Солнечные электростанции, электростанция на солнечных батареях в частном подворье, полезные советы

  • admin
  • 30 сентября 2015
Солнечные электростанции, электростанция на солнечных батареях в частном подворье, полезные советы

Бесплатное электричество и отопление, полная автономность и независимость от поставщиков электричества – ну не мечта ли? А благодаря стремительному развитию технологий эту мечту становится реализовать  проще и дешевле с каждым годом. Мы говорим об электростанциях на солнечной энергии, которые могут обеспечить частный дом электричеством и теплом. Так ли это на самом деле? Насколько это дорого? Выгодно ли? Как выбрать оборудование? Как его обслуживать? Читаем ниже.

Солнечные батареи для домашней электростанции – как выбрать оборудование?

Не будем еще раз перечислять все выгоды от использования бесплатной солнечной энергии, говорить про экологичность, автономность, и.т.д. Допустим, что вы – владелец частного дома, вдохновились идеей альтернативных источников энергии, и решили установить в своих владениях что-нибудь этакое. Но на практике являетесь в этом вопросе, мягко говоря, «чайником». Попробуем вам помочь. Вся домашняя электростанция выглядит вот так:

Схема домашней электростанции картинка 1

Ниже мы рассмотрим отдельно каждый узел.

Итак, начнем с того, что проблема выбора солнечных батарей для домашней электростанции довольно непроста. Для того чтобы определиться с выбором оборудования, вам необходимо учесть несколько факторов. Первый, и самый главный: достаточно ли у вас площади для установки необходимого количества панелей? Если нет, то лучше покупать комплекты солнечных батарей из монокристаллического кремния, обладающими самым высоким КПД.

монокристаллический кремний

Эти батареи занимают меньше места, а энергии дают больше, чем более дешевые аналоги. Поверхность батарей из монокристаллического кремния состоит из псевдоквадратиков черного цвета – так что определить тип по внешнему виду нетрудно.

Если места более чем достаточно, тогда есть смысл сэкономить и приобрести панели на основе поликристаллического кремния.

поликристаллический кремний

Кстати, они неплохо работают в пасмурную погоду за счет того, что элементы, преобразующие солнечный свет в электричество имеют различную ориентацию кристаллов кремния. Поверхность батареи разбита на ровные квадраты синего цвета с разными оттенками.

Если же у вас, скажем так, особые условия – например, крыша имеет изогнутую форму, или сделана из поликарбоната, советуем обратить внимание на батареи из аморфного кремния.

аморфный кремний

Их можно легко приклеить на любую поверхность, не используя при этом никаких дополнительных креплений. Этот тип батарей отлично работает с рассеянным светом. Это весомый аргумент, если в вашем регионе мало солнечных дней.

Еще один вариант – батареи из микроморфного кремния.

микроморфный кремний

Они относятся к новому поколению, работают в видимой и инфракрасной части спектра. Исследования показали, что эти батареи в год вырабатывают значительно больше энергии, чем классические аналоги. Также батареи из монокристаллического кремния менее требовательны к размещению по сторонам света и углу наклона. А еще они дешевле, так как при их производстве тратится меньше кремния.

Цены на солнечные батареи для дома

  • Самый недорогой вариант – панель из аморфного кремния: 0.9 – 1.1 доллара за 1 Вт.
  • После них микроморфные панели: 1 – 1.2 доллара за 1 Вт.
  • Поликристаллические солнечные батареи: 1.1 – 1.3 доллара за 1 Вт.
  • Самые дорогие – панели из монокристаллического кремния: 1.3 – 1.5 доллара за 1 Вт.

Как определиться с мощностью?

Для этого нужно подсчитать, сколько в среднем вы потребляете энергии. Просто посмотрите в счета за электричество в разные месяцы, лучше всего за январь. После этого подумайте, сколько процентов вы хотите компенсировать из этого за счет солнечной электростанции. Допустим, в месяц у вас уходит 300 кВт-часов. Нетрудно подсчитать, что это около 10 кВт в день. Предположим, что расчеты проводятся для летнего периода, в течение которого батарея отдает свою номинальную мощность на протяжении 6-ти часов, если светит солнце.

