Солнечная электростанция для дома
В последнее время использование альтернативных источников для получения электрической энергии уделяется все больше внимания.
В принципе, это совершенно не удивительно и абсолютно обосновано.
Как с точки зрения сохранения природных энергоресурсов, так и как способ удешевления стоимости электричества для частных потребителей.
То есть нас с вами.
Промышленные гиганты уже достаточно давно предпринимают попытки хотя бы частично перейти с «классического» электроснабжения на электричество, полученное из так называемых «возобновляемых» источников энергии.
Используя для этих целей энергию ветра и солнца и тем самым удешевляя процессы производства своей продукции и, как следствие, получая все большую прибыль.
С недавнего времени, установка и использование солнечных электростанций стало возможным и для владельцев собственных домов и даже для жителей многоэтажек.
Конечно, в наших реалиях установить на крыше многоэтажного дома достаточно мощную солнечную электростанцию, способную полностью обеспечить жильцов отдельно взятой квартиры достаточным для полной автономии количеством электроэнергии, к сожалению, невозможно.
Но смонтировать на фасаде и собственном балконе мини — установку из небольшого количества солнечных панелей вполне реально.
Полученной электроэнергии будет хватать на питание нескольких бытовых приборов.
Кроме того, домашняя электростанция будет идеальным вариантом, например, для дачи. Или в случае, когда местные централизованные подстанции «морально» устарели и не способны поддерживать необходимое напряжение в сетях.
Солнечная электростанция - фотогалерея
Солнечный комплект
Для начала, разберемся что же, собственно, представляет собой подобные домашние солнечные электростанции.
Второе их название — фотоэлектрическая модульная станция.
Или же часто употребляется аббревиатура СЭС — солнечная электрическая станция.
В широком понимании автономная солнечная электростанция это цепь элементов, взаимодействующих друг с другом:
- солнечные батареи объединены в общую цепь
- фотоэлементы в составе солнечных батарей преобразовывают солнечное излучение, далее поступающее к контролеру заряда
- из контроллера ток передается напрямую на инвертор
- из него — во внутридомовую сеть, трансформируясь уже в переменный ток напряжения 220 В
Вот так, применяя солнечную энергию, можно получать электрическую.
В случае нехватки энергии она поступает от централизованной сети, таким образом, сохраняя стабильными напряжение и силу тока.
Излишек же энергии от солнечных батарей можно использовать в «корыстных» целях — она подается в коммунальную энергосеть по «зеленому тарифу».
Необходимое для работы СЭС оборудование (солнечный комплект):
- солнечные панели (фотомодули на основе кремния)— преобразовывают энергию из солнечной в электрическую
- инвертор — контролируя входящие параметры электрической сети, преобразует производимый солнечными панелями постоянный ток в переменный
- распределительный электрощиток
- приборы учета электроэнергии (счётчики)
Существует три разновидности солнечных электростанций — сетевые, автономные и гибридные.
Сетевые — работают без аккумуляторов, предназначены для производства электроэнергии и «передачи» ее в централизованную коммунальную сеть.
Это и есть на так называемый «зеленый тариф».
Автономные — аккумулируют (накапливают) солнечную энергию в батареях.
Они идеальны для удаленных районов, куда стационарную электрическую сети тяжело протянуть или для местности, где бывают частые отключения и порывы сетей.
Автономная сеть, в этих случаях, полностью покроет потребности в электроэнергии.
Гибридные — «симбиоз» автономных и сетевых солнечных электростанций.
Достоинства домашних солнечных электростанций:
- сохраняют работоспособность более четверти века
- возможно государственное льготное кредитование установки домашних солнечных систем
- требуют регулярного технического обслуживания
- мощность домашних солнечных систем до 30 кВт
- возможно получение компенсации по «зеленому тарифу» до 2030 года
- полная окупаемость в пределах четырех — семи лет
- расчеты за электричество, реализованное по «зеленному тарифу» привязаны к курсу евро
- солнечные электростанции совершенно бесшумны
- использование солнечной энергии абсолютно безопасно для экологии
Помимо очевидных достоинств домашние солнечные электростанции обладают и некоторыми недостатками:
- дороговизна — установка солнечного комплекта для частного дома «выльется» в сумму от семи тысяч долларов
- непостоянность — для комфортного пользования ночью, в пасмурную и дождливую погоду необходимо дополнительное оборудование для накопления электроэнергии (аккумуляторы)
- низкая плотность мощности — при сильном снегопаде солнечная электростанция работать не сможет и в это время от использования энергоемких приборов (духовка, бойлер) придется отказаться, решить проблему поможет генератор — 1-2 кВт достаточно для зарядки аккумуляторов
- хрупкость — солнечные фотоэлементы достаточно просто повредить, если в вашей местности часты бури и бывает град, солнечным панелям потребуется дополнительная защита
- размеры — сейчас производятся панели мощностью от пятидесяти до трехсот Вт, одна панель занимает площадь около двух квадратных метров, соответственно, для солнечной электростанции мощностью в тридцать кВт потребуется сто панелей, а это достаточно большая площадь
Зеленый тариф
На сегодняшний день в Украине успешно работает законодательная база, которая регулирует рынок электричества, полученного «солнечным» путем.
