Электрическая энергия уже давно прочно вошла в нашу жизнь. Кроме того, существование без электроэнергии, когда не работают различные бытовые приборы и освещение, нормальным назвать уже трудно. Поэтому после покупки дачного дома, столкнувшись с периодическими перебоями подачи электроэнергии, я начал задумываться о решении этой проблемы.
В результате размышлений я пришел к необходимости установки бензинового генератора электроэнергии. Но это привело к следующим неприятностям: сильный шум, необходимость запуска бензинового генератора вручную, высокая стоимость горючего.
Подсчитать стоимость несложно, ведь при среднем потреблении горючего исходя из расчета 1,5 литра в час и стоимости бензина примерно в 40 рублей за литр получается, что за 8 часов работы придется заплатить 480 рублей.
Установка ветрогенератора в данном случае, во-первых, требует вложения средств. А во-вторых, для выработки электроэнергии требуется правильная установка ветрогенератора с учетом господствующего направления ветра. Но на участке растет много высоких деревьев, что сильно мешает установке ветрогенератора. По этим причинам пришлось отказаться от данного варианта.
После рассмотрения всех предложений в интернете было принято решение установить солнечные батареи для дачного дома как дополнительный источник питания, обеспечивающий бесперебойное электроснабжение при отключении сети 220 В. Они обладают долговечностью, необходимой эффективностью при приемлемой цене, являются экологически чистым источником энергии, не производят шума и не требуют значительных затрат на обслуживание.
Как выбрать солнечную батарею
После того как было принято решение о покупке солнечных батарей, пришлось столкнуться с другой проблемой: при столь значительном количестве предложений на рынке различных видов солнечных батареек, отличающихся по цене, как же выбрать наиболее подходящий вариант?
В продаже имеются несколько видов солнечных панелей: монокристаллические, поликристаллические и тонкопленочные модули из аморфного кремния. Более подробно об устройстве, принципах работы, видах и схемах подключения можно прочитать в этой статье: как работает солнечная батарея.
Монокристаллические элементы представляют собой срез кристалла кремния. Внешне отличаются по цвету имеют равномерный серый или темно-синий цвет. Характеризуются немалым коэффициентом полезного действия, доходящим до 25%.
Производство таких элементов связано с трудностями: необходимо изготовить кристалл нужного качества большого размера, а затем разделить его на части. Это, в свою очередь, сказывается на конечной цене.
Поликристаллические элементы имеют меньший КПД, не больше 18%. Отличаются по внешнему виду имеют синий или темно-синий цвет и зернистую структуру. Продаются по более низкой цене, чем вышеописанные приборы.
Благодаря использованию полимерных материалов при изготовлении тонкопленочных модулей из аморфного кремния их можно легко согнуть или даже свернуть в трубочку. Обладают наименьшим КПД, составляющим 5-8%.
Сколько нужно солнечных панелей для частного дома
Сначала нужно было определить, позволяют ли климатические условия местности установить солнечные батареи. Ведь, согласитесь, если количество солнечных дней в году невелико, то и количество вырабатываемой электроэнергии будет небольшим.
В моем случае для средней полосы России количество солнечных дней составляет около 90 дней в году, что является вполне допустимым показателем.
Для расчета необходимого количества солнечных батарей нужно исходить из требуемой мощности потребителей электроэнергии.
В моем случае общая потребность составила 180 Вт, из них:
- освещение: 5 светодиодных ламп мощностью по 5 Вт каждая, общая мощность которых составила 25 Вт;
- жидкокристаллический телевизор с диагональю экрана 32 дюйма 55 Вт;
- холодильник 60 Вт.
При расчете нагрузки пришлось исходить из потребности временного обеспечения электроэнергией только самых необходимых приборов. Другие электроприборы в расчет не включались.
После изучения предложений в интернете выбор был остановлен на солнечных панелях Delta SM 50-12 M в количестве 4 штуки. Мощность одной панели составляет 50 Вт, суммарная мощность 200 Вт, КПД элемента 17,96%. Этого должно хватить для беспроблемного обеспечения электроэнергией всех одновременно включенных важных потребителей.
При расчете надо учесть, что вероятность одновременной работы всех электроприборов невелика. Так, для ламп освещения время работы составит 5 часов в сутки, телевизор также никто не будет смотреть круглые сутки на даче от силы 1 час. А режим работы холодильника по умолчанию является периодическим.