Для полной компенсации расхода придется устанавливать панели на 3 кВт (12 штук по 250 Вт каждая, площадь 1.65 кв.м одной панели). Если 12 панелей сразу поставить нет возможности, купите 6, половину можно установить позже. При этом оборудование менять не надо.

Какой нужен инвертор?

инвертор

Есть ли у вас дома сеть 220 Вольт? Если таковой нет, и не предвидится, следует покупать автономный инвертор. Такая система будет подзаряжать АКБ, одновременно электроэнергия будет расходоваться по назначению при разных нагрузках. И не помешает купить генератор, которым можно будет подзарядить аккумуляторы, если погода долгое время будет очень уже пасмурной.

Если же сеть 220 есть, возникает вопрос: так ли необходимо полностью резервировать электроснабжение, или вы просто хотите экономить? Если последний вариант, тогда покупайте сетевой инвертор, который не нуждается в аккумуляторах. Энергия от солнечных батарей будет преобразовываться в 200 В и сразу попадать в сеть.

Но намного интересней система, которая запасает электричество. При этом используется инвертор гибридного типа. Его особенность – возможность одновременной работы от сети и батарей. При этом можно выбирать приоритетный источник энергии. Говоря проще – инвертор работает от сети, но с ограничением мощности. Если потребление возрастает, инвертор берет недостающую мощность от батарей или аккумуляторов. Если выставить приоритет – солнечные батареи, то инвертор будет питать дом от них, а недостающую мощность брать из сети. Мощность сетевого инвертора нужно выбирать равную или немного больше, чем общая мощность всех солнечных батарей.Однако для полностью автономной системы расчет будет немного сложней.

Для этого необходимо подсчитать суммарную мощность всех имеющихся в доме электроприборов, если они будут включены одновременно.

Допустим, у вас в доме есть следующие приборы:

  • 10 лампочек по 20 Вт = 200 Вт
  • Холодильник  300 Вт
  • Насос 500 Вт
  •  Телевизор 70 Вт
  • Зарядное устройство мобильного телефона 5 Вт
  • Ноутбук 60 Вт
  • Пылесос  1500 Вт,
  • Микроволновка, 2000 Вт
  • Электрочайник 1800 Вт
  • Кондиционер 1500 Вт

В итоге получаем 7935 Вт. Плюсуем 20%, получаем 9500 Вт. В продаже имеются инверторы МАП «Энергия» на 12 кВт. Но это, как говорится, крайность, так как вряд ли вы будете задействовать все электроприборы одновременно. Например, если не включать электрочайник, пылесос и микроволновку, то мощность составит только 4600 Вт + 20% = 5500 Вт. То есть, можно покупать инвертор на 6 кВт, что намного дешевле и целесообразнее.

Контроллер заряда АКБ

Вот тут-то выбор невелик. В продаже есть всего два типа контроллеров:

ШИМ

Контроллер ШИМ

МРРТ

Контроллер МРРТ

Разница между ними состоит в том, что МРРТ контроллер может взять с солнечных батарей на 20 процентов больше мощности, чем ШИМ. Но стоит МРРТ в два-три раза больше. Чтобы правильно сделать выбор, произведите простой расчет. К примеру, у вас установлены батареи мощностью 1 кВт. Контроллер МРРТ может снять с них все 1000 Вт, а ШИМ только 800. Чтобы компенсировать разницу, придется установить еще одну панель на 250 Вт. Однако и в этом случае ШИМ будет снимать только 80%  мощности. А если учесть, что солнечные панели работают несколько десятилетий, то потери в сумме получаются очень уж большие. Поэтому, если есть возможность, лучше сразу устанавливать МРРТ контролер. Так сказать, на перспективу.

Что касается мощности контроллера, то тут необходимо ориентировать на показатели, указанные в паспорте изделия. В этом документе должно быть указано, какую именно мощность контроллер может передать через себя в аккумулятор. И мощность должна быть больше той, которую выдает комплекс солнечных батарей, установленный у вас дома. Очень желательно (только для ШИМ), чтобы класс напряжения солнечных панелей соответствовал напряжению на АКБ. В противном случае будут потери на преобразовании напряжение в контроллере.

Для МРРТ контроллера все это несущественно. Скорее наоборот, можно брать большее напряжение. Тогда даже в пасмурную погоду контроллер будет исправно снимать мощность с панелей.