Достаточно высокие тарифы, фиксированные в евро, действие до 2030 года и государственные компенсации делают производство и продажу электроэнергии выработанной солнечными электростанциями экономически выгодным начинанием.
«Зеленый тариф» (анг.— «green tariff» или« feed-in tariff») — установленный законодательством тариф на электроэнергию, полученную от использования альтернативных, возобновляемых, источников.
Его действенность в качестве стимулирующего фактора наглядно продемонстрирована во многих странах.
Сейчас он доказывает свою эффективность и в Украине.
«Зеленый тариф» начал свое действие в Украине с 1 апреля 2009 года и принят до 1 января 2030 года.
Гарантирующим условием явилось обязательство государства выкупать все объемы электричества, полученной от использования альтернативных источников по достаточно высокой цене.
Три основных достоинства «зеленого тарифа»:
- производителям альтернативного электричества гарантируется подсоединение к коммунальным электросетям
- заключается договор, гарантирующий выкуп всех излишков полученной производителем электроэнергии
- расчет цены на электроэнергию, выкупаемую государством, производится по повышающему коэффициенту
Программа «Зеленого тарифа» защищена на государственном уровне.
Любой гражданин может производить и продавать электроэнергию без лицензии.
Градация стоимости одного кВт с 2013 года идет на понижение.
Изначальная цена была 0,36 евро за кВт*ч, сейчас 0,19 евро кВт*ч, к 2030 году планируется 0,14 евро кВт*ч.
Так как рынок начал активно развивается то спад экономически обусловлен.
Такие условия мотивируют желающих быстрее обзаводиться солнечными электростанциями.
Ведь стоимость фиксируется, и те, кто были первыми, продают электроэнергию за 36 евро/центов (на сегодня по 10 гривен за кВт) а покупают за 0,71 грн/кВт.
Единственное ограничение — домашняя электростанция мощностью более 30 кВт по упрощенной схеме подключена к «зеленому тарифу» быть не может.
Мощные станции подключаются по схеме, действующей для предприятий.
Она несколько сложнее, но, при желании, такое подключение вполне реально.
Сетевая солнечная электростанция на 30 кВт в среднем приносит доход около десяти тысяч гривен в месяц.
Процесс подключения таков:
- производится ревизия объекта специалистами местного Облэнерго на предмет, позволят ли техусловия электросети, к которой вы подключены установить солнечные панели и какова данная на дом мощность в кВаттах (предельная граница — 30 кВт)
- далее в дом заводится кабель соответствующей мощности и подходящий под все техусловия счетчик
- монтаж собственно оборудования солнечной электростанции и пробный ее запуск
- заключение договора на поставку и продажу электричества с Облэнерго
- и открытие счета, на который будут поступать денежные средства
Иногда проблема может возникнуть на этапе ввода кабеля в дом.
Если номинальная мощность сети вашего дома от 5 до 10 кВт, необходимо идти в РЭС и писать заявление, на повышение мощности кабеля до 30 кВт.
В Беларуси «зеленый тариф» пока не действует.
Как альтернатива существует «Национальная программа развития местных видов топлива и возобновляемых источников энергии» и указ No 209 «Об использовании возобновляемых источников энергии».
В России реализация подобных проектов пока тоже в «зачаточном» состоянии: 17 февраля 2017 появилось «Поручение о стимулировании развития микрогенерации на основе возобновляемых источников энергии».
Купить солнечную электростанцию
Как ее правильно выбрать и использовать?
Что же нужно сделать, чтобы приобретенная за достаточно не малые деньги домашняя солнечная электростанция служила долго, работала правильно и вообще не разочаровала вас?
