Выгодно ли устанавливать солнечные батареи в частном доме

Солнечные электростанции для дома — выгодное вложение и экологичное решение для окружающей среды. 

Подробный обзор

Принцип работы

Электрический ток в солнечной батарее образуется между двумя кремниевыми пластинами. Эти пластины покрыты различными веществами и при освещении их солнечным светом пластина, покрытая фосфором, генерирует свободные электроны, которые по тонким медным проводам отводятся от элемента и направляются к потребителю.

Кремниевые солнечные батареи, в свою очередь, подразделяются на несколько типов:

Монокристаллические

Этот тип солнечных элементов имеет однотипную поверхность чёрного цвета. Внутренний элемент состоит из цилиндрического слитка кремния, который обрезается по всем сторонам, чтобы увеличить поглощение ультрафиолетового излучения.

Благодаря такой внутренней форме достигается высокий КПД таких устройств, что позволяет значительно снизить габаритные размеры элемента при заданной мощности. Достоинства монокристаллических панелей заключается в их высоком эксплуатационном сроке, который при должном уходе и соблюдением правил эксплуатации прослужит более 25 лет.

Существенным недостатком этого типа солнечных батарей, является их высокая стоимость, а также влияние загрязнения поверхности или его затенения в одном секторе на общую производительность такого устройства.

Поликристаллические

Устройства данного типа являются более распространёнными и применяются как источники альтернативной энергии со второй половины 20 века. Производство поликристаллических батарей состоит из 2 этапов.

На первом этапе происходит расплавление кремния. На втором этапе расплав выливается в специальные формы квадратной формы. Таким образом, изготавливаются поликристаллические кремниевые элементы.

Достоинства таких устройств в том, что на стадии производства сокращается количество брака, этот факт положительно отражается на стоимости солнечных батарей.

Недостатками поликристаллических элементов является их неустойчивость к воздействию высоких температур. По производительности данные устройства уступают монокристаллическим моделям. КПД поликристаллических батарей составляет не более 18 %. Для установки элементов этого типа требуется использовать открытый участок большей площади.

Тонкоплёночные панели

Этот тип солнечных панелей отличается невероятной гибкостью. Производство такого элемента происходит путём вакуумного напыления фотоэлектрического материала. Производительность таких устройств зависит от чистоты технологического процесса при производстве батарей.

Достоинствами таких элементов является относительно низкая стоимость, гибкость элементов, батареи хорошо переносят чрезмерное нагревание корпуса.

К недостаткам тонкоплёночных батарей можно отнести необходимость в большой площади размещения панелей, срок эксплуатации таких элементов значительно ниже чем у кристаллических панелей, а основная сфера применения таких устройств заключается в использовании их в различных малогабаритны электронных приборах.

Есть ли выгода в их установке

Во всем мере солнечная энергетика используется только в качестве заботы об экологии. Никто не пытается искать выгоду или стараться сэкономить свои средства. Все делается только для природы, у нас все в точность да наоборот, ведь люди только и думают, как сэкономить деньги. Говорить, что каждый из них пытается заботиться о природе – это глупо и бессмысленно, все мы понимаем, что это не так.

Конечно, сейчас цены на электричество пугают, и скорее всего, они будут только возрастать. Если сейчас серьезно задуматься об установке таких батарей, то поверьте, вы сможете сэкономить! К примеру, одна солнечная система, рассчитанная на 4 человека, сможет окупиться уже через 4 года и это с учетом того, что срок службы составляет 15-20 лет. Единственная слабая сторона – это аккумуляторы для солнечной батареи, они быстро выходят из строя. Интересно будет узнать: современные батарейки со сверхбыстрой зарядкой.

Так что, устанавливая ее у нас, можно в 4-6 раз сэкономить средства и реально не зависеть от коммунальных служб. И не стоит забывать, что тарифы будут только расти, особенно это касается Украины и Белоруссии, хотя и в России через два года обещают заоблачные тарифы.

В наших статьях мы раскрыли уже множество обмана и неэффективных способов, но этот мы вам настоятельно рекомендуем. Именно за солнечными батареями будущие, которое в скором времени наступит. Лучше быть готовыми сразу, а аккумуляторы рано или поздно появятся дешевые и долговечные, у них выбора нет.