Тип АКБ

Самые доступные аккумуляторы для солнечной электростанции – свинцово-кислотные. Тут можно выбирать из нескольких видов: герметичные и обслуживаемые.

Герметичные АКБ есть смысл покупать, когда планируется использовать аккумулятор в буферном режиме, предполагающем очень редкие полные разряды, и небольшие разряды в процессе работы. Герметичность является преимуществом, так как такую батарею можно свободно устанавливать в жилом помещении.

АКБ герметичный

Обслуживаемые аккумуляторы очень желательно устанавливать в хорошо проветриваемом помещении, поскольку в процессе работы они выделяют водород. Но этот тип аккумуляторных батарей имеет очень большой ресурс – от 1500 циклов при полной разрядке. Поэтому их рекомендуется устанавливать в  полностью автономных системах, где предполагаются частые полные разряды (отсутствие сети 220 В).

АКБ обслуживаемый

Как вариант, можно установить аккумуляторы от автомобиля, но они крайне плохо реагируют на разрядки малым током, и имеют очень большой саморазряд. Срок службы такого аккумулятора в системе солнечной электростанции для дома будет очень небольшим.

Что касается емкости АКБ, тут совет простой: чем больше, тем лучше. Однако рассчитать, сколько понадобится штук АКБ, можно. Для этого необходимо определить, сколько электроприборов и какой мощности должно проработать в случае полного отключения электричества. Полученное количество электроэнергии умножаем на желаемое время работы. Чтобы не утомлять читателей расчетами, скажем, что для непрерывной работы в течение 6-ти часов холодильника (40Вт), Освещения (70Вт), ноутбука (60Вт), необходим АКБ на 200 Ампер часов.

Ну а более подробные инструкции по расчету емкостей аккумуляторов для солнечных электростанций можно без труда найти на сайтах фирм-реализаторов  специализированного оборудования.

А напоследок, если вы все еще сомневаетесь в целесообразности использования альтернативных источников энергии, приведем

5 Мифов о солнечных батареях

миф о солн. бат

миф №1 —  солнечные панели еще малоэффективны, лучше подождать

Средний КПД от преобразования солнечной энергии в электрическую составляет 18%. При этом на 1 квадратный метр поверхности земли за один солнечный день попадает 1000 Вт энергии. Как нетрудно подсчитать, 1 кв.м солнечной батареи может отдавать 180 Вт. Не так уж и мало. Поэтому смысл вкладывать средства в солнечную энергетику есть уже сейчас.

миф№2 – солнечные панели не будут работать в облачном или туманном климате

Будут. Батареи работают не только в жаркую солнечную погоду,  но и в пасмурные дни. Разумеется, что вырабатываемая мощность будет несколько меньше, чем при ярком солнце. Но, что интересно, солнечные батареи работают более эффективно при низких температурах. Например, зимой выработка электрической энергии может быть больше номинала. Германия является лидером по производству солнечной электроэнергии, хотя эту страну вряд ли можно назвать теплой и солнечной.

миф№3 – солнечные батареи необходимо постоянно обслуживать

Панели не имеют движущихся частей, и вовсе не требуют регулярного ухода. Все что нужно делать – раз или два в год помыть поверхность водой. На деле владельцы солнечных электростанций не обращают на это внимания, справедливо полагая, что поверхность батарей от пыли очистит дождь. Пыль может «украсть» только до 5 % мощности панели. Но от снега их все же придется чистить, и для некоторых регионов это может представлять проблему.

миф№4 – для солнечных панелей всегда необходима система слежения за солнцем

Желательна, но вовсе не необходима. К тому же, расходы на установку такого оборудования, как правило, не окупаются.

миф№5 – солнечные панели неоправданно дороги, они не окупятся

Возможно, сегодня это один из самых неудачных мифов о солнечных панелях – мол, это только для богатых и фанатов борьбы за экологию. На самом деле это выгодно, и опыт цивилизованных стран – убедительный тому пример. На территории стран СНГ многие частный лица и организации вкладывают средства в солнечные электростанции, что частично или даже полностью освобождает их от больших счетов за электроэнергию. А если еще учесть инфляцию и постоянный рост цен на электричество, то срок окупаемости полной автономной системы составляет примерно 10-12 лет.

А обо всех сопутствующих преимуществах мы уже рассказали выше.

Возможно, Вас заинтересует: