Сколько стоит купить и установить солнечную электростанцию на обычный российский дом?

Учитывая передовой опыт западноевропейских стран по получению экологически чистой электроэнергии, многие россияне обращают внимание на альтернативные источники. К ним сегодня можно уверенно отнести солнечные панели, которые могут быть размещены на крыше дома и преобразовывать солнечный свет в электрические импульсы. В связи с этим у людей возникает вопрос, стоит ли устанавливать такие элементы на крышу своего загородного дома, и сколько это будет стоить.

Особенности и специфика получения энергии через солнечные панели

Для начала стоит прояснить, как именно функционируют солнечные батареи, что позволит понять, какой ток и вольтаж они могут дать. Солнечные панели преобразуют свет в электрическую энергию с помощью фотоэлектрического эффекта. Сами элементы, которые улавливают фотоны, изготовлены из полупроводникового материала, поглощающего частицы света, и освобождают электроны, создавая тем самым электрический ток.

Сегодня энергия солнечных панелей может использоваться для питания самых разных устройств, однако они ограничиваются мощностью. Другими словами, панели далеко не всегда смогут удовлетворить потребность в электричестве, поскольку имеют ограничения по мощности. Более того, эффективное функционирование солнечных панелей возможно только при хорошей погоде, без туч и облаков. Конечно, устройства могут производить электричество даже при облачной погоде, однако их эффективность снижается в условиях недостаточной освещенности или в ночное время, когда солнечный свет отсутствует.

Этапы установки солнечной электростанции на частный дом

Сегодня установка систем автономного и резервного электроснабжения с солнечными батареями вполне реальна, поскольку многие компании предлагают соответствующее оборудование, а также установку «под ключ». При этом элементы чаще всего размещаются прямо на крыше, благодаря чему надежно защищены от случайных повреждений, что удобно и безопасно.

Монтаж системы солнечного энергоснабжения включает в себя следующие шаги:

1. Оценка потребности в энергии. Определите, сколько энергии вам потребуется для питания ваших устройств. Это поможет определить необходимую мощность системы.
2. Расчет мощности системы. Определите, какая мощность солнечных панелей и батарей необходима для обеспечения требуемого энергопотребления. Это зависит от климатических условий, сезонности, угла установки панелей и других факторов.
3. Установка солнечных панелей. Разместите солнечные панели на крыше здания или на другой открытой поверхности, которая получает максимальное количество солнечного света в течение дня.
4. Установка аккумуляторных батарей. Солнечные батареи используются для хранения избыточной энергии, произведенной солнечными панелями в течение дня. Батареи обеспечивают потребителя энергией в ночной период времени или в периоды недостатка солнечного света.
5. Установка инвертора. Такие приборы используются для преобразования постоянного тока, произведенного солнечными панелями и хранящегося в батареях, в переменный ток, который может использоваться в вашей системе электроснабжения.
6. Подключение к электросети. В случае использования солнечной системы в качестве резервного электроснабжения можно подключить систему к сети центрального электроснабжения, чтобы использовать ее в случае нехватки энергии или аварийных ситуаций.

Системы автономного и резервного электроснабжения с солнечными батареями становятся все более популярными, так как они позволяют сократить зависимость от традиционных источников энергии, таких как электросеть, и использовать экологически чистую энергию от солнца. Они особенно полезны в удаленных или труднодоступных местах, где нет стабильного доступа к электричеству.

Основные элементы станции по выработке электрической энергии через солнечные панели

Практика показывает, что для выработки электричества для загородного дома вполне достаточно нескольких солнечных панелей, что позволит получать электроэнергию для освещения, работы холодильника, а также нагрева воды в маленьком бойлере. В среднем 1 кВт солнечных батарей генерирует порядка 5 кВт*ч/сутки энергии в летний период времени, а также около 3–4 кВт*ч/сутки осенью и весной.

Что касается зимы, то здесь выработка электрической энергии обычно не превышает показателя в 1 кВт*ч/сутки, что важно учитывать. Данные показатели демонстрируют то, что при функционировании в районе средней полосы России солнечные коллекторы далеко не всегда могут выдавать нужный уровень напряжения.