Расчет необходимой мощности

Чтобы определить, сколько вам нужно электроэнергии, нужно сложить мощность всех потребителей. Например:

  • водонагревательный бак (бойлер) – 1-2 кВт;
  • холодильник – 1 кВт;
  • кондиционер – 2,5 кВт;
  • Компьютер – 0,4 кВт;
  • Освещение – 0,1-1 кВт;
  • И др.

Это называется Pуст – установленная мощность, т.е. сумма кВт всех потребителей. В данном случае уже нужно более 5-ти кВт, значит, что выделенной мощности в 3 кВт просто не хватит. Для снижения потребляемого тока при той же мощности стоит перейти на 3-фазную сеть. Это даст возможность распределить потребителей по трём фазам. Да и мощную нагрузку (более 5 кВт) нельзя подключать по одной фазе, это запрещено ПУЭ (а современной электроплита может потреблять и 9 кВт).

Читайте также:  Как выбрать накопительный водонагреватель правильно?

Важно! Не увеличивайте максимальную мощность за счет замены автоматов или пробок на бОльшие. Больше чем 25 Ампер в быту не стоит использовать вообще, если проводка не заменена на новую (с соответствующим сечением кабеля). Автоматический выключатель защищает электропроводку, если он не сработает во время – проводка начнет плавиться, может произойти пожар. Если вы заменили проводку на более мощную (в домах и квартирах выше 2,5 мм 2 редко устанавливают) – это еще не залог надежной работы. В старых квартирах со щитка приходит провод 2,5-4 мм 2 алюминия. Он может легко отгореть.

При этом следует учитывать, то, сколько приборов вы одновременно включаете. Есть такое понятие как «коэффициент использования мощности», для жилых помещений он равен 0,8-0,9. Цифры могут отличаться в зависимости от того, как вы используете электроэнергию. В нежилых помещениях и на производстве Киспользования стремится к 1.

Pвыд=Kисп*Pуст

Расчеты

Прежде чем приступить к выбору и покупке солнечной батареи, необходимо провести расчеты, для того, чтобы понять, какое оборудование вам потребуется. Я выделил некоторые пункты, которые позволят быстро во всем разобраться.

  • Проанализируйте, какая мощность электрического тока вам будет нужна. Для этого стоит суммировать всю нагрузку на электросеть в час, Её создают все электроприборы в доме. Будет это 2 кВт или 10, стоит определиться с этим сразу.
  • Если ваш дом или квартира требует слишком много электроэнергии, а осуществить покупку и монтаж нужного оборудования не получается, то можно выйти и из этой ситуации. Для этого выберите определенный перечень электроприборов, которые будут работать от солнечных батарей. Можно подключить одну или две комнаты.
  • Прежде чем купить солнечную батарею, нужно понять, сколько солнечных дней в году вы будете получать. Исходя из этого параметра, можно будет просчитать приблизительный срок окупаемости оборудования. Для этих целей я советую использовать программу HOMER Pro, которую можно скачать по вот этой ссылке ссылке. Она имеет бесплатный пробный период в 21 день, которого, для проведения нужных расчетов хватит с головой.
  • Выбирая солнечную батарею, нужно учитывать срок её эксплуатации и эффект потери своих свойств с каждым годом. Ведь если проводить расчет срока окупаемости без этих параметров, то точных данных вы не получите.
  • Заранее решите, где будет устанавливаться солнечная батарея. Измеряйте площадь, которую она будет занимать. Если вы желаете установить такой альтернативный источник энергии в квартире, то обсудите это с жильцами и управляющей компанией. Ведь, скорее всего, монтаж будет осуществляться на крыше многоэтажного дома.

Принципиальная схема подключения солнечных батарей

Подключая солнечные батареи, стоит продумать схему подключения солнечных батарей и учитывать все нюансы – будущую нагрузку, необходимость установки устройства, которое будет контролировать зарядку АКБ, дополнительных источников тока.

Схема подключения солнечных батарей

Существуют разные схемы солнечных батарей и способы их подключения к устройствам. Самое главное в настройке солнечной батареи – это правильно рассчитать нагрузку, настроить контроллер зарядки, контроллер, который отбирает энергию у источников.

Чтобы понять, как правильно подключить солнечную батарею, стоит рассмотреть все нюансы. Например, расскажем, почему панели могут по-разному освещаться. Кроме этого, более подробно рассмотрим виды контроллеров зарядки.

Схема подключения разнонаправленных солнечных батарей

Например, если разместить в одной плоскости несколько панелей, тогда проблем с подключением быть не должно. А когда панели находятся в различных плоскостях, тогда и работают они по-разному.

