Cистема солнечного автономного отопления для дома. Окупаются ли солнечные батареи для частного дома

Одним из преимуществ собственного дома является возможность его модификации. В том числе и источниками альтернативной энергии. Солнечные батареи для частного дома – наилучший на данный момент способ обеспечить себя экологичным электричеством.

С чего начать

Подсчет затрат электроэнергии. Для установления необходимой мощности системы солнечных панелей, нужно подсчитать, сколько электричества вы расходуете. Очень многое в этом вопросе зависит от того, используется ли частный дом постоянно или только как дача в определенные сезоны года. Для подсчета возьмите квитанции по оплате за электроэнергию за год и установите общее количество киловатт, затраченных за этот период, затем разделите на 12 (количество месяцев) – вы получите среднемесячный расход электроэнергии.

Расчет среднемесячного расхода потребляемого электричества

Как показывает опыт и отзывы реальных потребителей, в средней полосе России полученный результат необходимо умножить на коэффициент 16, чтобы получить необходимую мощность батарей в Ваттах.

Рассмотрим пример. За год вы потратили 1625 кВт, делим эту цифру на 12 месяцев и умножаем на коэффициент 16 – получается, 2166 Ватт. Т.е. система солнечных батарей будет обеспечивать такой дом, если ее мощность будет не менее 2200 Ватт/час

Где крепить?

Крыша. Закрепление солнечных батарей на крыше – очевидное, но не всегда лучшее решение для частного дома. Направленный на юг скат крыши действительно обеспечивает наилучший результат из стационарных способов крепления солнечных батарей, но на этом варианты не ограничиваются.

При таком закреплении скат крыши должен быть на ЮГ

Стены. Если стена «смотрит» на юг – она отлично подходит для размещения на ней солнечных батарей. Понаблюдайте, не падает ли на стену тень от деревьев, хозяйственных построек, забора, иных объектов. Не размещайте солнечные панели в этих местах.

Желательно также использовать южную стену

Не стоит ставить панели на восточной или западной стенах. Таким образом, в самый интенсивный период светового дня вы будете получать на свои панели только косые лучи, что значительно снижает эффективность системы

Свободное размещение. Самый эффективный вариант размещения солнечных батарей, но требует свободной площади во дворе. При свободном размещении солнечных батарей в частном доме их можно закреплять на шарнирах и таким образом, направляя их поверхность к солнцу под 90°.

Такое расположение батарей позволяет получить от них максимум мощности

Что входит в систему

Солнечные панели . О том, как их собрать, мы писали в (откроется в новом окне). Вы можете купить готовый комплект солнечных батарей для дома, но для экономии средств можно приобрести поликристаллические фотоэлементы и собрать солнечные батареи для своего дома своими руками.

Инвертор. Солнечные батареи вырабатывают постоянный ток, близкий к 12 или 24 вольтам (в зависимости от подключения), инвертор преобразует его в переменный 220 В и 50 Гц, от которого можно питать все бытовые приборы.

Аккумулятор. Даже их система. Солнечная энергия вырабатывается не постоянно. В пиковые часы её может быть переизбыток, а с наступлением сумерек её выработка прекращается вовсе. Аккумуляторы накапливают электричество в течении светового дня и отдают его вечером/ночью. Как выбирать аккумулятор для солнечной электростанции написано в (откроется в новом окне).

Контроллер. Обеспечивает полный заряд аккумуляторной батареи и защищает её от перезарядки и закипания. О том, какой контроллер выбрать мы писали в (откроется в новом окне).

Выгодны ли солнечные батареи для частного дома

В западных странах мода на солнечную энергетику продиктована больше заботой об экологии, чем поиском экономической выгоды. У нас реалии несколько иные.

При сохранении нынешних цен на поставляемое электричество, система из солнечных батарей, собранная своими руками для одного частного дома и семьи из 4 х человек, полностью окупается за 4-5 лет. При этом срок службы фотоэлементов – составляет 20-25 лет, а вот аккумуляторы придется менять через 5-7 лет в зависимости от качества батарей.

Пока нигде в мире (и Россия не исключение) не наблюдается снижения цен на поставляемое электричество, поэтому за срок службы фотоэлементов в солнечной панели, система успеет окупиться как минимум 4-5 раз.

Видео. Как рассчитать необходимое количество солнечных батарей для дома

В ролике наглядно показан порядок расчета площади солнечных батарей для частного дома. Полезно для тех, кто хочет учесть все расходы на сооружение системы автономного солнечного электроснабжения уже на этапе планирования.

Альтернативные источники энергии активно захватывают потребительский рынок. Лет десять назад большинство людей не представляло себе возможность приобретения таких инженерных разработок, как ветряная электростанция или станция, работающая на солнечных батареях. Сейчас это становится возможным. Солнечные батареи для дома: стоимость комплекта, затраты на монтаж и техническое обслуживание – экономически выгодное решение сегодняшнего дня.

