда в конструкцию солнечных панелей закладывается определенный запас мощности.

Теперь поговорим о том, откуда взялся показатель мощности – 250 кВт. Указанный параметр учитывает все поправки на неравномерность солнечного излучения и представляет собой усредненные данные, основанные на практических экспериментах. А именно: измерение мощности при различных условиях эксплуатации батарей и вычисление ее среднесуточного значения.

Идем дальше: зная среднесуточные потребности в электричестве, можно рассчитать требуемую мощность солнечных батарей и количество рабочих ячеек в одной фотоэлектрической панели.

При осуществлении дальнейших расчетов будем ориентироваться на данные уже знакомой нам таблицы. Итак, предположим, что суммарная мощность потребления равна примерно 1 кВт*ч в сутки (0,95 кВт*ч). Как мы уже знаем, нам понадобится солнечная батарея, обладающая номинальной мощностью – не менее 250 Вт.

Предположим, что для сборки рабочих модулей вы планируете использовать фотоэлектрические ячейки с номинальной мощностью – 1,75 Вт (мощность каждой ячейки определяется произведением силы тока и напряжения, которые генерирует солнечный элемент). Мощность 144-х ячеек, объединенных в четыре стандартных модуля (по 36 ячеек в каждом), будет равна 252 Вт. В среднем с такой батареи мы получим 1 – 1,26 кВт*ч электроэнергии в сутки, или 30 – 38 кВт*ч в месяц. Но это в погожие летние дни, зимой даже эти значения можно получить далеко не всегда. При этом в северных широтах результат может быть несколько ниже, а в южных – выше.

Представленные значения – это киловатты, которые можно получить непосредственно с солнечных батарей. Сколько же энергии дойдет до конечных потребителей – это зависит от характеристик дополнительного оборудования, встроенного в систему электроснабжения. О них мы поговорим позже.

Как видим, количество солнечных элементов, необходимых для генерирования заданной мощности, можно рассчитать лишь приблизительно. Для более точных расчетов рекомендуется использовать специальные программы и онлайн калькуляторы солнечной энергии, которые помогут определить требуемую мощность батареи в зависимости от многих параметров (в том числе, и от географического положения вашего участка).

Разновидности фотоэлектрических элементов

С помощью настоящей главы постараемся развеять заблуждения, касающиеся преимуществ и недостатков наиболее распространенных фотоэлектрических элементов. Это упростит вам выбор подходящих устройств. Широкое распространение сегодня получили монокристаллические и поликристаллические кремниевые модули для солнечных батарей.

Так выглядит стандартный солнечный элемент (ячейка) монокристаллического модуля, который можно безошибочно отличить по скошенным углам.

Ниже представлено фото поликристаллической ячейки.

Какой модуль лучше? Пользователи FORUMHOUSE активно спорят по этому поводу. Кто-то считает, что поликристаллические модули работают более эффективно при пасмурной погоде, при этом монокристаллические панели демонстрируют превосходные показатели в солнечные дни.

При этом всегда найдутся оппоненты, которые после проведения практических замеров полностью опровергают представленное утверждение.

Второе утверждение касается срока службы фотоэлектрических элементов: поликристаллы стареют быстрее монокристаллических элементов. Рассмотрим данные официальной статистики: стандартный срок службы монокристаллических панелей составляет 30 лет (некоторые производители утверждают, что такие модули могут работать до 50 лет). При этом период эффективной эксплуатации поликристаллических панелей не превышает 20-ти лет.

Действительно, мощность солнечных батарей (даже с очень высоким качеством) с каждым годом эксплуатации уменьшается на определенные доли процента (0,67% – 0,71%). При этом в первый год эксплуатации их мощность может снизиться сразу на 2% и 3% (у монокристаллических и поликристаллических панелей – соответственно). Как видим, разница есть, но она незначительна. А если учесть, что представленные показатели во многом зависят от качества фотоэлектрических модулей, то разницу и вовсе можно не брать во внимание. Тем более, известны случаи, когда дешевые монокристаллические панели, изготовленные нерадивыми производителями, теряли до 20% своей мощности в первый же год эксплуатации. Вывод: чем надежнее производитель фотоэлектрических модулей, тем долговечнее его продукция.