Можно допустить, что холодильник включается 2 раза в час на 5 минут, получается 1 час в сутки непрерывной работы.
Подсчитав потребность в электроэнергии в сутки, получаем 25*5+55*1+1*60=0,24 кВт*ч в сутки. Выходит, конечно, немного, но в теории должно хватить. На практике, разумеется, вышло меньше ведь для работы солнечных батарей требуется, чтобы солнце светило постоянно и под нужным углом. Но об этом расскажу позже.
Так, в декабре и январе выработка в сутки составила 0,1 кВт*час, а наибольшая выработка была летом в июне и июле: в сутки выходило до 0,3 кВт*часа. Выработка в остальные месяцы колебалась от 0,15 до 0,25 кВт*час в сутки.
Но выбор мощности на первое время производился с расчетом обеспечения электроэнергией при отключении сети 220 В. Недостаток мощности, вырабатываемой солнечными батареями для электроснабжения частного дачного дома в зимнее время, компенсировался пуском бензинового генератора.
Место установки и угол наклона для лучших результатов
Так как дачный дом изначально был ориентирован на север-юг, трудностей с выбором оптимального положения солнечных панелей не возникло. Местом для установки солнечных батарей была выбрана южная сторона двускатной крыши дачного дома.
Панели прекрасно разместились на крыше. Угол наклона выбирать не пришлось, установил вровень с крышей, как есть 45°. Конечно, со временем угол наклона можно будет скорректировать. Размер одной солнечной панели составил 67*55 см. Площадь одной панели, соответственно, составила 3,7 м2. Общая площадь панелей составила 14,8 м².
Для того чтобы убрать тень от растущей вблизи дома ветлы, последнюю пришлось спилить. Это также избавило от другой проблемы: угрозы падения сучков и веток от сильного ветра или под воздействием снега на крышу с установленными панелями.
Схема подключения панелей и контроллера
Для нормальной работы солнечной электростанции и возможности получения от нее электрической энергии наличия только солнечных панелей недостаточно. Солнечные панели питают аккумулятор, который нужен для накопления энергии. Он подключен через контроллер заряда, который контролирует ток заряда АКБ и отключает ее, когда АКБ будет заряжена полностью.
Для питания бытовых электроприборов нужен переменный ток напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Аккумуляторная батарея дает постоянный ток напряжением 12 В. Для преобразования постоянного тока в переменный нужен инвертор. Для соединения всех устройств в одно целое и получения солнечной электростанции нужны провода.
Схема подключения солнечной электростанции выглядит так:
Перекидной рубильник выглядит так:
Это условие правомерно как для владельцев бензиновых, газовых или дизельных электрогенераторов, так и для владельцев солнечных или ветряных электростанций. Без перекидного рубильника есть вероятность подачи напряжения на линию 0,4 кВ и через силовой трансформатор 10/0,4 кВ путем обратной трансформации подать напряжение на ВЛ 10 кВ.
Если на ВЛ-10 кВ или ВЛ-0,4 кВ производятся работы, электротравму может получить электромонтер, который производит работы. К слову, такие несчастные случаи были в 2017 году.
Кроме того, при подаче напряжения на отключенную и выведенную в ремонт ВЛ 0,4 кВ нагрузка значительно возрастет и превысит паспортную. Соответственно, может выйти из строя генератор или устройства, включенные в схему солнечной электростанции.
Подбор аккумуляторов, контроллера заряда и инвертора
После того как была выбрана солнечная батарея, осталось подобрать количество аккумуляторов, контроллер заряда и инвертор. Исходя из мощности солнечных панелей в 200 Вт, контроллер заряда должен быть рассчитан на ток 17 А.
Был выбран контроллер заряда EPsolar LS2024R с рабочим током в 20А, рассчитанный на напряжение 12/24 В. Данный прибор предназначается для защиты от чрезмерного разряда и перезаряда аккумуляторных батарей. Имеется функция автоматического выбора напряжения, функция выбора типа аккумулятора.
Есть защита от: неправильной полярности, КЗ, перегрева, перенапряжений, в том числе при ударе молнии, обрыва цепи в аккумуляторной батарее и разряда аккумуляторной батареи через солнечную батарею в ночное время.