Если говорить о солнечных батареях в техническом плане, нужно понимать, что речь идет о фотоэлектрических системах электроснабжения (ФСЭ). Основная цель таких устройств – это преобразование энергии солнечного света в электрическую на основе физического закона фотоэффекта. Около двухсот лет продолжается процесс усовершенствования солнечных установок по выработке электроэнергии. В настоящее время инженерная мысль достигла значительных результатов в разработке фотоэлектрического оборудования, особенно в показателях полезного действия – от 1 до 46% (доля преобразованной солнечной энергии).

Преобразовывают энергию солнечного света в электрическую энергию

Современный рынок солнечных систем электроснабжения можно считать в достаточной мере сформированным, так как он позволяет делать выбор товара из немалого числа предложений, из очень большого рыночного сегмента. Чтобы ответить на самый часто задаваемый вопрос, сколько стоят солнечные батареи для частного дома, необходимо разобраться в технологических и конструктивных особенностях ФСЭ. Структуризация предлагаемого рынком оборудования предполагает три основные категории солнечных систем, основываясь на их функциональных, конструктивных и технических особенностях.

К первой категории ФСЭ относятся автономные системы, которые не подключены к основной сети электроснабжения. Такие системы работают в собственном контуре сети для прямого электропитания подключенного оборудования. Максимальная эффективность работы достигается наличием в комплекте аккумулирующего устройства (аккумуляторные батареи), которое позволяет использовать накопленную электроэнергию в случае падения интенсивности солнечного света (т.е. пониженная вырабатываемая мощность) и в случае моментов превышения потребляемой мощности над вырабатываемой.

Ко второй категории относятся открытые ФСЭ. В своей комплектации данные системы не имеют аккумуляторов и подсоединяются к основной сети электропитания через специальный инвертор. Если потребляемая мощность не превышает значение вырабатываемой, основная сеть отключена. В противном случае отключается ФСЭ и потребление производится из основной сети. Такие системы очень надежные, более дешевые, но если нет электропитания от основной сети, то и солнечная станция не работает.

Третью категорию представляют комбинированные ФСЭ. Они представляют собой объединенный формат первой и второй категории. Это позволяет иметь в своем функционале дополнительное качество – лишняя вырабатываемая или накопленная электроэнергия может передаваться в основную сеть и иметь коммерческую ценность.

Полезный совет! Для бесперебойного режима электроснабжения в случаях одновременного прекращения работы общей сети и воздействия негативных метеоусловий, необходимо иметь резервный источник электропитания. В качестве такого источника может быть небольшой (2-5 кВт) электрогенератор, работающий на бензине или дизельном топливе.

Цена солнечных батарей для дома: стоимость комплекта

Решать вопросы экономии затрат на электроэнергию за счет установки солнечных электростанций необходимо в условиях полного информирования о ценах на весь комплект и предстоящих затратах на их установку и эксплуатацию. Частый вопрос, сколько стоит солнечная батарея для дома, четкого ответа не имеет, так как очень много факторов влияет на ценообразование.

Устоявшаяся цена главного элемента ФСЭ (солнечной батареи) в среднем по минимуму (но также минимуму по качеству) порядка 50-60 руб. за вырабатываемый 1Вт мощности. Следовательно, цена солнечных батарей для частного дома мощностью 100 и 200 Вт будет находиться в размере 6000 и 12000 руб. соответственно.

Состав комплекта станции зависит от ее категории и мощности. В него могут входить контроллер зарядки, аккумуляторная станция, инвертор и соединительная аппаратура. При выборе, например, комплекта первой категории и номинальной мощности порядка 2 кВт (2000 Вт), цена комплекта солнечных батарей для дома составит от 120 тыс. руб. и выше.

А сравнивать весь затрачиваемый капитал необходимо с экономическим эффектом, получаемым от разницы в стоимости 1 кВт/час централизованной сети и стоимости, создаваемой ФСЭ.

Самая «свежая» статистика рынка солнечных батарей показывает, что отношение цен на единицу электроэнергии составляет 8,8 раза. Это значит, что электроэнергия, вырабатываемая солнечной станцией, в 8,8 раза дешевле предоставляемой электроэнергии через общую сеть, взятых в равном эквиваленте.

Важным критерием выбора в направлении использования ФСЭ служит также фактор возможности обеспечить бесперебойную работу автоматики в системах отопления, охранного слежения и пожарного оповещения. К перечню можно отнести компьютерную домашнюю сеть и группы электронных контрольно-измерительных датчиков.

Применение и цена солнечных батарей для дома

Большой выбор солнечных батарей предоставляет возможность использовать их в разнообразном качестве и применении, так как при желании купить солнечные батареи для дома, цена на сегодняшний день уже позволяет это сделать широким слоям населения. Зная их основные характеристики, такие как стандарт выходящего напряжения (12, 24В и выше), а также параметры вырабатываемой номинальной мощности, можно использовать их локально, не приобретая всего комплекта. На рынке средняя стоимость солнечных батарей для частного дома колеблется в пределах 60 руб. за вырабатываемый 1 кВт электрической мощности.

