Сколько стоит установка домашней солнечной электростанции
Цена установки солнечных батарей на крыше в основном зависит от двух факторов: вида системы и ее мощности. И если с мощностью все понятно — чем она больше, тем дороже домашняя солнечная электростанция, то о ее видах расскажем подробнее.
Системы электроснабжения с солнечными панелями на крыше дома бывают трех видов:
- Автономные — дорого, но без забот. В этом случае дом получает электроэнергию только от солнечных батарей и, возможно, бензинового или дизельного генератора. Для работы системы необходимы аккумуляторы и немало: их емкости должно быть достаточно, чтобы обеспечить бесперебойное электроснабжение в темное время суток.
- Соединенные с сетью — бюджетно и просто. В такой системе недостаток энергии компенсируется от общей электросети, в нее же отдаются излишки в пиковое время выработки. В этом случае не нужны аккумуляторы, а на отданной энергии можно даже заработать. Но при перебоях в электроснабжении солнечные батареи работать также не будут.
- Гибридные — оптимум для больших домов. Эти системы оснащают аккумуляторами, но после их полной зарядки в пиковое время не отключают панели, а передают электроэнергию с них в сеть. Также от сети можно компенсировать недостаток электроэнергии, в том числе и зарядить аккумуляторы.
Аккумуляторные батареи стоят дорого, к тому же их нужно менять раз в 3-8 лет в зависимости от типа аккумулятора и режима использования. Поэтому их наличие сильно удорожает систему. Если брать средние числа, то:
Автономная система на 1 кВт*ч/сутки будет стоить 120-140 тысяч рублей, а при мощности в 5 кВт*ч/сутки ее цена увеличится в два раза — до 280 тысяч рублей
На этом примере видно, что для оценки порядка цен неважно, сколько стоит солнечная батарея на крышу конкретного производителя. Нужна только информация о стандартной цене 1 Вт энергии, которая примерно равна 60-65 рублей
Тип солнечных батарей, их производитель, марка инвертора и контроллера, конечно, влияют на цену, но дают ее изменение на десятки процентов, а не в разы или на порядок.
Соединенная с сетью система на 1 кВт*ч/сутки будет стоить 30-35 тысяч рублей, а при мощности в 5 кВт*ч/сутки ее цена увеличится до 70-80 тысяч рублей.
Гибридная система стоит на 10-15% дороже автономной аналогичной мощности за счет большей сложности монтажа.
При расчете стоимости установки солнечных батарей смотрите цену 1 кВт полностью готовой системы с установкой и без нее. Так вы сможете быстро сравнить предложения разных компаний между собой и выбрать самое выгодное.
Слишком много или мало панелей
Ошибка №20 Количество панелей для подключения к MPPT контроллеру или гибридному инвертеру ограничено!
Вы не можете собрать их в одну цепочку сколь угодно много или наоборот слишком мало (1-2 штучки). Всегда нужно ориентироваться на максимальное напряжение холостого хода панели (Voc).
После чего сравнивать эти показатели с характеристиками контроллера, а именно:
U холостого хода (Uхх)
диапазон входного напряжения
Пример расчета:
Пусть Uхх одной панели у нас составляет 36,6В. Не забываем, что это при t=+25C!
Зимой в солнечный морозный день оно будет больше, поэтому учитываем коэффициент температуры ~ 1,12.
Uхх*1,12=36,6В*1,12=40,99В
Далее Uхх гибридного инвертора (берем из паспортных данных) делим на эту величину:
Uхх=500В/Uхх панели=40,99В=12,19
То есть, получается, что к данному гибридному инвертору по напряжению вы можете последовательно подключить 12 панелей, НЕ БОЛЕЕ! Это называется длина стринга.
То же самое и с минимальным количеством. При монтаже всего двух панелек (U=36,6V+36,6V) вы уже не пройдете по “диапазону входного напряжения” – 90-280V.
Инвертор элементарно не запустится и уйдет в ошибку. Для запуска ему требуется минимум 90V.
Поэтому нельзя выбирать панели без привязки к конкретной марке контроллера или гибридного инвертора и наоборот.
Схема подключения
Рисунок 2 – Типичная схема соединения ячеек солнечной батареи.
