Солнечная электростанция на дом в 200 м2

Многие задумываются о приобретении солнечной электростанции для загородного дома. В статье рассмотрим, что дает такое решение, как его осуществить,  какие затраты придется понести.

Что такое солнечная электростанция

Любая СЭС представляет собой специализированный комплекс оборудования, способный улавливать электромагнитное излучение солнца и преобразовывать его в тепловую или электрическую энергию.

Для этого использовались разные технологии, которые с годами совершенствовались.

Наиболее ранний известный метод позволял получать энергию за счет перепада температур в герметичной прозрачной башне. Его использовали на французских фермах еще в 19 столетии.

Следующим технологическим решением стала система зеркал, размещаемых концентрическими кругами вокруг высокой центральной башни, на которой устанавливался бак с теплоносителем. Фокусировка лучей от каждого зеркала нагревала бак до температур от 500 до 700°C. Теплоноситель превращался в перегретый пар, передающийся на лопатки турбин. К сожалению, эффективные установки подобного рода требовали огромных площадей, а небольшие домашние солнечные электростанции смонтировать таким путем было невозможно.

Гораздо более прогрессивными и перспективными являются современные СЭС на базе фотоэлектрических солнечных панелей. Теоретическая эффективность таких установок может достигать 80%, а их размеры могут колебаться от миниатюрной батареи на поясе до огромных ферм, занимающих сотни квадратных километров.

В связи с этим далее мы будем рассматривать только станции, генерирующие энергию с помощью фотоэлектрических батарей.

Как работает солнечная электростанция

Солнечная электростанция может располагаться в любой доступной местности

Функционирование таких систем основано на принципе фотоэлектрического эффекта. Заключается он в следующем:

• поток фотонов падает на поверхности солнечных панелей;
• свет определенной длины волны – в основном видимое и отчасти УФ и ИК излучение – поглощается слоем кремния или редкоземельных материалов;
• в рабочем слое ячеек возникает так называемая p/n-проводимость, в результате которой фотоны выбивают из атомов полупроводника свободные электроны;
• их поток представляет собой постоянный электрический ток, который по токопроводящим дорожкам направляется в инвертор;
• оттуда к потребляющим устройствам и АКБ направляется переменный ток напряжением 220V, использующийся с различными целями.

В автономных солнечных электростанциях вся сгенерированная энергия остается в системе. Часть ее идет на потребление, питая разнообразные электроприборы, светильники и прочее электрическое оборудование. Другая часть накапливается в АКБ, чтобы поддерживать потребление на том же уровне в ночное время суток и при пасмурной погоде. Сколько будет стоить такая солнечная электростанция, зависит от потребностей владельцев. Для загородного дома оптимальной будет СЭС на 10-20 кВт. На временно посещаемой даче может оказаться достаточно и 3-5 кВт.

Задача сетевых вариантов СЭС несколько иная. Как работает сетевая солнечная электростанция? Она подключена к централизованным электросетям, а ее схема содержит мульти тарифный счетчик. Это позволяет как получать часть недостающей энергии из сети, так и продавать излишки генерации государству по зафиксированным законодательством «зеленым тарифам». Поскольку последние в Украине достаточно высоки, владельцы таких СЭС стремятся установить максимально возможные мощности, приносящие высокую прибыль. АКБ в подобных системах не предусмотрены.

Гибридный тип солнечных электростанций объединяет в себе возможности первого и второго класса СЭС. Такие установки могут работать автономно либо в режиме получения/отдачи электроэнергии из внешних сетей. Для них удельная цена киловатта мощности максимальна, поскольку конструкция должна включать все основные элементы, необходимые для первых и вторых разновидностей станций.

Что даёт солнечная электростанция

Солнечные панели на крыше пристройки к дому меньше страдают от снеговой нагрузки

Этот комплект может выдать до 5 кВт мощности в автономном режиме – именно такой мощности я выбрал однофазный инвертор. Если докупить такой же инвертор и модуль сопряжения к нему, то можно нарастить мощность до 5кВт+5кВт=10 кВт на фазу. Или можно сделать трехфазную систему, но я пока довольствуюсь и этим. Инвертор высокочастотный, а потому достаточно легкий (порядка 15 кг) и занимает немного места – легко монтируется на стену. В него уже встроено 2 MPPT-контроллера мощностью 2,5 кВт каждый, то есть я могу добавить еще столько же панелей без покупки дополнительного оборудования. Солнечных панелей у меня на 2520 Вт по шильдику, но из-за неоптимального угла установки они выдают меньше – максимум я видел 2400 Вт. Оптимальный угол – это перпендикулярно солнцу, что в наших широтах составляет примерно 45 градусов к горизонту. У меня панели установлены под 30 градусов.