Если требуется использовать лампочку в темном помещении напряжением 12В и мощностью 25 Вт, то достаточно купить и подключить к ней напрямую солнечную батарею аналогичных параметров и это обойдется не более чем в 2000 руб. и тратить электричество на лампочку в 60-75 Вт в какой-нибудь коморке уже не придется. Можно подключить небольшой колодезный насос для дневного полива любой ландшафтной зоны мощностью 200 Вт и питанием в 24В. При затратах в 11000-12000 руб. можно в течение всего весенне-летнего периода и более 10 лет иметь независимую систему полива.

Необходимый комплект солнечных батарей для дачи

Если рассматривать вопрос о целесообразности применения солнечных систем для дачного участка, следует учитывать факторы стабильности подачи электроэнергии в поселок, уровень его инсоляции (время нахождения под прямыми солнечными лучами), требуемую мощность электрификации и фактор риска воровства в пустующее от хозяев время года. Лучший вариант – это стационарная установка ФСЭ первой категории.

Учитывая невысокую потребляемую мощность дачи, можно организовать 100% замену централизованного электроснабжения на автономное и дешевое. В другом случае, когда стационарная установка солнечной станции по каким-то критериям не оправдана, можно использовать переездной комплект быстрой сборки.

Обратите внимание! Эксперты в области использования ФСЭ провели расчет и выявили, что солнечные батареи стратегически и экономически целесообразны для применения в летнее время года в частных домах и дачных домиках площадью от 50 до 300 м², рассчитанных на семью до четырех человек.

Использование солнечной энергии для получения тепла

Наряду с использованием солнечной энергии для производства электрического тока существуют и не менее распространенные устройства по превращению энергии солнечного света в тепловую энергию. Такие установки называются солнечными коллекторами и служат элементами нагрева для систем отопления и получения горячей воды. Независимо от установленных котлов в отопительных системах и контурах горячего водоснабжения, их комбинация с высокоэффективными солнечными коллекторами позволяет экономить до 36% расходов на отопление и приготовление горячей воды.

В конструктивном исполнении солнечный коллектор из разряда ходового товара представляет собой прямоугольную панель с габаритами ориентировочно 1х2 м и с толщиной до 100 мм. Главным отличием коллекторов указанных типоразмеров является тепловой поток мощности, т.е. количество тепла, которое может передаться любому жидкому теплоносителю через контактную поверхность. По-другому этот параметр называют коэффициентом потери тепла и который имеет размерность Вт/м²×°К, т.е. передаваемое тепло через площадь для повышения температуры принимающей жидкости. Современные конструкции солнечных коллекторов имеют показатели (одна панель) по тепловой мощности от 1,2 до 5 Вт/м²×°К.

Цены солнечных коллекторов для отопления дома

Главным элементом системы (теплостанции) является панель солнечного коллектора. В зависимости от требуемой мощности ее можно приобрести на рынке по цене 18-20 тыс. руб. за 1 м² полезной площади и среднему коэффициенту потери тепла 2,5-2,7 Вт/м²×°К.

Например, панель европейского качества с габаритами 1,9х1,8 м (площадь 3,5 м²) и с коэффициентом 2,7 будет стоить около 70 тыс. руб.

С учетом конкуренции аналог китайского производства может быть дешевле на 30-55%, а отечественный прототип на 10-25%.

Если говорить о требуемом комплекте, в который входят: бак, аккумулятор, насос и автоматика, тогда среднерыночная цена такой станции составит 160-170 тыс. руб. Комплект отечественного производства с аналогичными параметрами обойдется в 100-120 тыс. руб.

Монтаж на крышу дома

Полезный совет! Совместное использование солнечных коллекторов с солнечными батареями при правильном выборе параметров позволяет снизить расходы тепловой энергии на получение горячей воды до 61%.

Обзор производителей. Солнечные батареи для дома: стоимость комплекта и одной панели

Солнечные технологии как альтернативные источники энергии уверенно заняли передовые позиции на рынке. Большое количество производителей активно конкурирует, предлагая все новые и новые инновации. Лидирующее место в объемах продаж ТОР-15 стран солнечных электростанций и их комплектующих занимает Китай, имея более 50%.

Наиболее популярными брендами являются Еxmork, RENE SOLA, LDK, Helios House, Suntech, JA Solar и др.

Европейских производителей с объемом рынка около 25% представляют такие компании, как германские AXITEC GmbH, Solarworld и Viessmann Group и норвежская Renewable Energy Corporation и др.

Японию, Корею и Тайвань (15%) представляют компании Kyocera, Sharp, Sanyo, Hanwha Solar One и Motech.

Отечественная продукция представлена такими компаниями, как Hevel Solar и ТСМ. Американский производитель – компания First Solar.

Купить солнечные батареи для дома можно относительно недорого. Если взять за потребительский образец солнечную панель мощностью 200 Вт, то ценовой ряд будет в пределах:

Чтобы увидеть разницу в ценовой политике, в основном зависящей от показателя мощности, возьмем для примера солнечную электростанцию для дома 5 кВт, цена которой в китайском исполнении составит:

• около 300 тыс. руб. (солнечная батарея);
• около 420 тыс. руб. (весь комплект).