Теперь разберем, что входит в современную станцию, которая функционирует на солнечных батареях:

1. Солнечная батарея. Является основным элементом системы по выработке электрической энергии через солнечные панели. Она состоит из множества фотоэлектрических элементов, называемых ячейками. Когда солнечные лучи попадают на эти ячейки, они генерируют постоянный электрический ток. Устройства обычно составляются из множества ячеек, объединенных в модули или панели, для повышения эффективности и мощности генерируемой энергии.
2. Контроллер заряда. Солнечный регулятор заряда – устройство, которое контролирует процесс заряда аккумуляторов с использованием энергии, производимой солнечной батареей. Прибор осуществляет регулировку и защиту аккумуляторов, чтобы предотвратить их перезарядку или глубокий разряд, что может повредить аккумуляторы. Кроме того, контроллер заряда может предоставлять информацию о состоянии заряда аккумуляторов и системы в целом.
3. Аккумулятор для солнечных батарей. Гелевые или литий-ионные батареи, служащие для хранения электрической энергии, которая производится солнечными панелями в течение дня. Когда солнечное излучение ослабевает или отсутствует (например, ночью или в пасмурные дни), аккумуляторы выделяют сохраненную энергию, чтобы обеспечить непрерывное электропитание. Они могут быть различных типов, таких как свинцово-кислотные (самые распространенные в солнечных энергетических системах), литий-ионные, никель-кадмиевые.
4. Инвертор. Является ключевым элементом системы выработки электрической энергии через солнечные панели, поскольку он преобразует постоянный ток (DC), сгенерированный солнечной батареей и хранящийся в аккумуляторах, в переменный (AC), который может быть использован для питания бытовых и промышленных устройств. Инверторы обычно имеют различные мощности и функции, в зависимости от конкретных потребностей системы. Они также обеспечивают контроль и защиту от перегрузок и короткого замыкания.

По состоянию на январь 2023 года стоимость 1 кВт солнечных панелей можно принять 60 рублей за ватт (цена с НДС). Однако при расчете важно обязательно принимать во внимание собственные потери энергии в системе, поскольку на заряд/разряд АКБ затрачивается порядка 20–25% всех ресурсов. К этому также стоит добавить потери инвертора, достигающие 18%, что важно учитывать при конечном подсчете.

Каким АКБ лучше отдавать предпочтение при установке солнечной электростанции

При выборе оборудования стоит отметить, что гелевые аккумуляторы лучше переносят циклические режимы работы и глубокий разряд, сохраняя при этом свою изначальную функциональность. Цена 1 А/ч таких АКБ составляет около 220 руб/А*ч при 12В. Это в среднем составляет порядка 19–20 руб/Вт*ч от всей запасаемой энергии.

Однако на практике более эффективными оказываются литиевые аккумуляторы, где на выработку 1 Вт*ч уходит порядка 30–35 рублей, что зависит от емкости, марки и качества исполнения батареи. При выборе подходящей стоит принять во внимание такие факторы:

1. Хранение энергии. Одной из главных особенностей аккумуляторных батарей является их способность сохранять электроэнергию для использования в периоды, когда солнечная активность недостаточна или отсутствует, например ночью или в пасмурные дни.
2. Номинальное напряжение. Аккумуляторы для солнечных энергосистем обычно имеют номинальное напряжение от 12 до 48 вольт. Это напряжение определяет их совместимость с другими компонентами системы, такими как контроллеры заряда и инверторы.
3. Паспортная и реальная емкость. Емкость аккумуляторных батарей измеряется в ампер-часах (Ah) и определяет, сколько электрической энергии батарея может сохранить и отдать. В солнечных энергосистемах используются различные емкости аккумуляторов, в зависимости от потребностей пользователя и размеров системы. Например, типичная солнечная энергосистема для дома может использовать аккумуляторы емкостью от 100 до 1000 Ah.
4. Глубина разряда (DoD). Глубина разряда указывает на процент емкости аккумулятора, который может быть использован без нанесения ущерба его сроку службы. Обычно рекомендуется не разряжать аккумуляторы глубже определенного уровня DoD, чтобы продлить их жизненный цикл. В случае аккумуляторов для солнечных энергосистем обычно рекомендуется оставлять емкость батареи не ниже 20–30% от общей.