Сборка АКБ составляет 100А*ч 48В, то есть запасено 4,8 кВт*ч, но забирать энергию полностью крайне нежелательно, поскольку тогда их ресурс заметно сокращается. Желательно разряжать такие АКБ не более, чем на 50%. Это литий-железофосфатные или литий-титанатные можно заряжать и разряжать глубоко и большими токами, а свинцово-кислотные, будь то жидкостные, гелевые или AGM лучше не насиловать. Итак, у меня есть половина емкости, а это 2,4 кВт*ч, то есть порядка 8 часов в полностью автономном режиме без солнца. Этого хватит на ночь работы всех систем и еще останется половина емкости АКБ на аварийный режим. Утром уже встанет солнце и начнет заряжать АКБ, параллельно обеспечивая дом энергией. То есть дом может функционировать и автономно в таком режиме, если снизить энергопотребление и погода будет хорошей. Для полной автономии можно было бы добавить еще аккумуляторов и генератор. Ведь зимой солнца совсем мало и без генератора будет не обойтись.

Сколько стоит солнечная электростанция

Основным фактором, влияющим на стоимость СЭС, является ее будущая совокупная мощность. С учетом расходов на установку, пуско-наладку и оформление документов она колеблется в пределах $0,8-1,0 за 1 кВт. Плавающий диапазон цен образуется за счет второстепенных факторов – «брендовости» и качества оборудования и сложности монтажных работ.

Наиболее дешевым вариантом считается покупка б/у обрудования из Европы. Недостаток такого приобретения очевиден, и связан с невозможностью объективной оценки реальной эффективности станции и оставшийся срок службы панелей.

Соотношение расходов на оборудование солнечной электростанции

Вторым по уровню затрат является приобретение бюджетных комплектующих от малоизвестных китайских фирм. Их оборудование на 20-30% дешевле батарей, инверторов, аккумуляторов и периферии от компаний из всемирно известного рейтинга TIER-1 Bloomberg, но уступает качеством и долговечностью.

Поэтому перед покупкой специалисты советуют рассматривать только третий вариант и строить расчет на том, сколько будет стоить солнечная электростанция для дома от проверенных производителей.

Приведем несколько наиболее востребованных примеров.

1. Сколько стоит солнечная электростанция на 5 кВт

Ориентировочно вам понадобится приобрести следующий комплект для наиболее дешевой сетевой СЭС:

С учетом расходов на сдачу «под ключ», куда войдет оформление «зеленого тарифа» и мульти тарифный счетчик с АСКУЭ, общая сумма составит примерно $ 4800.

Автономная станция обойдется немного дороже, поскольку потребует включения в список качественных АКБ, но исключение из него счетчика и оформления разрешений на «зеленый тариф».

2. Сколько будет стоить солнечная электростанция на 10 кВт

Принцип расчета здесь почти аналогичен. Вам потребуется приобрести:

3. Сколько стоит солнечная электростанция на 30 кВт

Никаких принципиальных изменений при определении общей стоимости такой, второе более мощной СЭС, делать не нужно. Однако необходимо принять во внимание следующее соображение.

Для такой станции потребуется более 100 батарей на 250-275 ватт, или около 200 кв. метров свободного пространства. Замена на более производительные 300-400 ваттные панели несколько сэкономит место, но южных скатов крыши даже большого дома может оказаться недостаточно. Поэтому необходимо будет рассмотреть вариант с установкой на земле. Но площадь свободного участка придется увеличить почти вдвое, чтобы не допустить падения тени от одних наклонно установленных модулей на другие, соседние.

Если это не проблема, понадобится выделить на покупку около $25-26 тыс.

Впрочем, окупаемость такой СЭС не превысит 5 лет, а далее начнет приносить постоянный доход более $4000 ежегодно.

Основные преимущества и недостатки

Система солнечных батарей обладает значительно низкими коэффициентами полезного действия. Однако, если изучить альтернативные источники электрической энергии, то данный вид солнечных батарей – самый эффективный и надежный.

Причиной низкого коэффициента (КПД) – является тот факт, что установка располагается на крыше вашего дачного дома, а это несет в себе особенность, что для высокого результата работы электрических приборов – требуется приобретение автономной СЭС, состоящей из многочисленных панелей.