Одна из них, которая находится ближе к точке с максимальной мощностью, будет освещаться больше.

Она будет генерировать электричество, а часть этого электричества потом будет идти на нагрев другой панели.

Также можно поставить отсекающие диоды. Бывает, что производители иногда устанавливают диоды в панели с самого начала, оставляют в коробке распределительной для них место. Предусмотрено, чтобы внутри между пластинами были диоды, тогда в результате будет максимальный показатель мощности. Также не будут “грется” пластины, отличающиеся низшими показателями.

Обращайте также внимание на потерю в соединениях, напряжение, когда оно падает, в проводах, расположенных в низковольтной части системы. К примеру, мы берем кабель (1 метр), у которого сечение – 4 мм2. Когда по нему проходит 80 А и напряжение составляет 12 В, то падение в “скрутках” будет достигать показателя 0,383 В, а падение напряжения будет равно 3,19%.

Контроллер зарядки в солнечной батарее

В схеме солнечной батареи нужно помнить и об установке устройства, которое контролирует зарядку АКБ. Ведь оно распределяет электрическую энергию, которая генерируется. Стоит следить, чтобы АБК всегда был заряженным, следить за его состоянием зарядки. Когда она полностью будет заряжена, тогда энергия направляется в инвертор.

Как организовать контроль зарядки при подключении солнечных батарей?

На солнечную батарею можно установить два вида контроллера: PWM (ШИМ) либо MPPT.

PWM является устройством, которое генерирует измерительные импульсы (1 Гц). такие контролеры усреднено контролируют состояние батареи.

Принципиальная схема подключения солнечных батарей

Второй вид контроллера MPPT имеет процессор, он фиксирует точки, где проявляются показатели напряжения и тока по максимуму. Другое плечо контроллера следит, в  каком состояние находится АКБ. С помощью процессора определяются показатели напряжения, тока, которые направляются на АКБ.

Читайте также:  Детальный обзор автоматики для газовых котлов отопления

Независимо от выбора контроллера, вам обеспечен комфортный режим работы вашей солнечной батареи. Контроллер MPPT имеет свой плюс – он может накапливать информацию. Также мы имеем возможность наблюдать за его работой.

Схема подключения солнечных батарей и дополнительных источников тока

Если к  схеме подсоединить иные источники электрики, тогда надежность электроснабжения становится гораздо выше. Но при появлении других устройств, которые контролируют и управляют,схема подключения солнечных батарей становится сложнее.

Схема подключения солнечных батарей и ветрогенератора

Если вы установили разные источники энергии, то обязаны следить, чтобы у них было одинаковое напряжение. В противном случае вам необходимо будет устанавливать контроллеры зарядки, иногда могут потребоваться даже инверторы. Схема блока АКБ поможет подстроиться под то напряжение, которое издается  всеми источниками.

Схема подключения солнечных батарей и источника переменного тока

Слегка меняется схема, когда вы подключаете устройство, которое издает переменный ток.

Также схема солнечной батареи становится сложнее, когда вы решили непосредственно к сети централизованной подключить автономную систему.

Ведь частному потребителю не предоставляется возможность  сбрасывать оставшуюся энергию. Возможны во время работы перепады напряжения, которые могут продолжаться до 1 сек.

Все зависит еще от установленного переключателя, насколько он сложный.

Чем больше других источников вы подключаете, тем сложнее становится схема подключения. При сложной комплектации стоит обратить внимание на:

  1.  Характеристики источников, устройств, которые управляют, преобразовывают энергию.
  2. Надежность системы, которая включает также проблемы с утилизацией избыточной энергией.

Если вы не можете самостоятельно освоить схему подключения солнечных батарей то доверьте работу по установке специализированным компаниям. Профессионалы самостоятельно разработают схему подключения солнечных батарей, своими руками выполнят монтаж.

