Плюсы и минусы солнечных батарей

Приступая к проектированию загородного дома, обустройству дачи, будущий домовладелец неизбежно будет решать вопросы, связанные с энергообеспечением своего хозяйства. Прежде всего необходимо определиться с тем, какая именно электростанция должна быть установлена в доме – автономная, сетевая или гибридная. Каждая из этих энергоустановок имеет свои плюсы и минусы. Солнечные батареи являются неотъемлемой составляющей во всех трех вариантах, поэтому их тип и количество рассматриваются только с точки зрения предполагаемой архитектуры системы электроснабжения и финансовых возможностей.

Автономная домашняя солнечная электростанция

Домашняя солнечная электростанция этого типа устанавливается в домах, расположенных далеко от магистральных электросетей. Такая электростанция должна быть укомплектована необходимым количеством солнечных батарей и соответствующим оборудованием, чтобы полностью обеспечить потребности обитателей дома в электричестве. Как правило, такая электростанция состоит из солнечных панелей, суммарная мощность которых примерно на 30% превышает расчетную мощность нагрузки в доме. Запас мощности необходим на случай, если потребуется подключение незапланированных потребителей.

Схема автономной домашней гелиевой электростанции

Приступая к проектированию загородного дома, обустройству дачи, будущий домовладелец неизбежно будет решать вопросы, связанные с энергообеспечением своего хозяйства. Прежде всего необходимо определиться с тем, какая именно электростанция должна быть установлена в доме – автономная, сетевая или гибридная. Каждая из этих энергоустановок имеет свои плюсы и минусы. Солнечные батареи являются неотъемлемой составляющей во всех трех вариантах, поэтому их тип и количество рассматриваются только с точки зрения предполагаемой архитектуры системы электроснабжения и финансовых возможностей.

Автономная домашняя солнечная электростанция

Домашняя солнечная электростанция этого типа устанавливается в домах, расположенных далеко от магистральных электросетей. Такая электростанция должна быть укомплектована необходимым количеством солнечных батарей и соответствующим оборудованием, чтобы полностью обеспечить потребности обитателей дома в электричестве. Как правило, такая электростанция состоит из солнечных панелей, суммарная мощность которых примерно на 30% превышает расчетную мощность нагрузки в доме. Запас мощности необходим на случай, если потребуется подключение незапланированных потребителей.

Схема автономной домашней гелиевой электростанции

Ток, вырабатываемый гелиевыми панелями, через контроллер заряда аккумуляторов поступает на аккумуляторную батарею. Контроллер отслеживает максимальное значение рабочей точки и регулирует процесс заряда/разряда аккумуляторов.

Суммарная емкость аккумуляторов должна быть таковой, чтобы обеспечить функционирование всех электроприборов в доме в течение достаточно продолжительного времени, если погодные условия не позволят гелиевым батареям производить полную зарядку. И, наконец, последнее звено в схеме автономной гелиевой электростанции – инвертор. Этот прибор преобразовывает постоянный ток, снимаемый с аккумуляторов в переменный 220 вольт, 50 герц.

Автономный солнечный инвертор

Достоинства автономной домашней гелиевой электростанции – полная независимость от внешних источников энергии, возможность наращивания мощности, если в этом есть необходимость и позволяют площади для установки дополнительных солнечных батарей. Высокая надежность гелиевых панелей гарантирует их эффективную работу в течение до 25 лет.

Основные недостатки – высокая стоимость оборудования и, как следствие, длительный срок окупаемости. К этому следует добавить, что даже при использовании самых современных моделей гелевых аккумуляторов их все равно придется менять через 10-12 лет работы, что также скажется на окупаемости электростанции.

Сетевая домашняя солнечная электростанция

Сетевая домашняя солнечная электростанция устанавливается в домах, подключенных к стационарной электрической сети. В конфигурации такой электростанции отсутствуют аккумуляторная батарея и, естественно, контроллер заряда аккумуляторов. Гелиевые панели подключены непосредственно к так называемому сетевому инвертору. В светлое время суток, когда гелиевые панели вырабатывают электрический ток, сетевой инвертор преобразовывает получаемый постоянный ток в ток переменный, 220 вольт, 50 герц.

Схема сетевой домашней гелиевой электростанции

Сетевой инвертор также подключен и к магистральной сети. Если мощности, вырабатываемой солнечными батареями, недостаточно для питания всех электроприборов дома, недостающее количество электричества отбирается от сети. Если гелиевые панели вырабатывают избыток энергии, то этот избыток отдается в сеть. В темное время суток питание всех электроприборов дома производится от магистральной сети. По составу оборудования сетевая домашняя гелиевая электростанция намного проще, следовательно, она и стоит намного дешевле. Это ее достоинство.

Сетевой солнечный инвертор

К недостаткам следует отнести прямую зависимость от напряжения в магистральной сети. Если по каким-то причинам в светлое время суток блок-участок сети, к которому подключен дом, будет обесточен, сетевой инвертор мгновенно отключает от себя всю нагрузку. Это сделано для того, чтобы электричество, вырабатываемое солнечными батареями, не подавалось в сеть, где возможно проводятся ремонтные работы.

Еще одним недостатком является то, что нужно очень строго выбирать сетевой инвертор. Дело в том, что есть инверторы, вырабатывающие так называемую модифицированную синусоиду, а есть инверторы, на выходе которых напряжение представляет собой чистую синусоиду. Это необходимое условие, так как некоторые из домашних электроприборов могут работать только с чистой синусоидой. Инверторы, вырабатывающие чистую синусоиду, стоят несколько дороже.

И, наконец, еще один очень важный нюанс. В странах Европы, Австралии, Америки действует так называемый «зеленый тариф». По этому зеленому тарифу владельцы сетевых домашних солнечных электростанций за тот излишек электроэнергии, который отдается в магистральную сеть, получают оплату от оператора данной сети. Механизм взаиморасчетов очень простой. На выходе сетевого инвертора между магистральной сетью и домашней электростанцией устанавливается двунаправленный счетчик. Если дом потребляет энергию от сети, счетчик работает в «плюс». Когда дом отдает энергию в сеть, счетчик работает в обратном направлении, в «минус». По итогам года сводится баланс. Как правило, в выигрыше оказываются владельцы сетевых домашних электростанций. Срок окупаемости такой электростанции значительно сокращается.

В России, к сожалению, «зеленый тариф» еще не работает, хотя законодатели обещают ввести этот вид взаиморасчетов в 2017 году. Когда зеленый тариф начнет действовать в России, то этот условный недостаток сетевых электростанций сразу превратится в достоинство, резко сокращая срок окупаемости.

Гибридная домашняя солнечная электростанция

И, наконец, гибридные домашние солнечные электростанции. Эти электростанции укомплектованы точно так же, как и автономные. Разница заключается в том, что в этих энергоустановках используется гибридный инвертор. Этот прибор при нормальной работе магистральной сети работает, как сетевой инвертор. В случае отключения магистральной сети гибридный инвертор блокирует соединение с нею и подключает нагрузку (домашние электроприборы) к питанию от аккумуляторов. С появлением напряжения в магистральной сети гибридный инвертор выдерживает некоторую паузу (длительность паузы устанавливается при настройке прибора), после чего он выполняет синхронизацию вырабатываемого им переменного тока с током сети.

Схема гибридной домашней гелиевой электростанции

Синхронизация производится как по фазе, так и по амплитуде. Рассогласование по фазе не должно превышать одного градуса. По амплитуде напряжение, вырабатываемое инвертором, должно быть на несколько вольт выше сетевого. После восстановления нормального режима работы магистральной сети гибридный инвертор отключает аккумуляторы, переводит нагрузку на питание от сети, а аккумуляторы в режим заряда.

Гибридный солнечный инвертор

Достоинства гибридной системы – обеспечение электроэнергией домашнего хозяйства в любых условиях, возможность продажи излишков энергии оператору магистральной сети, высокая надежность. Недостатки – высокая стоимость оборудования и аккумуляторов, которые нужно с определенной периодичностью менять, что также влияет на срок окупаемости системы.

Этот краткий обзор плюсов и минусов систем солнечной вольтаики не дает конкретных рекомендаций по выбору той или иной системы, но он может помочь сориентироваться в основных проблемах выбора.