Качество продаж и перспективы развития солнечных технологий

Современны рынок и его технологии продаж не оставляют у покупателя однозначной оценки. Особенно высокотехнологическое оборудование и устройства. Это касается и рынка по продаже солнечных систем электроснабжения. Так как технологии производства сами по себе очень энергоемкие, то при желании приобрести солнечные батареи или купить солнечную электростанцию для дома, цена в обоих случаях будет призывать к детальному анализу не только по техническим и технологическим особенностям, но и по экономическим обоснованиям.

Миллионы семей в современном мире мечтают о минимальных коммунальных расходах. Дорогие чеки за газ и электроэнергию, постоянно являются ограничивающим фактором развития. Потребление электроэнергии растет во всем мире год от года. По объективным обстоятельствам, стоимость предлагаемой электроэнергии тоже растет. Наблюдается увеличение стоимости самих энергоносителей, и амортизационных расходов, не зависящих от потребителя. Взять в свои руки электрическую генерацию у себя дома призваны современные фотоэлектрические преобразователи для дома или солнечные батареи. Стоимость комплекта и варианты установки различны.

Принцип работы солнечной батареи это p-n переход. Преобразование энергии света в электрическую энергию происходит благодаря выталкиванию электронов из их кристаллических решеток.

Все солнечные батареи, представленные для частного домашнего использования, делятся на два основных типа:

• кремниевые;
• полимерные.

Кремниевые батареи являются наиболее эффективными, но и цена на них самая высокая, среди имеющихся в продаже. Чтобы понять соотношение цен кремниевых солнечных батарей для дома, нужно знать чем они отличаются.

Монокристаллические элементы

Ячейки монокристаллических панелей смотрят в одном направлении, наводить их надо строго по солнцу. Коэффициент полезного действия таких батарей самый высокий и достигает 22 процентов. В действительности при отклонении солнца от прямого попадания лучей на панель, коэффициент полезного действия резко падает. В пасмурное время в сумерки и с рассветом такие батареи обладают минимальной отдачей.

Во многих странах мира, где используют энергию солнца, именно монокристаллические панели завоевали рынок. А для достижения максимального эффекта устанавливают специальные поворотные системы, позволяющие всей батарее двигаться в течение дня вместе с солнцем, увеличивая тем самым время работы максимального коэффициента полезного действия. Стоимость монокристаллических батарей максимальная и достигает 500 тысяч за комплект.

Поликристаллические элементы

Многостороння направленность ячеек поликристаллических панелей способствует увеличению отдачи в пасмурную погоду и не зависит от положения солнца. Коэффициент полезного действия таких батарей ниже и составляет восемнадцать процентов. Использовать поликристаллические кремниевые солнечные батареи можно в условиях севера, в тех регионах, где солнца очень мало. В связи с большей своей универсальностью, продается таких панелей больше всего на сегодняшний день.

Аморфные батареи – самые недорогие керамические панели, из-за непосредственного нанесения кремния, прямо на подложку. Максимальная эффективность в пасмурную погоду и минимальный коэффициент полезного действия составляет всего пять процентов. Такие батареи пригодятся в качестве дополнительного источника электроэнергии. В связи со своей неприхотливостью и простотой их можно легко установить на крыше. К преимуществам относят:

• КПД в жаркую погоду выше, чем у кристаллических элементов питания.
• Вырабатывают энергию даже при рассеянном освещении.
• При производстве гарантирован меньший процент брака.
• При тени или грязи теряют меньше своей эффективности.

Аморфный кремний солнечной панели

Недостаток один – КПД в два раза меньше, чем у поликристаллических панелей.

Микроморфные батареи

В микроморфных кремниевых батареях имеется два слоя полупроводников, тем самым увеличивается спектр восприятия солнечного света, повышая эффективность батареи. От аморфных отличает присутствием наноструктурированного микроморфного слоя.

Полимерные панели

Полимерные элементы питания самые дешевые в производстве, состоят из нескольких слоев различных полимеров. Свойства их позволяют выдавать от 5 до 10% КПД.

Эксплуатация солнечных элементов питания

Основные тенденции, толкающие человечество к использованию энергии солнца – это стремление к независимости от внешних источников электроэнергии. Независимость от незапланированных отключений света, вплоть до зарабатывания денег на выработке энергии.

Основное использование фотоэлектрических преобразователей делится на четыре типа.

• как дополнительного источника электроэнергии;
• как основного источника электроэнергии;
• как дополнительного источника тепловой энергии;
• как основного источника тепловой и электрической энергии.

В случае дополнительного источника электроэнергии дому не понадобятся громоздкие сооружения в подвале и аккумуляторы. Солнечные батареи можно подключить непосредственно к тем электроприборам, потребление которых составляет 12 вольт. Использовать 24-х вольтовые системы не рекомендуют потребители, в связи с низкой эффективностью. Используют сети 220 вольт, через специальный преобразователь – инвертор.

Характеристика функционирования

При использовании как основного источника электроэнергии, в комплекте с солнечными батареями должны стоять аккумуляторы, для преобразования энергии в ночное время. В дневное же время, излишняя энергия заряжает накопительское устройство. Этот способ можно применять и при частичном электроснабжении дома. Во время длительного отсутствия солнечного света, желательно иметь альтернативные источники. Дизельный или бензиновый, ветровой электрогенераторы помогут создать бесперебойную систему собственного загородного дома, не подключая его к электрической сети.