На самом деле эксплуатировать солнечную электростанцию по силам любому пользователю.
Ничего особо сложного здесь нет.
Вот что для этого нужно:
- познакомиться с принципом функционирования станции
- выяснить, какие задачи она будет выполнять
- определить необходимую комплектацию
- механически смонтировать весь комплект
- соединить электрическую цепь
- проверить работоспособность
- аккуратно эксплуатировать, соблюдая основные принципы обращения с электричеством
Существуют подтвержденные практикой универсальные схемы монтажа и подключения солнечной электростанции дома.
Первая (типовая) схема домашней электростанции на солнечных батареях.
Состоит она из:
- модуля солнечных батарей, собранного из отдельных фотоячеек
- контроллера
- накопительных аккумуляторов
- инвертора
Для начала нужно хорошо понимать, что основная функция солнечных батарей состоит в обеспечении заряда для рабочих аккумуляторов системы которые накапливают ее и передают приборам — потребителям.
Прямое питание приборов — потребителей тоже иногда применяется и в некоторых случаях оправдано, например, для мелких электроприборов, таких как часы, фонарики или калькуляторы.
Начинать создание домашней солнечной электростанции нужно с вычисления ее рабочей нагрузки.
Для этого нужно учесть все приборы — потребители, которые будут питаться от этой сети.
Их подразделяют на два уровня:
- использующие сеть переменного тока в 220 В (бытовая техника)
- использующие постоянный ток напряжением 12/24В (компьютерная техника, например)
Бытовые электроприборы работают исключительно от сети ~220В/50Гц.
Их для обеспечения нормального функционирования, нужно подключать через инвертор, который из постоянного электричества аккумуляторов формирует переменное.
Выходная мощность инвертора должна подбираться с некоторым запасом.
Для снижения нагрузки на инвертор рекомендуется поочередная эксплуатация потребителей переменного тока и замена ламп накаливания на энергосберегающие лампы, работающие от =24/12В.
Они, как и компьютерное оборудование практичнее подключать напрямую от постоянного напряжения аккумуляторов.
Дальше определяемся с накопительными аккумуляторными батареями — они должны надежно покрывать потребности обеих групп приборов — потребителей и иметь определенный запас.
Подобрав аккумуляторы, начинаем выбор самих солнечных батарей.
Они должны:
- по выходному напряжению соответствовать аккумуляторам
- обладать мощностью, способной выдавать номинальный зарядный ток на рабочие аккумуляторы
Последнее устройство в схеме — контроллер.
Он выступает посредником между солнечными батареями и накопительными аккумуляторами, контролируя процесс заряда.
Второй тип домашней электростанции на солнечных батареях — упрощенная электросхема, работающая без контроллера.
Вместо контроллера работает обыкновенный диод.
Почему так?
Основная, и единственная, задача контроллера состоит в подзарядке аккумуляторов до 14÷14,5 В.
Выполняется это разными способами, при которых контроллер работает периодически:
- при условии повышенной солнечной активности
- при отсутствии потребления электричества
- при пониженной емкости аккумуляторов, тогда они не справляются с нагрузкой, и часть энергии поступает напрямую от солнечных батарей
Полный заряд батарей может выполнить только МРРТ контроллер, очень надежный, но достаточно дорогостоящий прибор.
Прочие модели (а особенно разработки On*Off), легко может заменить обычный силовой диод.
Он сдержит ночной переток тока из аккумуляторных батарей к солнечным, чем и предотвратит их разряд.
Использование силового диода и отказ от контроллера удешевит сеть, но потребует более пристального контроля за системой.
Например, не рекомендуем на долго оставлять солнечную электростанцию без нагрузок.
Иначе аккумуляторы будут подзаряжаться без ограничений и придется дать постоянную дополнительную нагрузку — подключить вентиляцию, обогрев или подсветку.
Солнечные батареи для дома в Украине
Климат Украины позволяют применять солнечные батареи с выгодой:
Так как годовая инсоляция по территории более 5000 МДж/ м.кв., это позволяет получить в среднем 120 Вт на один м.кв. батареи.
При таких условиях на полное покрытие потребностей в электричестве средней семьи, потребляющей приблизительно 250 кВт за месяц, достаточно батареи площадью в семь — десять кв.м.
Карта инсоляции Украины:
Солнечные батареи
Пример личного использования
Собственная солнечная электростанция (СЭС) позволяет экономить на оплате за электроэнергию и быть независимым.