При использовании любых аккумуляторных батарей в солнечных энергосистемах важным фактором является их эффективность. Нужно добавить, что если АКБ имеют модули связи, а также специальные балансиры, то их стоимость будет порядка 43–45 руб/Вт*ч. При этом здесь расчетное число циклов (при глубине разрядки до 75–80%) принимается за 2000, а это приблизительно в 1,5–2 раза выше, чем у гелевых батарей (при глубине разрядки до 45–50%).

Соответственно, в автономной системе использование литий-железо-фосфатных АКБ является более выгодным, даже несмотря на высокую начальную цену таких устройств, в сравнении со свинцово-кислотными аккумуляторами.

Как найти подходящий инвертор для аккумуляторной батареи, и какие будут финансовые затраты для заказчика

Инверторы для солнечных батарей – это устройства, которые преобразуют постоянный ток, генерируемый солнечными панелями, в переменный, который может использоваться для питания электроустройств и подключения к электрической сети. В настоящее время в продаже можно найти самые разные инверторы для АКБ, которые можно использовать для построения системы электроснабжения от солнечных батарей.

К наиболее доступным по стоимости можно отнести «А-Электроники», которые стоят порядка 9000 руб за 1 кВт мощности. Самыми дорогими являются инверторы серии Xtender, цена которых обычно достигает порядка 55–60 тысяч рублей за 1 кВт мощности.

Существует несколько типов инверторов, которые отличаются характеристиками:

1. Инверторы синусоидального типа (инверторы чистого синуса). Создают переменный ток с синусоидной формой, и это наиболее распространенный тип инверторов для солнечных батарей. Они обеспечивают качество электропитания, похожее на то, что мы получаем от электрических сетей, и могут использоваться для подключения к домашним электрическим системам.
2. Инверторы модифицированного синуса. Получают переменный ток, который не является чистой синусоидой, но достаточно близок к ней, чтобы питать большинство устройств. Инверторы модифицированного синуса обычно более доступны по цене, но могут вызывать проблемы с некоторыми чувствительными электроприборами.
3. Инверторы сетевого типа. Такие устройства позволяют подключать солнечные батареи к электрической сети. Они обычно используются, когда вы хотите продавать избыточную электроэнергию, производимую вашими солнечными панелями, обратно в сеть. Инверторы сетевого типа требуют специального разрешения и соответствия нормам и стандартам.

Конечная стоимость установки инвертора для солнечных батарей зависит от нескольких факторов:

1. Емкости. Большие системы с большим количеством солнечных панелей требуют более мощных и дорогих инверторов.
2. Типа инвертора. Устройства синусоидального типа обычно более дорогие, чем инверторы модифицированного синуса.
3. Функциональности. Некоторые инверторы имеют дополнительные функции, такие как мониторинг производительности, аварийное отключение и возможность подключения к сети, что может повлиять на стоимость.
4. Установки. Стоимость монтажа и настройки инвертора также может варьироваться в зависимости от сложности, расстояния между панелями и инвертором, а также от местных условий и требований.

Помимо стоимости установки инвертора, также следует учесть затраты на солнечные панели, крепления, проводку и другое оборудование, необходимое для создания полной солнечной энергетической системы.

Как рассчитать стоимость автономной системы электроснабжения с солнечными батареями

Современные панели солнечного типа имеют КПД на уровне 18–20%, что важно обязательно учитывать. Соответственно, для генерации электрической энергии в летний период с целью получения 1 кВт/ч в сутки потребуется порядка 1,5–2 м2 солнечных панелей, установленных на крыше.

Зная среднюю потребность в электрической энергии, а также используя вышеуказанные данные, каждый может легко вычислить приблизительную стоимость автономной системы электроснабжения. Конечно, многое зависит также от цены панелей, а также фактической площади крыши, которая имеет строительные ограничения.