Солнечную энергию используют и в качестве источника тепловой энергии. Главный элемент такого преобразователя – солнечный коллектор. Применение его вместе с другими источниками тепловой энергии позволяет экономить до 40 процентов вырабатываемого тепла в доме.

Использование для выработки электричества и тепловой энергии в загородном доме позволяют целые системы, подобно мини-ТЭЦ. Максимально снижая энергетические затраты.

Комплектация солнечных элементов питания

Стандартный комплект солнечных батарей для дома входит

• солнечные панели;
• инвертор;
• контроллер заряда;
• аккумуляторные батареи.

Солнечные панели вырабатывают постоянный электрический ток в двенадцать, двадцать четыре и сорок восемь вольт.

Инвертор преобразовывает постоянный ток в переменный. Существует множество электрических приборов, работающих на двенадцати вольтах. Чтобы существенно сократить потери электроэнергии на преобразованиях, желательно такие приборы подключать напрямую к солнечным батареям и аккумуляторам. Коэффициент полезного действия таких систем значительно выше – до семидесяти процентов. Через инвертор происходит подключение к электрической сети и к аккумуляторным батареям.

Контроллер заряда, из собственно названия, контролирует резерв аккумуляторных батарей. Отключает потребление электроэнергии аккумуляторами после полной их зарядки.

Аккумуляторные батареи накапливают электрический ток и выдают его по необходимости в темное время суток, в отсутствии других источников электричества.

Средняя стоимость комплекта солнечных панелей

Цена на домашнюю электростанцию зависит от многих факторов, какой тип панелей потребитель выбирает и какой фирмы производителя. Расчет делают по суммарной нагрузке, которую покупатель предполагает получить от системы. Простой способ посчитать стоимость, это определить цену примерно на 100 ватт, или на 1 кВт.

Домашний комплект на 1 тыс. ватт стартует с 18 тысяч рублей. Это комплект китайского производства. Если брать с мощностью в два киловатта, стоимость составит от ста двадцати до ста сорока тысяч рублей.Европейский комплект на сто ватт обойдется в тридцать тысяч, а комплект оборудования на два киловатта достигает двухсот пятидесяти тысяч рублей.

В России такое производство только начинает свою историю, в данный момент – это не самые экономичные комплекты. Если брать на сто ватт, то стоимость комплекта выйдет в районе от двадцати до тридцати тысяч рублей, а двух кВт электростанция обойдется в двести сорок тысяч рублей.

Соединенные штаты Америки предлагают на рынке свои комплекты, стартуют цены от сорока тысяч за сто ватт и достигают четырехсот тысяч, в расчете на два киловатта.

Есть еще производители из других стран Азиатского региона. Их стоимость находится между китайскими и российскими. Минимальный срок эксплуатации все производители гарантируют десять лет. Это обусловлено сроком службы аккумуляторных батарей.

Стоимость на комплектующие детали

Цены на сами панели довольно различны. Стартуют с шести тысяч рублей за панель на сто ватт. Естественно, такой мощности хватит разве, что на пару лампочек и зарядки телефона. За последнее время стали пользоваться максимальным спросом панели поликристаллические на триста ватт, их стоимость от двадцати тысяч рублей, но и отдача довольно серьезная, при высоком коэффициенте полезного действия.

Контроллеры стоят от трех с половиной тысяч рублей. Из них самые недорогие – китайского производства. Контроллеры тоже рассчитываются на определенную мощность. К примеру, на два с половиной киловатта стоимость контроллера, самого недорогого китайского производства стартует с восемнадцати тысяч, отечественные контроллеры на три киловатта обойдутся в двадцать–двадцать пять тысяч рублей.

Инвертор тоже затратная деталь. Одним из самых надежных инверторов считается отечественный, рассчитанный на четыре с половиной киловатта, стоимостью в шестьдесят три тысячи рублей. Конечно, всегда можно найти замену и использовать на максимальной мощности недорогие китайские или азиатские инверторы, но при максимальной мощности они серьезно греются, теряя производительность. Выход их из строя может произойти уже на второй год использования.

В зависимости от номинальной мощности потребления, довольно серьезные затраты приходятся на аккумуляторные батареи. Учитывая их короткий срок службы (от пяти до десяти лет), можно записывать расходы на их покупку в затраты на производство электроэнергии у себя дома. В среднем хороший аккумулятор стартует с шести тысяч рублей и далее, есть специальные батареи, рассчитанные на двадцать четыре вольта и на сорок восемь, но их применение не целесообразно.

Прежде чем начать установку купленных элементов питания, необходимо разобраться, где будут установлены сами солнечные панели. На крыше, во дворе либо на специальных стойках, в случае отсутствия места. Нужно предусмотреть расположение аккумуляторных батарей в непосредственной близости от солнечных элементов питания, для уменьшения затрат на провода. Ведь провода для постоянного тока гораздо больше в диаметре, нежели чем для переменного. Если потребитель использует панели на крыше, то и все оборудование желательно установить здесь же на чердаке.