Виды солнечных батарей

Если вы собираетесь купить солнечные батареи для дома, стоимость комплекта напрямую зависит от того, на что рассчитана система:

  • небольшие солнечные панели 50-300 Вт*ч предназначены для обслуживания небольших приборов вроде телефона или радио, а также для освещения. Такой мощности вполне достаточно, чтобы обеспечить домик для гостей энергией на выходные. Стоимость установки около 20000-70000 рублей;
  • системы мощностью 500-1000 Вт*ч подойдут для постоянного использования, но при этом требуется уменьшить время эксплуатации приборов с высоким потреблением энергии: телевизора, электроплиты и т.п. Такие установки могут выступать в качестве постоянных источников в небольших домах. Стоимость до 200 тыс. рублей;
  • солнечные электростанции с 2-3 кВт мощности подойдут для круглогодичного проживания семьи, но для надежности поступления энергии зимой рекомендуется устанавливать вспомогательные источники, например, генераторы на жидком топливе. Стоимость до 600 тыс. рублей.
  • мощные солнечные генераторы стоимостью до 900 тыс. рублей предназначены исключительно в качестве самостоятельных источников. Вырабатывают более 5,4 кВт, могут обеспечивать также отопление и нагрев воды. В зимнее время рекомендуется использование альтернативных видов энергии: генераторы на дизеле или энергии ветра, так как солнечной (тепловой) энергии, как правило, недостаточно.

Если вы не проживаете в загородном доме постоянно, рекомендуется не покупать мощные солнечные электростанции. Аккумуляторы будут быстро накапливать энергию в ваше отсутствие, а все остальное время установка будет простаивать.

Сколько нужно солнечных батарей для дома, Как расчитать солнечные батареи для частного дома

На данный вопрос нету однозначного ответа. Все зависит от количества энергии потребляемой в вашем доме: холодильник, чайник, микроволновка, телевизоры, стиральная машина, компьютеры, кондиционер, посудомоечная машина и прочее.

На основе полученных данных по потреблению энергии, наклона и площади крыши, выбора мощности солнечных панелей, рассчитывается необходимое кол-во солнечных батарей для СЭС. Сколько солнечных батарей нужно для дома или квартиры — точно сможет ответить специалист, только после выезда на объект.

Как рассчитать сколько нужно солнечных батарей

Чтобы рассчитать требуемое количество световых батарей для дома, нужно отталкиваться от нескольких факторов:

  • Размера кровли;
  • Количества потребляемой электроэнергии в месяц;
  • Суммы которую готовы инвестировать в проект;
  • Мощности которая прописана в договоре на пользование электрической энергии (мощность станции не должна быть больше чем в договоре на Зеленый тариф).

Если нужна станция исключительно для замещения собственного потребления, необходимо отталкиваться от среднемесячного потребления энергии домом. Перед покупкой обязательно должен быть проделан расчет мощности, особенно, если стоит задача максимально быстро окупить солнечную станцию, нужно устанавливать максимально возможную мощность станции.

Как самостоятельно рассчитать солнечные батареи и их выработку

Воспользуемся простой формулой, с помощью которой можно приблизительно рассчитать сколько надо солнечных панелей для дома. Для этого вам нужно:

  1. Знать площадь крыши, для примера возьмем 50 м²;
  2. Площадь одной солнечной батареи, берем 1,63 м²;
  3. И мощность солнечной панели — возьмем среднюю по рынку на 275 Вт.

Теперь как рассчитать солнечные батареи для дома с помощью формулы:

  1. Площадь крыши делим на площадь одной панели: 50/1,63 = 30,67, округляем в меньшую сторону, получаем 30 солнечных батарей.
  2. Далее умножаем полученное кол-во панелей на мощность одной панели: 30*275 = 8250 Вт, сново округляем в меньшую сторону и выходит 8000 Вт или 8 кВт в час.

Получаем солнечную электростанцию мощностью на 8 кВт с максимальным количеством солнечных батарей в 30 штук, которые покроют крышу площадью 50 м².

Читайте также:  Как топить печь углем, простой алгоритм действий и советы печников

Еще раз напоминаем, что вышеприведенные цифры, всего лишь пример расчета приблизительного количества солнечных батарей для частного дома. В формуле не были учтены: тип и угол наклона крыши, потеря КПД в инверторе и аккумуляторе, сезонность и т.п.

Какие электроприборы учитываются при расчете показателей СЭС для частного дома

Детальное внимание к мощности потребителей, стоит уделять в случае проектирования автономных систем и систем резервного питания. В таких системах генерирующее оборудование должно справляться с нагрузкой от потребителей, даже иметь некий запас мощности на время пусковых процессов.

Недостаточная мощность оборудования в таких системах может привести к аварийному отключению питания во время перегрузки, и, даже, к выходу его из строя.

Стоит учитывать все мощное оборудование в доме: электрические котлы, электрические теплые полы, глубинные и циркуляционные насосы, компрессоры холодильников и др.