Многие пользователи нашего портала утверждают, что монокристаллические модули всегда дороже поликристаллических. У большинства производителей разница в цене (в пересчете на один ватт генерируемой мощности) на самом деле ощутима, что делает покупку поликристаллических элементов более привлекательной. Поспорить с этим нельзя, но не поспоришь и с тем, что КПД монокристаллических панелей выше, чем у поликристаллов. Следовательно, при одинаковой мощности рабочих модулей поликристаллические батареи будут иметь большую площадь. Иными словами, выигрывая в цене, покупатель поликристаллических элементов может проиграть в площади, что при недостатке свободного пространства под установку СБ может лишить его так очевидной на первый взгляд выгоды.

Аморфные панели – это еще одна разновидность фотоэлектрических элементов, которые пока не успели стать достаточно востребованными, несмотря на свои очевидные преимущества: низкий коэффициент потери мощности при повышении температуры, способность генерировать электроэнергию даже при очень слабом освещении, относительная дешевизна одного производимого кВт энергии и так далее. А одна из причин низкой популярности кроется в их весьма ограниченном КПД. Аморфные модули еще называют гибкими модулями. Гибкая структура значительно облегчает их установку, демонтаж и хранение.

Выбирая рабочие элементы для строительства солнечных батарей, в первую очередь следует ориентироваться на репутацию их производителя. Ведь именно от качества зависят их реальные рабочие характеристики. Также нельзя упускать из вида условия, при которых будет производиться монтаж солнечных модулей: если площадь, отведенная под установку солнечных батарей, у вас ограничена, то целесообразно использовать монокристаллы. Если недостатка в свободном пространстве нет, то обратите внимание на поликристаллические или аморфные панели. Последние могут оказаться даже практичнее панелей кристаллических.

Приобретая готовые панели от производителей, можно значительно упростить себе задачу по строительству солнечных батарей. Для тех же, кто предпочитает все создавать своими руками, процесс изготовления солнечных модулей будет описан в продолжении настоящей статьи. Также в ближайшее время мы планируем рассказать о том, по каким критериям следует выбирать аккумуляторы, контроллеры и инверторы – устройства, без которых ни одна солнечная батарея не сможет функционировать полноценно. Следите за обновлениями нашей статейной ленты.

На фото изображены 2 панели: самодельная монокристаллическая на 180Вт (слева) и поликристаллическая от производителя на 100 Вт (справа).

О самых популярных альтернативных источниках энергии вы сможете узнать в соответствующей теме, открытой для обсуждения на нашем портале. В разделе, посвященном строительству автономного дома, можно узнать много интересного об альтернативной энергетике и о солнечных батареях, в частности. А небольшой видеосюжет расскажет об основных элементах стандартной солнечной электростанции и об особенностях установки солнечных панелей.

Неотъемлемые элементы солнечных батарей

Солнечная батарея представляет собой не один прибор, как думают многие люди, а несколько деталей, которые в совокупности позволяют преобразовывать солнечную энергию в электрическую.

Комплект солнечной батареи

Рассмотрим, из чего состоит солнечная батарея для дачи комплект:

Солнечные панели

Инвертор

Аккумулятор для солнечных панелей

Кабель для солнечной батареиКак правило, все эти компоненты продаются вместе. Их можно приобрести в специализированных магазинах.

Преимущества и недостатки солнечных батарей

Для начала рассмотрим преимущества установки данной конструкции:

Установка панелей рядом с домом

Монтаж солнечных батарей на кровле

К недостаткам стоит отнести следующие пункты:

Теперь, когда вы знаете, какие преимущества и недостатки имеют солнечные батареи для дачи в комплекте, вы сможете взвесить все «за» и «против», и принять правильное решение.

Виды солнечных панелей

Исходя из типа применяемых для изготовления кремниевых полупроводников, гелиопанели-модули делят на две категории: поликристаллическиемонокристаллические.

Первые имеют форму плоского квадрата с разнохарактерной поверхностью, обусловленной присутствием разнородных кристаллов. Для их изготовления применяют кремниевый расплав. Сначала сырье заливают в специальные формы, затем полученные путем плавления блоки, режут на квадратные пластины. В процессе производства расплавленную кремниевую массу подвергают постепенному охлаждению.