При монтаже на крыше, нужно убедиться, что общий вес панелей, с учетом снеговой нагрузки, не привесит расчетных данных по безопасности. Рекомендуется ставить панели под углом двадцати градусов к линии горизонта. Это значение для северного полушария оптимально.

Устанавливают элементы и на стенах, но для этого используют специальные кронштейны. Должен быть доступ ко всем элементам конструкции.

При креплении на крыше обязательно должен быть доступ для очистки панелей от пыли, грязи и снега. Загрязнение может снизить выработку электроэнергии до нуля.

Итоговые подсчеты

Стоимость подключения промышленных объектов очень высока, а цена электроэнергии в некоторых регионах превышает 7 рублей за киловатт. Потребление собственной электроэнергии является разумным выходом. Пользуясь бесплатными источниками электроэнергии и тепловой энергии, потребитель станет независим от внешних обстоятельств, что так актуально в нынешнем мире.

Небольшой расчет стоимости электроэнергии для дома.

• Стоимость подключения дома к электроэнергии стартует от 30 тыс. рублей и выше, в зависимости от удаленности, количества проводов и согласований.
• Суммарное потребление электроэнергии 6 киловатт в час.
• Среднее потребление в месяц – 2 тыс. киловатт.
• Тариф для Подмосковья на 2017 год составляет 5,04 руб./кВт.

Итого в год получается сумма – 120 тыс. рублей, плюс подключение, около 150 тыс.

За десять лет потребитель потратит 1 млн 230 тыс. рублей на электроэнергию в загородном доме.

Что же с солнечными батареями?

• Установка на 6 киловатт обойдется в 360 тысяч рублей. Установка – 40 тысяч рублей.
• Следующие затраты только через 10 лет, для замены аккумуляторов.

После несложных подсчетов за 10 лет, общая стоимость – 400 тыс. рублей. При прочих неудобствах, постоянной проверке счетчиков и поднятии тарифов, потребитель получает свой тариф на электроэнергию, который будет только снижаться. За первые 10 лет тариф составит 1,6 рубля за кВт. На следующие 10 лет сократиться в 3 раза.

Солнечная панель - большой по площади модуль который собирает энергию солнца и перерабатывает ее в электричество. Самым доступным веществом, обладающим данной способностью, является кремний. Из него сделано более 80% всех солнечных панелей, которые сегодня можно встретить на рынке.

Виды солнечных батарей

В зависимости от строения фотоэлементов, модули делятся на три основных типа. Каждый имеет свои достоинства и недостатки, которые нужно учитывать при выборе.

Монокристаллические . В этих панелях кристаллы кремния развернуты в одну сторону. Исторически это первый тип батарей, которые стали применять в промышленных масштабах. Из-за своей структуры монокристаллические модули отлично улавливают прямой солнечный свет. В ясную погоду их производительность может достигать 20-22%. Но даже небольшая облачность очень сильно ухудшает их производительность.

Поликристаллические . В них кристаллы кремния имеют разную ориентацию. Это немного снижает общую производительность (до 16-18%). Но из-за разного направления кристаллы способны улавливать рассеянный свет. Соответственно, имеют почти одинаковую мощность как в плохую, так и в хорошую погоду.

Аморфные . Это маломощные модули, которые используются в калькуляторах, мобильных телефонах и другой мелкой технике. Представляют собой пленочный полимер с напылением кремниевого порошка. Их производительность достигает максимум 10-12%. Но, как и поликристаллические, они способны вырабатывать ток даже при рассеянном освещении.

Солнечные батареи можно купить для электроснабжения частного дома, дачи или другого помещения. Сложность их выбора состоит в необходимости создания сбалансированной системы из разных элементов. К ним относятся: фотопанели и аккумулятор, инвертор и контроллер.

Как устроена и работает солнечная батарея

Солнечная батарея представляет собой независимый источник электроэнергии. Устройство состоит из ряда полупроводников, которые преобразовывают солнечное излучение в ток. Размер поглощающих панелей варьируется от пары миллиметров до нескольких метров.

Батарея состоит из двух слоев с разной проводимостью. Солнечная энергия выбивает электроны из катода и они попадают в пустоши анода. Получается их круговорот. Исторически первым фотоэлементом был селен. Но его производительность была низкой.

В 1954 представители телекоммуникационной компании США предложили заменить его кремнием. И уже через 4 года был запущен спутник на фотоэлементе из него. Эффективность монокристаллического материала составляет 17 %, а поликристаллического - 15 %.

Со времен производства первых солнечных батарей их стоимость существенно упала.

Для продолжительности срока службы, устройства элементы шунтуются диодами. Что уменьшает итоговое сопротивление цепи. Обычно их размещают на каждой четверти длины батареи. Такая конструкция особенно важна, когда часть панелей находится в тени. Диоды не позволяют превращаться им в потребителей тока.

Накапливаемое электричество сохраняется в аккумуляторе. Напряжение которого меньше, чем поступающий потенциал. Процесс заряда и его скорость проверяется специальным контроллером.

Эффективными считаются свинцовые и гелевые устройства для накопления энергии. Срок их эксплуатации составляет 10 - 15 лет.

Избыточный ток поглощает резистор. Для преобразования постоянного напряжения в переменное используют инверторы.

Производительность солнечной батареи зависит от угла ее наклона и стороны света, в которую она направлена. Так, максимальный результат будет от такого размещения устройства:

• на юг под углом в 30° - эффективность 100%,
• на юго-восток/юго-запад под углом 30° - 93%,
• на восток/запад под углом - 93°.

Преимущества и эффективность автономных устройств

Покупают солнечные батареи для дачи, частного дома, отелей в курортных городах. Пользователи отмечают ряд их конкурентных преимуществ:

• неисчерпаемость источника энергии,
• общедоступность в любой местности,
• экологическая безопасность,
• бесшумность системы,
• длительный срок службы до 25 лет,
• государственная поддержка развития альтернативных источников электроэнергии в Европейских странах,
• возможность монтажа дополнительных панелей для расширения системы,
• малая вероятность поломки,
• бесплатность самой энергии,
• автономность системы.

Недостатки солнечных батарей для дома

Использование солнечных батарей сопровождается рядом недостатков:

• высокая стоимость системы,
• необходимость разового вклада большой суммы,
• низкая производительность по сравнению с традиционными источниками питания,
• необходимость места для размещения дополнительных комплектующих,
• длительный срок окупаемости,
• необходимость постоянного ухода,
• проблемы утилизации батарей,
• вероятность кражи дорогостоящего оборудования,
• неэффективность в зимнюю, туманную и пасмурную пору.

Когда солнечные батареи целесообразны

Стоимость автономного энергоснабжения зависит от ее мощности и производительности. И чем она больше, тем меньше цена единиц ее составляющих.

Мощные солнечные батареи можно купить от 330 до 530 у.е. Для того, чтобы обеспечить электроэнергией дом на 4 человека потребуется вложиться на 15 - 25 тыс. у.е.

В Западной Европе спрос на альтернативные источники питания выше, поскольку там достаток людей выше. К тому же, есть возможность передачи накопленной энергии в общую сеть. При этом закупочная цена со стороны государства выше, чем тарифы при потреблении.

Целесообразно использовать мощность солнечных батарей при недостатке электроэнергии в регионе. Например, в курортном городе, где в «сезон» вводятся ограничения потребления.

Или же дом находится вдали от источника питания. И прокладка сети проводов дороже, чем стоимость батарей.

Лучше использовать энергию солнца, когда ее поступление не закрывают туманы и плохая погода. Например, на юге страны на возвышенности.

Для большей эффективности солнечной батареи следуйте инструкции установки, которая идет от производителя.

Режимы автономного электроснабжения

При выборе системы солнечного источника питания, необходимо учитывать максимальную силу, требуемую от нее. Она вычисляется суммированием мощностей всех бытовых инструментов и других электропотребителей. Также надо определить среднесуточную норму. Она зависит от режима автономности от общей сети.

Полная замена привычного источника питания, сопровождается отключением от городского электроснабжения. Требуемое количество мощности определяется по показателям счетчика за предыдущие периоды. При этом целесообразно учитывать возможных будущих электрических потребителей, задел на которые лучше сделать заранее. Обычно необходимо не менее 600 кВт в месяц для обеспечения дома на 3 - 4 человека.

При частичном электроснабжении, основная мощность идет от сети, остальная - от солнечных батарей. Приборы, устройства и системы, требующие больше 2 кВт/ч или 5 кВт/сутки остаются на традиционном источнике питания. Например, пол с подогревом, электрический бойлер, стиральная машина, обогреватель, утюг. Для такого режима потребуется 2 - 2,5 кВт/ч.

Умеренное электроснабжение меняет привычный стиль жизни. Емкие работы, как большая стирка, выполняются периодически 1 - 2 раза в месяц. В период высокой активности солнца. Нагрев воды также ограничивается до почасовой подачи. Для системы необходимо 150 кВт в месяц при возможном среднем потреблении энергии в 4 - 6 кВт/ч. Пиковая мощность может достигать 10 кВт/ч.

При базовом режиме используется 100 кВт в месяц. Хозяева находятся в состоянии экономии энергии, постоянно контролируют включение света и других потребителей тока. Работы, требующие большой мощности, проводятся до обеда. Чтобы до вечера аккумулятор накопил достаточное количество заряда.

Аварийный режим используется в экстренных ситуациях и в течение нескольких дней. После, предполагается восстановление привычного уровня электроснабжения от сети. Используется для обеспечения основных надобностей жителей дома. Среднее потребление энергии в сутки не превышает 2 кВт при пиковом значении в 6 кВт/ч.

После определения уровня требуемой энергии можно приступать к выбору конкретной системы солнечных батарей.

Выбор панелей солнечных батарей

Солнечные батареи имеют такие характеристики:

• размер,
• материал изготовления,
• мощность,
• напряжение номинальное и при пиковой мощности,
• ток при максимальной мощности,
• сила тока при коротком замыкании,
• диапазон рабочей температуры,
• срок эксплуатации.

При выборе фотоэлементов необходимо учитывать все вышеперечисленные показатели.

Для достижения необходимого уровня напряжения, панели параллельно соединяются в блоки. Важно понимать, что для объединения используются однотипные элементы. Но, если выбор между большой батареей или парой маленьких, то лучше отдать предпочтение первому варианту. Поскольку в нем отсутствуют дополнительные соединения, что увеличивает надежность конструкции.

Обычно размеры панелей составляют 1 - 2 м² при мощности в 220 - 250 Вт.

Современные батареи изготавливают из кремния.

Сколько стоит солнечная батарея зависит от ее типа. Фотопанели бывают моно- и поликристаллические. Первые, отличаются большей эффективностью на уровне 17,5% при сравнительном показателе в 15% аналога. Но их стоимость выше. Но в готовой конструкции при пересчете получаемой энергии на затраты, стоимость 1 Ватт приблизительно равна. Срок эксплуатации панелей одинаковый. А вот активность солнца отличается не постоянством в разные периоды года. Поэтому предпочтительней приобретение монокристаллических фотоэлементов.

Номинальное напряжение является показателем, на который рассчитано устройство в условиях нормальной работы. При этом максимальное - выше на 5 - 10 %.

В случае с солнечными батареями отдайте предпочтение 24-х вольтовым панелям. Больший показатель встречается редко. А устройства на 12 В предназначены для малых систем. Их обычно используют по архитекторским соображениям, когда ограничено пространство под батарею.

Установка способна работать при определенной температуре. Оптимальным решением является диапазон от -40°С до +90°С.

По отзывам потребителей, солнечные батареи исправно функционируют в течение 20 - 25 лет. При этом их эффективность снижается на 7 - 8 % каждые 10 лет.

Выбор контроллера и инвертора

Контроллер монтируется между солнечной батареей и аккумулятором. Он управляет уровнем напряжения, идущего от фотопанелей, в зависимости от уровня заряда накопителя энергии. Так при 100% накопления, предупреждается перезаряд отключением подачи напряжения в аккумулятор.

Дорогостоящие технологии отслеживают изменение входящих потоков и балансируют их. Так достигается максимально возможная продуктивность батарей в любой период суток и времени года. Контроллеры Maximum Power Point Tracking целесообразно использовать в больших системах. А при обеспечении энергией частного дома достаточно упрощенной модели. Например, типа PWM.

Такие устройства при уровне заряда аккумулятора от 80% уменьшают напряжение солнечной батареи и поддерживают его. Для сравнения контроллеры ON/OFF, которые являются самым дешевым аналогом, просто отключают систему.

Также важно, чтобы контролирующий блок мог компенсировать температуру и предполагал выбор типа аккумуляторной батареи.

Производители солнечных батарей при отказе от контроллера рекомендуют постоянно измерять вольтметром заряд аккумулятора. И при необходимости вручную отключать систему. Поскольку при перезаряде уменьшается срок службы накопителя.

Инвертор преобразует постоянное напряжение в переменное. Показатель входного напряжения должен соотноситься с мощностью устройства. Так при его силе в 600 Вт достаточно U = 24 В, и соответственно 48 В при большей мощности.

Если говорить о видах инвертора, то меньше всего хлопот доставит синусоидальное устройство.

Косвенным показателем является вес оборудования. Поскольку трансформатор отличается значительной массой, то условно на 100 Вт идет 1 кг инвертора. И поэтому качественный преобразователь в 1000 Вт весит 8 - 10 кг.

Номинальная выходящая мощность должна равняться силе всех электрических потребителей.

Выбор аккумуляторов

Аккумулятор стоит выбирать, исходя из количества энергии, которое он будет накапливать. Для этого определяется суточная потребность в энергии на разные потребители. При этом делается корректировка в дополнительные 10% на потери преобразования в инверторе.

Если солнечные батареи будут автономным источником питания, то важно максимальное возможное количество заряда аккумулятора. А при резервном или аварийном режиме системы необходимо отдавать предпочтение аккумуляторам с большим сроком службы.

Стартейные батареи нуждаются в постоянном обслуживании и используются при малой силе системы. Гелевые аналоги не так требовательны в уходе и способны накапливать больше энергии. Герметичные и заливные аккумуляторы обеспечивают длительное время работы при высоких мощностях. AGM используются преимущественно для резервного режима энергосбережения.

При одинаковых характеристиках, лучшими реальными показателями будет обладать более тяжелый аналог.

Обслуживание солнечной батареи

Солнечные батареи требуют большего ухода, чем стационарная сеть. Их поверхность надо систематически очищать от загрязнений. Таких как, птичий помет, пыль, следы от осадков. Так как загрязненные панели поглощают меньше солнечной энергии.

Для чистки достаточно помыть их потоком воды из шланга. А для снятия снега использовать палку по типу старой швабры с резиновой прослойкой.

Также необходимо обрезать ветки деревьев, которые кидают тень на поверхность батарей. В идеале лучше, чтобы в прилежащей территории дома высоких насаждений не было вовсе.

Два раза в год проверяйте состояние креплений системы. При необходимости смените их.