В случае сетевой солнечной электростанции важнее учитывать потребление электроприборов, поскольку вся потребленная мощность отнимаеться от объема электроэнергии произведенной солнечной электростанции, а недостаток от мощности сетевых инверторов покрывается потреблением из сети.

Как улучшить показатели выработки электроэнергии

Согласно калифорнийскому исследованию регулярная очистка батарей для солнечных электростанций позволяет вырабатывать больше на 12 % электроэнергии. Для выработки максимального количества солнечных элементов СЭС устанавливаются под определенным углом с учетом строения вашей крыши. Оптимальный угол наклона — 45°.

Будем рады, если данный материал дал возможность узнать, как рассчитать солнечные батареи самостоятельно. Но мы бы рекомендовали обращаться к специалистами для проведения подобных расчетов.

Получение выплат по зеленому тарифу

Ваша солнечная электростанция начинает вырабатывать электроэнергию с момента запуска и ввода в эксплуатацию, а значит, с этого момента она начала зарабатывать вам деньги.

Как происходят расчеты?

Ваша солнечная электростанция выработала какое-то количество электроэнергии в день (количество зависит от ее мощности), часть этой электроэнергии потребили вы (ваше домохозяйство), а все остальное уходит в сеть государству. Так как солнечная электростанция работает только в светлое время суток, то ночью ваш дом потребляет энергию энергоснабжающей компании. Затем в конце месяца происходят взаиморасчеты следующим образом: смотрят, какое количество выдала в сеть ваша солнечная электростанция и отнимают от этого показателя то количество киловатт, которое потребил ваш дом из сети. Разницу умножают по ставке зеленого тарифа и выплачивают вам на счет уже с вычетом налогов. То есть на карту деньги вам приходят уже «чистыми», никаких отчетов в налоговую вам нести не нужно!

Так как ставка зеленого тарифа имеет привязку к евро, то каждый квартал она пересчитывается в зависимости от текущего курса. С этого года размер зеленого тарифа составляет 0,16 евроцентов за 1 кВт зеленой электроэнергии. Сейчас, уже с вычетом налогов, владельцы солнечных электростанций продают электроэнергию в сеть по 4 грн. За кВт.

Если у вас остались вопросы, пишите их в комментариях, и я с радостью помогу вам их решить.

Не пропускай самые интересные публикации для личностного роста. Подписывайся на нас в той социальной сети, которую любишь больше всего: Instagram, Facebook, Telegram.

Наталья Колесниченко

  • Измаил, Украина

Помогаю людям создавать экологически-чистый источник пассивного дохода с помощью построения солнечных электростанций Пишу книгу на тему семейных отношений

Бытовое оборудование

Несколько десятков лет назад документами и отраслевыми стандартами жёстко регламентировалось, сколько ампер в розетке 220В, типичным было ограничение в 6 А. В наше время при сдаче объектов сила тока в розетке увеличена до 16 или 25 А. Современные параметры подходят для любого бытового оборудования, устанавливаемого в квартире или доме. Осуществляя разводку сетей необходимо на этапе проектировки и расчёта вычислить, какую мощность (кВт в час) будет расходовать совокупность приборов.

Именно в связи с увеличением количества устройств встал вопрос об увеличении мощности, и, как следствие, увеличилась предельная сила тока в розетке 220В. Ранее в порядке вещей считалось, что одна точка с номинальным током 6 ампер удовлетворит все запросы пользователей. Для таких розеток мощность подключенного оборудования могла достигать 1,5 кВт. В современных нормативах этот показатель вырос до 2,5 кВт, что и вызвало потребность в увеличении предела силы тока в розетке до 16 А. Возможно даже безопасное превышение потребляемой энергии до 3,5 кВт.

Выбор места

Зазор между панелями и поверхностью обязателенВыбирая место для установки солнечных панелей, необходимо учитывать особенности:

  • географические;
  • частные.
Выбор места

Солнечные батареи нужно ставить не просто в освещенных местах, но и под конкретным углом. Особенно это касается монокристаллических панелей.

Примите во внимание: если не оставить зазор между крышей и панелями для циркуляции воздуха, модули будут перегреваться и выгорать.

  • для широты до 25° нужно ее значение умножить на 0,87;
  • для широты от 25 до 50° нужно умножить значение на 0,76 и прибавить 3,1 градуса.

Частные особенности включают в себя условия, в которых находится дом. На крышу не должна падать тень деревьев или других построек.

Выбор места

Если эту проблему невозможно решить, то лучше установить панели не на крыше, а на отдельных столбах во дворе.