Электрической энергии, хранимой в одной батарее естественно будет недостаточно для работы обычного компьютера.

Существует еще одна особенность классификации солнечной батареи – ее емкостная база, очень сильно зависит от частоты появления солнечных лучей и соответственно, количества ясных, солнечных дней.

Во время хмурой и дождливой погоды, количество накопленной электрической энергии будет недостаточно для минимальных социальных нужд и потребностей.

Подводя итоги, перечислив недочеты и преимущества при использовании автономных СЭС для дачи, напрашивается следующая картина:

Существенные преимущества СЭС:

1. Довольно длительный срок и гарантийная (до 25 лет) эксплуатация.
2. Отсутствие всякой зависимости при существовании традиционных источников питания.
3. Исключение в необходимости использования постоянного обслуживания.
4. Приобретение бесплатного электричества.

Недостатки:

1. Существенно значительная стоимость при покупке и установке солнечной батареи.
2. Зависимость от количества благоприятных солнечных дней.
3. Низкий уровень КПД.
4. Значительная необходимость в дополнительном оборудовании.

Устройство

Схема устройства солнечной электростанции для дома

Главными составляющими частями всех моделей солнечных электростанций, являются:

1. Панель — в зависимости от мощностных характеристик, численность различна.
2. Инверторы — основная часть всех солнечных электростанций. Служит для преобразования постоянного тока в переменный.
3. Аккумуляторные батареи — это специализированные устройства, предназначение которых выполняет функцию хранения накопившейся солнечной энергии. Данные составляющие, служат для постоянной выдачи электроэнергии.

Принцип работы СЭС:

1. Процедура очень проста: луч солнечного света, воздействует на частицы кремния – а именно он является составляющим солнечной батареи.
2. При воздействии солнечных лучей, частица кремния освобождает электрон, огромное количество выработанных электронов способствует получению электричества. При таких химических реакциях, одной батареи недостаточно для возникновения необходимого количества электрической энергии, в результате данного факта, принято производить монтаж несколькими блоками. Блочная система солнечной батареи устанавливается обычно на крыше дома, на заранее подготовленной специализированно оборудованной площадке, имеющей специальные опоры.
3. После процедуры выработки, электрическая энергия поступает на специальный агрегат, именуемый «инвертором», который находится во внутреннем помещении. Инвертор, после преобразования электронов, вырабатывает ток, а далее собирает его в аккумуляторные батареи.

СЭС для дачи, а точнее, их фотоэлементы, необходимо устанавливать, используя определенную методику:

1. Выставить поверхность батарейных блоков под прямым углом относительно падающих солнечных лучей. В данном случае увеличивается производительность СЭС.
2. Отклонения от перпендикуляра (учитывая движение солнца) может искажаться не более 15°.
3. В случае эксплуатации установки круглогодично – выставить угол +15° относительно широты.
4. При эксплуатации СЭС только в летнее время года, необходимо отталкиваться от угла -15°.

Обзор цен

СЭС возможно купить в РФ, а также в некоторых крупных городах Казахстана, Белоруссии и многих странах СНГ, однако, нужно понимать то, что не везде есть необходимое количество ресурсов (какие имеет «Перово» – Крымская СЭС и «Агачская СЭС» имеющая территориальное расположение в Алтае).

Рассмотрим некоторые аспекты ценообразований СЭС в различных городах России:

1. Краснодар. Стоимость солнечной электростанции мощностью 6 кВт составляет – 942 000 рублей.
2. Алма-Ата. Стоимость СЭС мощностью 6 кВт составляет – 945 000 рублей.
3. Екатеринбург. Стоимость СЭС мощностью 6 кВт составляет – 956 000 рублей.
4. Москва. Стоимость СЭС мощностью 6 кВт составляет – 950 000 рублей.
5. Сочи. Стоимость СЭС мощностью 6 кВт составляет – 945 000 рублей.

Необходимо понимать, что продажей СЭС для дач в основном занимаются брендовые компании-производители, такими являются: Activ Solar, Gerber и т. д.

Как показывает статистика, гораздо чаще в условиях бытового использования применяются самодельные солнечные электростанции, состоящие из многих модулей, при этом соединенных между собой кабельными линиями. При желании, возможно найти квалифицированных инженеров, которые способны разработать индивидуальный проект соответствующий вашим требованиям и по более выгодной цене.

Используемые источники:

solarpanel.today, motocarrello.ru, m.habr.com, slarkenergy.ru