Аккумуляторная батарея была выбрана емкостью на 100 А, типа DELTA GEL 12-100. Данная АКБ гелевого типа с напряжением 12 В. Обладает устойчивостью к глубокому разряду и низким саморазрядом. Основное предназначение работа в буферном (постоянного подзаряда) или циклическом (разряд-заряд) режиме. Срок службы составляет до 12 лет.
Для преобразования постоянного тока от АКБ в переменный частотой 50 Гц и напряжением 220 В был выбран инвертор СИБКОНТАКТ ИСЗ-12-600 М3. Мощность инвертора составляет 600 Вт. Имеет встроенную защиту от перегрузки, АКБ от полного разряда, тепловую защиту и энергосберегающий режим. Позволяет подключать любое электрооборудование благодаря синусоидальной форме выходного тока.
Срок службы панелей и аккумуляторов
При выборе солнечной панели можно было остановить выбор на более выгодном предложении — Delta SM 100-12 M в количестве 2 штуки. Но, к сожалению, в наличии у продавца таковых не оказалось, а срок доставки новой партии меня не устроил.
Солнечные панели Delta соответствует стандартам качества IEC61215, IEC61730, имеют гарантию от производителя 10 лет. В течение 10 лет производитель гарантирует сохранение мощности более чем на 90% от паспортной и сохранение мощности на 80% в течение 25 лет.
Обслуживать панели не надо, требуется лишь периодический осмотр и очистка их от пыли и грязи. Срок службы АКБ составляет 12 лет. Батарея необслуживаемая.
Про стоимость эксплуатации нужно поговорить отдельно. Конечно, приобретение солнечной электростанции — это не очень дешевая затея. Только стоимость составных частей и материалов обошлась в примерно в 45 000 рублей. Распределительный шкаф с защитными автоматами и перекидным рубильником был приобретен ранее.
Но в моем случае нужно было обеспечить стабильное электроснабжение дачи. Если солнечная станция докажет свою эффективность, можно задуматься о полном переходе на автономное питание.
В этом случае электроэнергию для бытовых приборов будет вырабатывать солнечная электростанция, а для полива можно будет использовать электроэнергию, производимую бензиновым генератором.
Мнение экспертаАлексей БартошСпециалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.Задать вопросЕсли принять стоимость бензина в 40 рублей за литр, можно приблизительно рассчитать срок окупаемости солнечной электростанции. Если запитать все от бензинового генератора, который будет работать круглые сутки, то получаем 40*24*1,5=1 440 рублей в сутки или 525 600 рублей в год.
Конечно, при затратах на приобретение солнечной электростанции в 45 000 рублей, она себя окупит примерно за 1 месяц. Но такое сравнение не совсем правильно, ведь есть еще подключение к сети 220 В.
Стоимость 1 кВт*час для сельской местности составляет примерно 2,90 р. Если рассчитывать потребление только бытовых приборов (аналогично расчету для солнечной электростанции), то в год должно набегать 254 рубля. Окупаемость в таком случае составит 180 лет.
Но, как было написано ранее, солнечная электростанция приобреталась, скорее, для удобства. Если нет света, переключил рубильник и продолжаешь пользоваться электроприборами. Заработать и рассчитывать на скорую окупаемость вложений тут не приходится.
А если продолжать размышлять о возможности заработать на продаже электроэнергии снабжающей компании, то можно вспомнить, что в конце 2019 года были приняты изменения в ФЗ «Об электроэнергетике» в части микрогенерации.
Согласно этим изменениям, объектом микрогенерации считается источник электроэнергии до 15 кВт. Например, солнечная электростанция. Такие объекты могут отдавать излишки электроэнергии во внешнюю сеть, и их обязаны покупать гарантирующие поставщики электроэнергии.
Но для этого должно быть выполнено техприсоединение к сетям (конечно, за отдельную плату, плюс установлен специальный электросчетчик) и заключен договор. Но электроэнергия будет покупаться по средневзвешенной цене оптового рынка. Пока речь не идет о специальных «зеленых тарифах», как, например, в Европе, которые принимаются для стимулирования развития такой генерации.
Можно ли установить в квартире
В принципе, установка солнечной батареи на балконе квартиры, стене или даже крыше многоэтажного дома вполне возможна. Но здесь возникают проблемы, описанные ранее: получение разрешения, эффективность, окупаемость и т. д.
Практическое применение могут найти пауэрбанки с солнечными панелями или автономные светильники на солнечных батарейках, то есть небольшие автономные источники энергии.