Типичная схема фотоэлектрической системы приведена на рисунке 3. Основные ее элементы – это одна или несколько солнечных батарей, соединенных параллельно, контроллер заряда-разряда аккумулятора, аккумуляторные батареи, инвертор и потребители электроэнергии. Самыми распространенными являются 12-вольтовые системы с преобразованием в 220 вольт переменного напряжения (при необходимости). Чтобы лучше понять, как работает такая схема, следует рассмотреть все ее элементы поподробнее.
Первым элементом в схеме подключения солнечных батарей является диод Шоттки. Обычно на схемах эта деталь не показана, так как она, как правило, изначально вмонтирована в солнечную панель. Диоды Шоттки защищают элементы от выхода из строя в те моменты, когда часть батареи или вся панель с наступлением ночи затеняется и перестает генерировать электрический ток. В этом случае элементы становятся потребителями тока от аккумуляторных батарей, и именно диод Шоттки препятствует обратному протеканию тока. Это проиллюстрировано на рисунке 4.
Следующий элемент – это контроллер заряда АКБ. Он представляет собой электронное устройство, которое автоматически управляет процессами заряда и разряда аккумулятора, а также защищает его от чрезмерного заряда и разряда, ведь эти факторы могут вывести АКБ из строя. Это работает следующим образом. Днем, когда аккумулятор заряжается от солнечной батареи, контроллер следит за напряжением на клеммах аккумулятора, и, как только оно достигает верхнего предельного значения (более 14 вольт для 12-вольтной системы), процесс зарядки прекращается, ток перенаправляется к нагрузке. Ночью солнечная панель не работает и питание системы осуществляется только от заряженного за день аккумулятора. Как только напряжение на его клеммах достигает предельно низкого значения (около 11 вольт), контроллер отключает работу схемы. Помимо указанных функций, контроллер также защищает элементы схемы от короткого замыкания и от грозы.
Рисунок 3 – Схема фотоэлектрической системы.
Аккумуляторная батарея служит в этой схеме накопителем электроэнергии, которая вырабатывается солнечной батареей в течение дня, чтобы в темное время суток питать подключенные устройства. К аккумулятору подключается одна из пар выводов контроллера. Для этой системы можно использовать и автомобильный аккумулятор, но только вне помещений, так как он выделяет вредные вещества. Гораздо лучше применять специальные необслуживаемые аккумуляторы. Хотя они и стоят дороже автомобильных, их срок службы в разы выше, они безопасны и специально предназначены для многократных частых циклов заряда-разряда.
Схема подключения работает таким образом, что на выходе контроллера поддерживается постоянное напряжение 12 вольт. Для работы светодиодного освещения и приборов с соответствующим напряжением питания этого вполне достаточно. Но если схема будет содержать еще и инвертор, то на выходе можно получить переменное напряжение 220 вольт. Это и есть основная функция инвертора – преобразование из 12 вольт постоянного напряжения в 220 вольт переменного. Для бытового применения вполне подходят автомобильные инверторы, но в тех случаях, где требуется большая мощность и более правильная синусоида переменного напряжения, применяются более дорогие инверторы.
Рисунок 4 – Схема защиты от обратного протекания тока.
Следует учитывать еще один нюанс, который иногда вызывает путаницу. Если измерить напряжение на выходе солнечной батареи, не подключая ее в схему, то вольтметр покажет около 18 вольт. Но почему такая батарея считается 12-вольтовой? Дело в том, что при подключении фотогальванической панели к нагрузке происходит просадка напряжения, и оно приблизится к 12 вольтам. А то, что показывает вольтметр на клеммах солнечной батареи без нагрузки, – это напряжение холостого хода. Если требуется большая мощность, то в схему нужно подключить параллельно несколько солнечных панелей и, соответственно, аккумуляторов.
Солнечные панели монтируются на открытых участках под углом 45 градусов к горизонту с направлением на юг. Именно в таком положении будет выработано наибольшее количество электроэнергии. Однако это количество можно еще увеличить, если поместить панель на поворотное устройство, которое в течение дня от восхода до заката автоматически медленно поворачивается, направляя панель строго на солнце.
Солнечная электростанция в домашних условиях
При покупке солнечных батарей для загородного дома учтите, что дороже обойдутся не сами солнечные батареи, а их установка. Чтобы система бесперебойно работала в весеннее и летнее время, необходимо приобрести контроллер заряда, инвертор с функцией записи и хранения данных (ЗУ), аккумуляторы для накопления энергии, автоматы постоянного тока, предохранитель и кабели для соединения всех элементов системы и подключения к электроприборам.
Общий вес всех компонентов составляет от 50 до 700 кг, что вызывает трудности при транспортировке: необходимо заказывать грузовик или отдельно договариваться с компанией, продающей солнечную электростанцию, о доставке и установке. Как правило, во втором случае перевозка выходит дешевле: компания делает скидку покупателям.
Мощность и выработка сетевых солнечных электростанций
Сетевая солнечная электростанция предназначена исключительно для питания объектов, подключенных к централизованной сети, так как в ее составе нет аккумуляторных батарей. В состав комплекта входит
- Фотоэлектрические модули (ФЭМ) Хевел
- Инвертор
- Сопутствующее оборудование (MC4 коннекторы, распределительный щит, силовой и солнечный кабель, опорные конструкции)
Сетевые комплектыСетевая СЭС комплект «Минимальный»Сетевая СЭС комплект «Базовый»Сетевая СЭС комплект «Стандарт»Сетевая СЭС комплект «Расширенный»
| Номинальная мощность СЭС, кВт | 3,5 | 5,2 | 9,9 | 15 |
| Стоимость сетевой электростанции (с учетом доставки и монтажа на объекте), руб. * | 326 580 | 477 846 | 892 234 | 1 266 346 |
| Вырабатываемая энергия сетевой СЭС (расчетные данные для Москвы и МО) в год, кВт*ч | 3 590 | 5 330 | 10 150 | 15 300 |
| Расчетная экономия владельца сетевой СЭС в год, руб. ** | 20 570 | 30 540 | 58 160 | 87 670 |
| Расчетная экономия владельца сетевой СЭС в руб. за 25 лет ** | 720 000 | 1 100 000 | 2 150 000 | 3 300 000 |
* Не является офертой. Актуальную цену уточняйте на сайте mes-elektrik.ru ** Исходные расчетные данные: Московская область, тариф на электроэнергию для физических лиц – 5,73 руб. за кВт*ч
Варианты подключения
Не возникает вопросов при подключении одной панели: к соответствующим разъемам контроллера подсоединяют минус и плюс. Если же панелей много, их можно подсоединить:
параллельно, т.е. соединим между собой одноименные клеммы и, получив на выходе напряжение 12В;
последовательно, т.е. плюс первой соединить с минусом второй, а оставшиеся минус первой и плюс второй – к контроллеру. На выходе будет 24 В.
последовательно-параллельно, т.е. использовать смешанное подключение. Подразумевает такая схема, что несколько групп батарей соединены между собой. Внутри каждой из них панели соединены параллельно, а группы – последовательно. Эта схема на выходе дает самые оптимальные характеристики.
Разобраться детальнее с подключением альтернативных источников в доме поможет видео:
Такие электростанции с помощью аккумуляторных батарей накапливают для дома заряд Солнца и сохраняют его, резервируя в аккумуляторных банках. В Америке, Японии, европейских странах применяется нередко гибридное электроснабжение.
То есть, работают две схемы, одна из которых обслуживает оборудование низковольтное, питающееся от 12 В, другая схема – отвечает за бесперебойное снабжение энергией высоковольтного оборудования, работающего от 230 В.
Метод увеличения производительности
Обычно, поэкспериментировав с небольшим количеством солнечных модулей, владельцы частных домов идут дальше и совершенствуют систему различными способами.
Самый простой способ – это увеличение количества задействованных модулей, соответственно, привлечение дополнительных площадей для их размещения и покупка более мощного сопутствующего оборудования
Что делать, если существует дефицит свободной площади? Вот несколько рекомендаций для повышения эффективности солнечной станции (с фотоэлементами или коллекторами):
Изменение ориентации модулей. Перемещение элементов относительно положения солнца. Проще говоря, установка основной части панелей на южной стороне. При длинном световом дне также оптимально задействовать поверхности, выходящие на восток и запад.
Регулировка угла наклона. Производитель обычно указывает, какой угол является наиболее предпочтительным (например, 45?), но порой при монтаже приходится вносить свои коррективы с учетом географической широты.
Правильный выбор места установки. Крыша подходит, потому что чаще всего является наивысшей плоскостью и не затеняется другими объектами (предположим, садовыми деревьями). Но существуют еще более подходящие площади – поворотные устройства слежения за солнцем.
При перпендикулярном расположении элементов к лучам солнца система работает более эффективно, однако на стабильно закрепленной поверхности (например, крыше) это возможно лишь на короткий промежуток времени. Чтобы его увеличить, придумали практичные устройства слежения.
Механизмы слежения – это динамические платформы, которые своей плоскостью поворачиваются вслед за солнцем. Благодаря им производительность генератора увеличивается летом примерно на 35-40%, зимой – на 10-12 %
Большим минусом устройств слежения является их высокая стоимость. В некоторых случаях она не окупается, поэтому нет смысла вкладываться в бесполезные механизмы.
Подсчитано, что 8 панелей – минимальное количество, при котором затраты со временем оправдают себя. Можно задействовать и 3-4 модуля, но при одном условии: если они напрямую, в обход аккумуляторов, подключены к водяному насосу.
Буквально на днях компания Тесла Моторс объявила о создании нового типа крыши – с интегрированными солнечными батареями. Илон Маск заявил, что модифицированная крыша будет дешевле, чем обычная кровля с установленными на нее коллекторами или модулями.
Установка
Монтировать панели допускается практически как угодно – вертикально, горизонтально, под наклоном. Однако следует учитывать, что максимальную отдачу модули дают при падении солнечных лучей на рабочую поверхность перпендикулярно. При этом нужно обеспечить и максимальное время облучения.
Отсюда – некоторые рекомендации по установке:
- Ориентировать фотоприемники на юг.
- Располагать панели под углом, равным широте местности.
- Изменять (по возможности) угол наклона на 20% — увеличивать зимой и уменьшать летом.
Следует также позаботиться, чтобы в течение всего светового дня модули не подвергались затенению деревьями на участке или другими зданиями. В этом случае удастся обеспечить максимальную мощность генерации. Особенно критично это для монокристаллических батарей, отдача которых существенно снижается в рассеянном свете.
Солнечные батареи для квартиры плюсы и минусы
Современные тенденции в применении чистых источников энергии позволяют сделать вывод об этих источниках энергии, что это самое перспективное направление на ближайшее будущее.
Основные достоинства такого источника энергии:
- Независимость от городской электросети;
- За выработанное электричество не придется ежемесячно платить;
- Как мы уже писали, эти девайсы обладают длительным периодом службы 20–30 лет;
- Простота конструкции придает надежность собранной системе;
- Простота в работе. Какого либо особого ухода не требуется.
Недостатки тоже есть:
- Продуктивность системы зависит от временного промежутка в течение суток и погодных условий;
- Довольно высокая себестоимость, при большом периоде самоокупаемости;
- Низкая производительность;
- Все-таки, это дополнительный источник электричества, а не постоянный;
- Все приборы необходимо оградить от попадания на них атмосферных осадков. Сам балкончик должен быть остеклен и утеплён.
Тип
Выбирают тип солнечной панели из условий инсоляции (количества солнечных дней, интенсивности излучения):
Так, монокристаллические кремниевые батареи вполне подойдут для установки в южных регионах. В Средней полосе и на других российских территориях оптимальным вариантом будут поликристаллические панели, хорошо зарекомендовавшие себя в условиях рассеянного освещения
В северных широтах следует обратить более пристальное внимание на аморфные модули, которые позволяют создать значительную площадь батареи без дополнительных монтажных работ
Более низкие категории качества присваиваются продукции по итогам заводских испытаний, которые выявляют отклонение от номинальных параметров не более 5% (Grade B) и 30% (Grade C) в процессе эксплуатации.
Сделать солнечные батареи своими руками
Для экономии можно попробовать сделать солнечные батареи своими руками. Приготовьте очки, перчатки, сапоги и защиту для лица, поскольку будете иметь дело с острыми материалами (стекло, оргстекло) и легковоспламеняющимися химическими веществами.
Материалы необходимые для изготовления солнечных батарей своими руками
Прежде всего, это качественные фотоэлементы.
На рынке представлены фотоэлементы из монокристаллического и поликристаллического кремния
Первые имеют КПД до 13 %, но при облачности работают неважно. У вторых КПД — до 9 %, но в пасмурные дни они работают так же, как и в солнечные.. Для домашнего энергоснабжения рекомендуется использовать те поликристаллы, которые продаются в наборах
Все необходимые для сборки ячейки нужно покупать у одного производителя, так как продукция разных марок может отличаться по эффективности. Это создаст трудности при сборке, потребует лишних затрат во время использования и «подарит» низкую мощность солнечной батареи.
Для домашнего энергоснабжения рекомендуется использовать те поликристаллы, которые продаются в наборах. Все необходимые для сборки ячейки нужно покупать у одного производителя, так как продукция разных марок может отличаться по эффективности. Это создаст трудности при сборке, потребует лишних затрат во время использования и «подарит» низкую мощность солнечной батареи.
Понадобится также паяльное оборудование, алюминиевые уголки, диоды Шоттки, крепёжные болты, медные электропровода высокой мощности, прозрачный лист из плексигласа или поликарбоната, вакуумные подставки из силикона, набор специальных проводников.
После приобретения всего необходимого можно приступать к сборке конструкции.
Шаг первый
Собираем на столе единый набор поликристаллических фотоячеек — например, комплект из 40 солнечных элементов, размер каждого из которых — 15*15 см.
Шаг второй
Припаиваем на фотоэлементы оловянные проводники.
Шаг третий
Все ячейки нужно соединить между собой согласно электрической схеме
При этом очень важно вне зависимости от типа подключения использовать шунтирующие диоды, необходимые для установки на «плюсовой» клемме. Оптимальный вариант для этой цели — диоды Шоттки: они позволяют произвести правильный расчёт величины солнечных батарей для дома и не допустить разрядки батареи ночью. Работоспособность спаянных ячеек следует тестировать в солнечном месте
Если они функционируют нормально, можно приступать к следующему этапу.
Работоспособность спаянных ячеек следует тестировать в солнечном месте. Если они функционируют нормально, можно приступать к следующему этапу.
Шаг четвертый
Переходим к сборке рамы. Вам потребуются болты и алюминиевые уголки с невысокими бортиками. Наносим на внутренние грани реек силиконовый герметик.
Шаг пятый
Поверх этого слоя укладываем подготовленный лист из поликарбоната или другого прозрачного материала. Для фиксации лист плотно прижимаем к клеевому контуру.
Шаг шестой
Когда герметик просохнет, можно скрепить раму и прозрачную поверхность болтами. Затем размещаем фотоэлементы с проводниками вдоль внутренней прозрачной плоскости. Расстояние между каждыми двумя ячейками — 5 мм (нужно сделать предварительную разметку).
Шаг седьмой
Фиксируем фотоячейки, герметизируем панель, чтобы солнечные батареи на крыше дома прослужили как можно дольше. В этом поможет монтажный силикон, нанесённый на каждый элемент. Закрываем сооружение задней панелью. Когда силикон застынет полностью, целиком герметизируем конструкцию, чтобы все панели плотно прилегали друг к другу.
Шаг восьмой
Подключить солнечную батарею можно одним из двух известных способов — параллельным или последовательным соединением. В первом случае клеммы
обоих модулей соединяются по принципу минус к минусу, плюс к плюсу. Из любого модуля берём клемму (+) и (-). Выводим концы для подключения к котролле-ру заряда или аккумуляторной батарее. Если необходимо объединить три модуля в одну систему, действия будут соответствующими: соединяем аналогичные нлеммы всех модулей, затем выводим концы (+) и ( ). При второй схеме подключения нужно соединить клемму {+) от первого модуля с клеммой (-) от второго. Оставшиеся концы выводим для подключения к контроллеру или аккумуляторной батарее. Принцип будет одним и тем же независимо от количества модулей.
Основные требования к расположению солнечных батарей
Перечислим главные требования для получения максимальной отдачи от фотоэлектрических модулей.
Выбор места
Местом установки панелей может быть кровля здания либо участок земли. В обоих случаях должны соблюдаться такие правила:
- вся площадь, которую будут занимать генерирующие энергию элементы, должна хорошо освещаться;
- не допускается присутствие рядом других зданий, конструкций или высоких деревьев, способных хотя бы частично отбрасывать на модули тень;
- поставить солнечные батареи желательно так, чтобы облегчить к ним доступ для обслуживания.