При самом приблизительном расчете можно говорить о том, что средний уровень потребления электрической энергии в загородном коттедже составляет 8–10 кВт*ч/сутки, причем это без учета потенциального отопления. Соответственно, в 1 месяц требуется около 250 кВт*ч электроэнергии. Эксперты и инженеры отмечают, что в среднем для получения автономной системы солнечного электроснабжения с возможностью генерации энергии на уровне 3 кВт*ч в сутки потребуется затратить порядка 380–430 тысяч руб.

Дополнительные расходы на систему крепления и установки

При монтаже солнечных батарей на крыше используются различные дополнительные элементы для обеспечения устойчивости, эффективности и безопасности системы. К главным из них можно отнести:

1. Системы крепления. Для установки солнечных батарей на крышу используются специальные системы крепления. Они включают в себя рамы, кронштейны, стойки и другие компоненты, которые обеспечивают надежную фиксацию батарей на крыше. Системы крепления должны быть прочными и устойчивыми к воздействию ветра, осадков и других атмосферных условий.
2. Стойки для аккумуляторов. В системах солнечной энергии, где используются аккумуляторы для хранения электроэнергии, могут быть установлены специальные стойки или крепления для аккумуляторов. Они обеспечивают их безопасное размещение и фиксацию, а также облегчают обслуживание и замену при необходимости
3. Провода и соединители. При монтаже солнечных батарей на крыше требуется использование проводов и соединителей для подключения батарей к системе электроснабжения дома или сети электропитания. Эти элементы обеспечивают передачу электрического тока от солнечных батарей к потребителям энергии. Провода и соединители должны быть специально разработаны для использования в солнечных энергетических системах и обладать высокой эффективностью и надежностью.
4. Устройства защиты. Для обеспечения безопасности и защиты систем солнечных батарей могут использоваться различные устройства. Например, предохранители и разъединительные выключатели применяются для предотвращения перегрузок и коротких замыканий, а также для обеспечения безопасного отключения системы в случае необходимости. Другие устройства защиты, такие как предохранительные блоки, коробки и грозозащитные устройства, также могут быть включены в систему в зависимости от конкретных требований и норм безопасности

Практика показывает, что на данные крепления и аксессуары уходит порядка 10–15% от стоимости основного оборудования. Конечно, сумма не такая большая, однако данные расходы также следует обязательно принимать во внимание при монтаже солнечной электростанции на загородный коттедж.

Средний срок службы и необходимость замены элементов солнечной энергосистемы

Несмотря на то, что современные элементы электростанции на солнечных батареях изготавливаются из прочных и износоустойчивых материалов, при установке такого комплекса следует обязательно учитывать амортизацию, а также срок службы:

1. Солнечные панели. Средний срок службы составляет обычно около 20–25 лет, однако на практике способность фотоэлектрических элементов поглощать солнечные лучи с течением времени снижается.
2. Инверторы. Средний срок службы устройств обычно составляет около 30–45 лет, причем многие из них могут требовать замены или обслуживания в течение срока службы солнечной энергосистемы.
3. Аккумуляторы. Если ваша солнечная энергосистема имеет систему хранения энергии, такую как батарейные банки или аккумуляторы, то их срок службы зависит от типа аккумулятора и его конструкции. Например, гелевые и литий-ионные, карбоновые аккумуляторы могут работать от 5 до 15 лет или более, в зависимости от их использования и обслуживания. Некоторые производители предоставляют гарантии на свои продукты на определенное количество циклов зарядки-разрядки или на определенное количество лет.
4. Контроллер заряда. Обычно служит в течение 5–15 лет, в зависимости от качества и производителя, однако в среднем его можно эксплуатировать в течение 6–10 лет.

Эти сроки службы являются приблизительными и могут варьироваться в зависимости от различных факторов, таких как качество установки, эксплуатационные условия, климатические факторы.

Установка солнечной электростанции на обычный российский дом имеет актуальность, поскольку может принести экономические и экологические выгоды, повысить независимость и использовать чистые источники энергии. Однако перед принятием решения об установке стоит обязательно провести тщательный анализ финансовых аспектов, технической возможности и климатических условий в конкретном регионе.