Монокристаллические панели являются более эффективны и производят больше энергии при тех же размерах, но поликристалические панели дешевле Модуль состоит из 36 или 72 поликристаллических пластин. Из набора таких узлов состоит панель. Технология отличается относительной простотой, не предусматривает использования дорогого оборудования и не требует больших финансовых вложений. Минус у этих модулей один — КПД, не превышающий 18%.

Преимущественный спрос на них объясняется тем, что они дешевле. В отличие от предыдущих, поверхность у монокристаллических панелей однородная. Это тонкие пластины, визуально идентифицируемые, как квадрат, срезанный по углам. Для их получения кремниевый кристалл искусственно выращивают. Фотоэлементы, применяемые в этом случае, состоят из кремниевых цилиндров.

Путем обрезки слитков кремния со всех сторон, повышаются эксплуатационные характеристики. Этот процесс затратный, но продуктивный. Эффективность монокристаллических элементов может достигать 22%. Стоимость их выше, чем у поликристаллических в районе 10%.

Элементы и принцип работы солнечных панелей

Задача солнечной батареи — трансформация энергии солнечных лучей в электричество, питающее бытовые и промышленные устройства. Работа солнечной электростанции в принципе осуществляется по той же схеме, что и обычной.

Солнечная панель состоит из 5 элементов Первой составляющей солнечной установки являются фотопанели.

Полупроводниковые устройства, из которых они состоят, напрямую преобразуют энергию небесного светила в постоянный электроток. Как мощность, так и напряжение солнечных панелей могут быть разными, но обязательно кратным 12 В. Гелиобатарея представляет собой совокупность модульных блоков. Располагают батареи в местах, доступных для прямых солнечных лучей.

Чтобы регулировать и контролировать работу солнечных панелей, в схему включают такие приборы, как аккумуляторная батарея, инвертор, контроллер. Аккумулятор выполняет в системе свою традиционную роль — запасается электричеством. Это происходит и во время работы домашних электроприборов от централизованной сети, и когда возникают излишки электроэнергии при питании дома целиком от солнечного модуля. Энергонакопитель снабжает цепь таким количеством электричества, чтобы в ней постоянно поддерживалось стабильное напряжение. Как правило, в схему включают пару аккумуляторов — основной и резервный. Первый, накопив электроэнергию, немедленно отправляет ее в электросеть.

Второй отдает накопленную энергию только после падения напряжения в сети. Чаще всего потребность в резервном аккумуляторе возникает в малосолнечную погоду или ночью, когда фотопанели работать не могут.

Правильная схема подключения солнечных батарей Своеобразным посредником между гелиопанелью и аккумуляторами является контроллер. На это электронное устройство возложена функция, как контролирующая зарядку и разрядку АБ, так и управляющая этим процессом.

В разное время суток единица поверхности облучается солнцем по-разному. Поэтому меняется и напряжение, выдаваемое панелью. Для зарядки аккумуляторной батареи в пределах нормы необходимо напряжение, величина которого ограничена определенным диапазоном. Солнечный коллектор нивелирует неритмичность, обусловленную инсоляцией. Наличие такого прибора исключает перезарядку АБ с последующим ее закипанием. Также контроллер не допустит снижения запаса электроэнергии ниже установленной нормы, гарантирующей надежную работу всей энергосистемы.

Порядок расчета энергетических показателей

Процесс вычислений в буквальном смысле начинается с горизонтально расположенного, в клеточку, развернутого тетрадного листа. Легкими карандашными линиями из листка получается бланк с тридцатью графами, а строками по количеству домашних электроприборов.

Подготовка к арифметическим расчетам

Первая колонка чертится традиционная – порядковый номер. Второй столбик – наименование электроприбора. Третий – его индивидуальная потребляемая мощность.

Столбцы с четвертого по двадцать седьмой – часы суток от 00 до 24. В них через горизонтальную дробную черту заносятся:

• в числитель – время работы прибора в период конкретного часа в десятичном виде (0,0);
• в знаменатель – вновь его индивидуальная потребляемая мощность (это повторение нужно для подсчета часовых нагрузок).

Двадцать восьмая колоночка – суммарное время, которое работает бытовое устройство в течение суток. В двадцать девятую – записывается персональное энергопотребление прибора как результат умножения индивидуальной потребляемой мощности на время работы за суточный период.

Составление развернутой спецификации потребителей с учетом почасовых нагрузок поможет оставить больше привычных приборов, благодаря их рациональному использованию

Тридцатая колонка тоже стандартная – примечание. Она пригодится для промежуточных подсчетов.

Составление спецификации потребителей

Следующий этап расчетов – превращение тетрадного бланка в спецификацию бытовых потребителей электроэнергии. С первой колонкой понятно. Здесь проставляются порядковые номера строк.

Во втором столбике вписываются наименования потребителей энергии. Рекомендуется начинать заполнение электроприборами прихожей. Далее описываются другие помещения против или по часовой стрелке (кому как удобно).

Если есть второй (и т.д.) этаж, процедура та же: от лестницы – вкруговую. При этом не надо забывать про приборы на лестничных пролетах и уличное освещение.Третью графу с указанием мощности напротив названия каждого электрического прибора лучше наполнять попутно со второй.

Столбцы с четвертого по двадцать седьмой соответствуют всякий своему часу суток. Для удобства их сразу можно прочеркнуть горизонтальными линиями посередине строк. Полученные верхние половины строчек – как бы числители, нижние – знаменатели.

Эти столбцы заполняются построчно. Числители выборочно оформляются как временные интервалы десятичного формата (0,0), отражающие время работы данного электроприбора в тот или иной конкретный часовой период. Параллельно там, где проставляются числители, вписываются знаменатели с показателем мощности прибора, взятой из третьей графы.

После того как все часовые столбцы заполнены, переходят к подсчетам индивидуального суточного рабочего времени электроприборов, двигаясь по строчкам. Результаты фиксируются в соответствующих ячейках двадцать восьмой колоночки.

В случае, когда солнечная электростанция играет вспомогательную роль, чтобы система не работала вхолостую, часть нагрузки можно подключить к ней на постоянное питание

На основе мощности и рабочего времени последовательно вычисляется суточное энергопотребление всех потребителей. Оно отмечается в ячеях двадцать девятого столбика.Когда все строки и столбики спецификации заполнены, производят расчеты итогов. Складывая пографно мощности из знаменателей часовых столбцов, получают нагрузки каждого часа. Просуммировав сверху вниз индивидуальные суточные энергопотребления двадцать девятой колоночки, находят общее среднесуточное.Расчет не включает собственное потребление будущей системы. Этот фактор учитывается вспомогательным коэффициентом при последующих итоговых вычислениях.

Анализ и оптимизация полученных данных

Если питание от гелиоэлектростанции планируется как резервное, данные о почасовых потребляемых мощностях и об общем среднесуточном энергопотреблении помогают минимизировать расход дорогого солнечного электричества.

Этого добиваются, исключая из пользования энергоемкие потребители до момента восстановления централизованного электроснабжения, особенно в часы максимальных нагрузок.

Если солнечная энергосистема проектируется как источник постоянного электрообеспечения, тогда результаты часовых нагрузок выдвигаются вперед. Важно так распределить потребление электричества в течение суток, чтобы убрать намного преобладающие максимумы и сильно проваливающиеся минимумы.

Исключение пиковой, выравнивание максимальных нагрузок, устранение резких провалов энергопотребления во времени позволяют подобрать наиболее экономичные варианты узлов солнечной системы и обеспечивают стабильную, главное, безаварийную долговременную работу гелиостанции.

График раскроет неравномерность энергопотребления: наша задача – сдвинуть максимумы на время наибольшей активности солнца и уменьшить общий суточный расход, особенно ночной.

Представленный чертеж показывает превращение полученного на основе составленной спецификации нерационального графика в оптимальный. Показатель суточного потребления снижен с 18 до 12 кВт/ч, среднесуточная почасовая нагрузка с 750 до 500 Вт.

Такой же принцип оптимальности пригодится при использовании варианта питания от солнца в качестве резервного. Излишне тратиться на увеличение мощности солнечных модулей и аккумуляторных батарей ради некоторого временного неудобства, возможно не стоит.

Солнечные электростанции для дома

Любая современная СЭС – очень надежный источник энергии. Эффективный срок службы панелей составляет более 25 лет, а отсутствие генерации ночью или в облачную погоду полностью компенсируется подачей накопленной энергии от аккумуляторов.

Еще одно огромное преимущество даже небольшой, мини солнечной электростанции – в стабильном напряжении в сети. Это существенно увеличит срок службы Вашей электроники и бытовой техники.

Цели использования

Если Вы покупаете солнечные батареи для дома, стоимость готового комплекта будет зависеть от целей, для которых приобретается СЭС. Таковых может быть три:

1. Обеспечение полной автономности снабжения электроэнергией загородного дома или дачи. Особенно актуально решение этой проблемы там, где классические электросети отсутствуют либо подают энергию с перебоями.
2. Желание использовать альтернативный источник питания не только для освещения, но и для обогрева, чтобы не зависеть от сезонного включения/выключения центрального отопления.
3. Получение возможности заработать на продаже государству избытков.

Любой из этих вариантов предпочтительнее зависимости от государственной политики формирования цен на электричество и качества работы изношенных электросетей.

Виды подключений

Отдельные панели можно соединять в готовые комплекты тремя способами:

• параллельно – с целью повышения силы тока при неизменном напряжении на выходе;
• последовательно – при желании повысить выходное напряжение (например, с 12 до 24 вольт), что позволяет эффективнее использовать солнечную энергию, уменьшив электрические потери;
• по смешанной параллельно-последовательной схеме – в достаточно больших СЭС применяется для получения любых требуемых электрических параметров тока и напряжения на выходе.

Для вывода на внешние устройства переменного тока в 220 вольт используется инвертор.

Виды модулей, которые мы предлагаем

Для солнечной электростанции у нас Вы можете купить монокристаллические и поликристаллические панели ведущих мировых производителей и брендов – Хевел, DELTA, ФСМ, One-Sun.

Все линейки фотоэлектрических батарей имеют сертификаты соответствия для продажи в России, Европе и США и обладают следующими преимуществами:

• максимальной категорией качества Grade A по международным стандартам IEC61215 и IEC61730;
• высочайшим классом влагостойкости IP67;
• гарантией от производителя;
• наличием сверхпрочного закаленного защитного стекла;
• автоматической спайкой на роботизированной линии;
• сниженным сопротивлением на токопроводящих шинах;
• оригинальным дизайном.

Стоимость автономной системы электроснабжения с солнечными батареями

Состав типичной системы автономного электроснабжения с солнечными батареями:

• Солнечная батарея – преобразует солнечную энергию в электричество
• Контроллер заряда – защищает батарею от перезаряда. Маломощные контроллеры также часто имеют выход для подключения потребителей постоянного тока, что позволяет защищать аккумулятор и от переразряда.
• Аккумуляторы – накапливают энергию для использования в пасмурную погоду и в ночное время
• Инвертор – преобразует энергию, сохраненную в аккумуляторах в 220В переменного тока, которые требуются для бытовых электропотребителей. Обычно подключается напрямую к аккумуляторной батарее и имеет свою встроенную защиту аккумулятора от глубокого разряда.

Стоимость 1 Вт солнечных панелей на июль 2017 года можно принять 55 рублей за ватт (цена с НДС), или около 0,9 USD/W. При расчете генерации нужно учитывать количество собственных потерь энергии в системе. На заряд-разряд аккумулятора уходит около 20% энергии, потери в инверторе — около 15-20% (это средняя цифра, может быть меньше или больше, в зависимости от качества инвертора).

В автономных солнечных энергосистемах рекомендуется применять гелевые аккумуляторы, т.к. они лучше переносят циклические режимы работы и глубокий разряд. Стоимость 1 А*ч таких аккумуляторов составляет сейчас примерно 150 руб/А*ч (или 2,5 USD/А*ч) при 12В, что составляет 12,5 руб/Вт*ч запасаемой энергии. С учетом того, что АБ нежелательно разряжать больше, чем на 50%, то получаем цифру 25 рублей за Вт*ч АБ в оборудовании.

Цена на батарейные инверторы колеблется в очень широком диапазоне. Мы рассматриваем только инверторы с синусоидальной формой выходного напряжения. Самые дешевые ББП от А-Электроники стоят примерно 8500 рублей за кВт мощности. Самые дорогие Xtender — около 50-60 тысяч рублей за кВт мощности. Понятно, что на общую стоимость системы выбор инвертора будет влиять существенно. В приблизительных расчетах можем взять стоимость одной из популярных моделей российского производства — ББП МАП Энергия, его стоимость в варианте МАП Гибрид около 25 тысяч рублей за 1 кВт номинальной мощности. Типичная мощность инвертора в доме — 3 кВт, эту цифру и будем использовать при расчетах.

Стоимость дополнительного оборудования — системы крепления солнечных батарей, стойки для аккумуляторов, провода, соединители, устройства защиты и проч. примем оптимистично как 5% от стоимости основного оборудования.

Таким образом, можно прикинуть стоимость основных элементов системы автономного электроснабжения с солнечными батареями для генерации 1 кВт*ч энергии в сутки.

• Летом (55000/5 + 25000+25000*3)*1,1=116550 рублей.
• Весной и осенью (55000/3 + 25000+25000*3)*1,1=124250 рублей.
• Зимой (55000/1 + 25000+25000*3)*1,1=162750 рублей.
• Система круглогодичная с резервным генератором — 120000 рублей.

Чтобы получить автономную систему солнечного электроснабжения с генерацией энергии 3 кВт*ч в сутки, нужно затратить 350-370 тысяч рублей.

«Зимнюю» цифру мы в расчет не принимаем, т.к. на самом деле солнечные батареи не рассчитывают на полное обеспечение энергией зимой. Для зимы в систему добавляется жидкотопливный электрогенератор, его стоимость на 1 кВт мощности колеблется от 10 до 40 тысяч рублей. При этом меньшая цифра — для генераторов с воздушным охлаждением, которые могут работать непрерывно не более 8 часов, что, в принципе, достаточно для заряда аккумуляторов. Таким образом, стоимость генератора, производящего 8 кВт*ч энергии в сутки без учета стоимости топлива можно принять на уровне 10-20 тысяч рублей. При наличии генератора в системе стоимость для круглогодичного варианта увеличится на примерно на 3 тысячи рублей, поэтому имеет смысл рассматривать такую круглогодичную систему с солнечными батареями по летнему варианту + генератор, т.е. на уровне около 120 тысяч рублей.

Именно поэтому при наших расчетах мы всегда рекомендуем иметь в системе резервный электрогенератор и, в случае согласия клиента, рассчитываем солнечные батареи для лета. В таком случае стоимость системы получается самой оптимальной, хотя и не самой удобной в эксплуатации, т.к. весной и осенью все же придётся изредка включать генератор. Для этого нужно иметь постоянный запас топлива для него, что не всегда удобно для наших клиентов.

Иногда мы получаем запросы на расчёт системы с потреблением в 500 и даже более кВт*ч электроэнергии в сутки. При таких потреблениях однозначно нужно искать другие способы электроснабжения (сеть или генератор), но никак не солнечные батареи.

В России, для грубых расчетов, можно принимать потребление в среднем загородном доме на уровне 5-10 кВт*ч/сутки (без учета отопления). За месяц потребляется около 250 кВт*ч электроэнергии, что при стоимости 5 руб/кВт*ч означает расходы 1250 руб/месяц.

Конечно, эта цифра может существенно меняться в зависимости от потребителей в доме. У вас, например, может быть электрическая баня или сауна, или дом плохо утеплен и постоянно работают кондиционеры, компьютеры, а пищу вы готовите на электрической плите и т.п. В таком случае смело можно увеличивать выше приведённые цифры в 2-4 раза. С другой стороны, если это летняя дача, хорошо теплоизолированная (не нужно тратить много энергии на кондиционирование и нагрев), пищу готовите на газу, а горячую воду получаете от солнечных коллекторов, вместо десктопов — планшеты или ноутбуки, и т.п., то ваше потребление может быть в 2-3 раза меньше, чем 5 кВт*ч/сутки.

Современные солнечные панели имеют КПД около 15-17%. Это значит, что для генерации летом 1 кВт*ч в сутки вам нужно около 1,5 м² солнечных панелей. Для гарантированной генерации необходимого количества энергии весной и осенью, эта цифра должны быть увеличена на примерно 30%.