Особенности монтажа на кровлях домов
Данный выбор считается оптимальным, если площадь крыши позволяет получить требуемую мощность, а конструкция креплений – оптимальное расположение рабочих поверхностей относительно солнца.
1. Частный дом или коттедж.
Отличительной чертой таких построек, как правило, является скатная крыша. Для получения максимальной производительности системы необходимо:
- размещать ряды панелей параллельно плоскости кровли, если ее угол наклона совпадает с оптимальным значением для данной местности и ее географической широты;
- при меньшем или большем угле установка солнечных батарей производится на каркасные конструкции, корректирующие наклон до оптимального уровня;
- выбирать для монтажа предпочтительно скаты, выходящие на юг (монокристаллические панели), юго-восток или юго-запад (поликристаллические батареи);
- восточные и западные скаты для монтажа батарей не оптимальны из-за понижения эффективности на 25-35%.
2. Многоэтажный городской дом.
Основной административной проблемой этого варианта является сложность согласований на установку (в том числе и согласие соседей).
Обойдется такая СЭС дороже, но набор солнечных батарей не будет иметь ограничений по мощности и проблем с приданием панелям нужного угла наклона / азимута.
Вспомогательное оборудование разместится на чердаке или в подвале, рядом с общими для всего дома электрощитами.
Особенности монтажа на участках земли
Расположение солнечных батарей на придомовом участке имеет свои преимущества и недостатки. В основном такой вариант выбирается для солнечных станций большой мощности, поскольку площади крыш для них оказывается недостаточно.
Особенности установки предполагают:
- крепеж системы панелей на рамных конструкциях дельтовидной формы либо отдельных стояках для каждого модуля;
- обеспечение оптимального направления и угла наклона относительно солнца:
- идеальное, хотя и дорогостоящее решение с применением поворотных конструкций – трекеров. Их использование способно повысить среднегодовую генерацию системы на 25-30%.
Отдельным требованием является установка модулей на высоту, при которой нижний край рам будет располагаться на высоте, превышающей максимальный уровень выпадающего зимой снега.
Способы использования солнечной энергии
Методы применения энергии небесного светила не относятся к инновационным технологиям, солнечное тепло используют давно и весьма успешно. Однако это касается, в основном, Австралии, некоторых стран Европы, Америки и южных регионов, где альтернативную энергию можно получать в течение всего года.
Некоторые северные области испытывают дефицит естественного излучения, поэтому его применяют в качестве дополнительного или запасного варианта.
Посредниками между солнечными лучами и образующим энергию механизмом являются солнечные батареи или коллекторы, которые отличаются и назначением, и конструкцией.
Батареи аккумулируют энергию солнца и позволяют использовать ее для питания бытовых электрических приборов. Они представляют собой панели с фотоэлементами с одной стороны и фиксирующим механизмом с другой. Можно поэкспериментировать и собрать батарею самостоятельно, но проще купить готовые элементы – выбор достаточно широк.
Гелиосистемы (солнечные коллекторы) являются частью отопительной системы дома. Большие теплоизолированные короба с теплоносителем, как и батареи, крепят на приподнятых щитах, обращенных к солнцу, или скатах крыши.
Считать, что абсолютно все северные регионы получают намного меньше естественного тепла, чем южные, ошибочно. Предположим, на Чукотке или в центральной Канаде солнечных дней намного больше, чем в расположенной южнее Великобритании
Для повышения эффективности панели помещают на динамические механизмы, напоминающие систему слежения – они поворачиваются вслед за движением солнца. Процесс преобразования энергии происходит в трубках, расположенных внутри коробов.
Главное отличие гелиосистем от солнечных батарей в том, что первые нагревают теплоноситель, а вторые аккумулируют электроэнергию. Есть возможность обогревать помещение и с помощью фотоэлементов, но схемы устройства нерациональны и пригодны только для тех для районов, где солнечных дней в году не менее 200.
Схема устройства отопительной системы с солнечным коллектором, подключенным к бойлеру, и запасным источником электроэнергии (например, газовым котлом), работающем на традиционном топливе (+)