Да в придачу еще и зарабатывать на этом.
Удачный пример реализации такого проекта представляет солнечная мини — электростанция, принадлежащая жителю Луцка, Виталию Урбановичу.
Виталий так рассказывает о своей личной электростанции:
«Солнечные панели бают постоянное напряжение, а для бытовых нужд нужно переменное. Для этого я использую инвертор мощностью в 10 кВт, который и преобразует энергию.
Инвертор оснащен системой, фиксирующей и показывающей все параметры его работы с запуска в январе 2014 года.
За этот период мы отдали 12263 в сеть кВт.
Максимальная мощность выдавалась 9861 Вт, хотя в норме инвертор обязан давать 10 000 Вт.
Так происходит потому, что у нас всего 45 панелей, да и конструкция крыши не совсем подходящая.Дымоходы дают тень, от этого и потери.
Когда пасмурно мощность падает.
Счетчик подсчитывает все — и то, что я даю в сеть, и то, использую на свои нужды.»
За сколько государство покупает вашу электроэнергию?
«В четырнадцатом году брали по 3,89 гривны за кВт, с 25 августа пятнадцатого начали платить 8,57 гривны, тариф растет потому что привязан к курсу евро.
У меня составлен контракт с „Облэнерго“ до 2030 года и каждый месяц я подписываю акт о продаже определенного количества электроэнергии.
Например, в ноябре я получил 3 042 гривны, но почти весь месяц был дождь.
Самая большая сумма, вырученная за месяц — 9300 гривен.
Еще у нас есть солнечный коллектор, он греет воду, и у него хороший КПД — до 80% дотягивает.
Мы мало из сети берем, поставили еще гибридный инвертор, через него заряжаем аккумуляторы и уже эту энергию используем для себя.
Сейчас еще начал делать отопительную систему, работающую на электричестве.
Началось все со знакомства с Романом Бабъячком, первым получившим „зеленый тариф“ в Украине.
Такие солнечные панели, как у меня, стоят от 200 евро.Полностью вся станция вышла примерно около 12 000 евро.
Считая по старым тарифам, окупится она за 5 лет с половиной лет.
Но сейчас тарифы подняли, может и быстрее выйдет.»
Солнечный коллектор
Солнечное излучение может быть преобразовано в две разновидности энергии — тепловую и электрическую.
Так как солнечный коллектор устройство, которое поглощает солнечную энергию — то это самый простой прибор для «преобразования», и все больше потребителей начинают использовать коллекторы как основные или дополнительные источники энергии.
Эффективность работы коллекторов полностью зависит от инсоляции региона.
На территории Украины солнечной энергии, в среднем, на один квадратный метр приходится от 1000 до 1350кВт*ч.
Что сопоставимо с 120-140 кубометрами газа.
В чем различие солнечных коллекторов и солнечных батарей:
- коллектора используются, чтобы получить тепло для отопления здания и подогрева воды
- батареи предназначены для выработки накопления электроэнергии
Существует и комбинированная технология — панели, вырабатывающие одновременно и электричество и тепло.
Достоинства солнечных коллекторов при использовании для отопления дома:
- экономия — потребности дома в горячей воде полностью покрываются летом, а весной и осенью значительно уменьшается нагрузка на газовый котел
- энергоавтономность — зависимость от газа значительно снижается
- доступность — на установку не нужно получать разрешение
- долговечность — прослужит дольше пятнадцати лет
Также существуют и некоторые недостатки:
- цена — под нагрев воды от 500 до 1000 евро за единицу, вся система от 2500 евро, сроки окупаемости в среднем семь — десять лет
- непостоянство — в ненастную пасмурную погоду должен применяться «страховочный» источник энергии
- накопительный бак — обязательная составляющая коллекторной системы отопления, и если ранее бака не было, то потребуется дополнительная его установка с переоборудованием всей сети
Разнообразие солнечных коллекторов.
По предназначению:
- для систем отопления и горячего водоснабжения
- для подогрева воды для бассейна
По конструкции:
- вакуумные трубчатые
- плоские
По принципу работы:
- самоточные — работают без электричества, подойдут под сезонную эксплуатацию или на дачу
- принудительной циркуляции — подключаются в общую отопительную сеть
По времени использования:
- круглогодичные — могут эксплуатироваться постоянно
- сезонные — требуют «консервации» на зимний период
Солнечная электростанция - фотогалерея