Зная свою потребность в электроэнергии, и используя приведенные выше цифры по стоимости для генерации энергии от солнечных батарей, вы можете вычислить примерную стоимость вашей автономной системы электроснабжения. Вы также можете прикинуть, какую площадь будет занимать ваша солнечная батарея.

Срок службы аккумуляторов в автономной системе зависит от их типа. Стоимость цикла заряда-разряда аккумуляторов у литий-железо-фосфатных аккумуляторов существенно ниже, чем у свинцово-кислотных. Поэтому, стоимость электроэнергии в системе с литиевыми аккумуляторами в конечном итоге будет меньше. Их широкое применение сдерживает высокая начальная цена, которая раза в 2 превышает стоимость свинцово-кислотных аккумуляторов.

Пример расчета стоимости хранения электроэнергии в различных типах аккумуляторов приведен здесь.

Срок окупаемости солнечной электростанции

Часто нас спрашивают, каков «срок окупаемости солнечных батарей». Для того, чтобы ответить на этот вопрос, нужно знать, с каким базовым вариантом сравнивать систему. Если это электроэнергия от электросетей, то, учитывая динамику роста тарифов на электроэнергию (c 2001 по 2013 год в 7 раз!), можно принять на следующие 10 лет среднюю цену 1 кВт*ч на уровне 10 рублей.

Соединенная с сетью система солнечного электроснабжения мощностью 1 кВт, вырабатывающая до 6 кВт*ч/сутки, стоит около 80 тысяч рублей. За год такая система выработает в средней полосе России более 1000 кВт*ч электроэнергии, или в год позволит сэкономить примерно 10 тысяч рублей. Таким образом, окупаемость такой системы составит 8 лет, при сроке службы 30-40 лет. За последующие 25 лет вы сэкономите как минимум 250000 рублей!

Если даже принять стоимость электроэнергии на текущем уровне в 5 рублей за кВт*ч, то срок окупаемости будет около 15 лет, и даже этом случае еще 15 лет вы будете получать от вашей солнечной электростанции бесплатную электроэнергию. А кто знает, может через именно 10 лет вам будет особенно необходимо экономить на счетах за электроэнергию?

Окупаемость автономной солнечной энергосистемы нужно считать по сравнению с базовым вариантом автономной системы, а это, как правило, дизельный или бензогенератор. Стоимость 1 кВт*ч в такой системе при типичном расходе топлива в 0,6 л/кВт*ч, составляет примерно 25 рублей. Это без учета стоимости замены генератора каждые 2-3 года.Стоимость автономной системы с СБ мощностью 1 кВт, будет около 150 тысяч рублей. Выработает она максимум то же количество электроэнергии, что и сетевая, но по факту, из-за несогласованности генерации и нагрузки, количество электроэнергии от СБ будет меньше. Но мы, для простоты вычислений, не будем уменьшать эту цифру, так как несогласованность мощностей генератора и нагрузки также приводит к увеличению удельного расхода топлива, при частичной загруженности генератора она может быть раза в полтора-два выше паспортной.Таким образом, солнечная автономная электростанция стоимостью 150 тысяч рублей за год выработает электроэнергии стоимостью 25000 рублей. Срок окупаемости составит не более 6 лет, а, с учетом замены каждые 2 года генератора стоимостью минимум 30-50 тысяч рублей, то реальный срок окупаемости будет 2-3 года.

Срок службы и необходимость замены элементов солнечной энергосистемы

Как и любая другая техническая система, солнечная система электроснабжения требует технического обслуживания и периодической замены некоторых ее составляющих. Типичный срок службы элементов системы составляет:

1. Солнечная батарея — более 40 лет
2. Система крепления солнечной батареи — на весь срок службы (если не будет стихийных бедствий — ураганов, землетрясений и т.п.)
3. Аккумуляторный инвертор — от 3 до 20 лет. Дешевые китайские или российские инверторы работают максимум несколько лет. Можно принять, что хороший инвертор прослужит около 15 лет, т.е. потребуется 1-2 замены в течение срока службы солнечных батарей.
4. Контроллер заряда — от 3 до 15 лет, в зависимости от качества и производителя. В среднем, можно принять срок его службы 8-10 лет. Потребуется замена 3 раза в течение срока службы солнечных батарей.
5. Сетевой фотоэлектрический инвертор — 10-15 лет для инверторов из нашего ассортимента. Дешевые китайские поделки в расчет не берем — их срок службы может быть менее года. Потребуется 1 замена в течение срока службы солнечных батарей.
6. Аккумуляторы — от 3 до 10 лет. Автомобильные аккумуляторы прослужат в солнечной энергосистеме максимум 2 года. Средний срок службы гелевых свинцово-кислотных аккумуляторов в циклическом режиме — 4-7 лет, в зависимости от их качества (вторая цифра относится к OPzV аккумуляторам, первая — к AGM глубокого циклирования). Таким образом, в течение срока службы СБ нужно будет поменять комплект аккумуляторов 6-8 раз.
7. Срок службы литий-железо-фосфатных LiFePo₄ аккумуляторов может составлять до 10 и более лет. Поэтому в течение срока службы СБ может потребоваться 1-2 замены комплекта таких аккумуляторов. В последние годы появился новый тип литиевых аккумуляторов — титанатные. У них в 2-3 раза больший срок службы, чем у LiFePo₄ аккумуляторов. Срок службы таких аккумуляторов сопоставим со сроком службы солнечных батарей.

Хорошей новостью является тот факт, что стоимость солнечных панелей постоянно снижается. Снижение стоимости составляет примерно 8-10% в год (к сожалению, это цифры для расчетов в долларовом эквиваленте, т.к. в России солнечные панели для внутреннего розничного рынка производятся в мизерных количествах, и в основном продаются китайские солнечные панели).

Другой хорошей новостью является то, что электроника с каждым годом становится надежнее и эффективнее. Поэтому, количество замен контроллеров и инверторов может быть и 1 раз — через 10 лет вы поставите оборудование, которое будет работать весь срок службы солнечных батарей.

Ну и с аккумуляторами может быть так же — через 5-10 лет на рынке появится технология, которая позволит дешево и надежно аккумулировать электроэнергию.

Поэтому откладывать установку системы электроснабжения с солнечными батареями нет смысла — вы можете начать экономить прямо сейчас. Просто сделайте заявку на нашем сайте — и мы рассчитаем вам и подберем наиболее подходящее и надежное оборудование для вас, совершенно бесплатно. А если хотите — и установим купленное вами оборудование, у нас есть команда опытных инженеров и монтажников.

Существует три типа таких устройств:

«On-Off» — приборы, подключающие либо отключающие аккумулятор к солнечной батарее в зависимости от уровня напряжения на его клеммах. Уровень зарядки стабильно удерживается на уровне 70%.

ШИМ контроллер — модуляция позволяет достичь 100% заряда АБ на последнем этапе зарядки.

МРРТ — эти устройства преобразуют параметры энергии, полученной от солнечных батарей, до наиболее приемлемых для зарядки АБ, повышая ее эффективность до 30%.

Инвертор — узел, преобразовывающий постоянный ток, полученный от солнечных модулей, в переменный напряжением 220 В.

Это как раз та разность потенциалов, которая является рабочей для большинства видов бытовой техники. Инверторы выпускают в трех вариантах: автономные, сетевые, гибридные. Первые не контактируют с наружной электрической сетью. On grid (сетевые) функционируют только с централизованной сетью.

Кроме преобразующей функции такие инверторы могут регулировать амплитуду тока, частоту напряжения и другие параметры сети. Hybrid (гибридный) инвертор обладает функциями как автономного, так и сетевого оборудования. Когда работает центральное электроснабжение, он берет от солнечной батареи максимум электроэнергии, а если общая сеть отключена, работает полностью автономно.

Плюсы и минусы солнечных батарей

К несомненным плюсам этого оборудования можно отнести:

• возможность иметь автономный источник энергии;
• экономию на счетах за свет;
• долговечность и надежность;
• заботу об экологии.

У нас такой способ подачи электроэнергии только приживается. И надо сказать, весьма успешно
Есть у них и минусы:

• высокая стоимость;
• зависимость от погоды, времени суток и времени года;
• риск «нарваться» на некачественный товар и непрофессиональных установщиков, поскольку услуга по монтажу гелиосистем не так распространена.

Достойная альтернатива это централизованному электричеству или нет, покажет время. А пока солнечные батареи только начинают свой путь на наши дачи.

Выводы