Использование солнечной энергии в частном доме

Постоянный рост стоимости традиционных источников электричества, зависимость от нестабильной работы центральной сети заставляют искать более перспективные и надежные варианты.

Частная электростанция, работающая от Солнца— это неистощимый источник электроэнергии, очень удобный и экологически чистый способ питать все бытовые приборы. Система отлично масштабируется. Есть готовые портативные устройства для питания телефонов и планшетов, а есть мегаваттные станции, способные питать небольшие города и заводы.

Содержание

Солнечная электростанция для дома включает следующие компоненты:

  • фотоэлектрическая панель — прибор, преобразующий излучение Солнца в постоянный ток;
  • контроллер — микросхема, которая управляет работой панели, стабилизирует ток, выбирает оптимальный режим работы в зависимости от нагрузки, интенсивности облучения;
  • аккумулятор — нужен, чтобы накапливать излишки энергии и отдавать их в ночное время или в пасмурную погоду;
  • инвертор — преобразует постоянный ток в переменный стандартных для бытовой сети параметров (220 В 50 Гц).

По функциональному предназначению различают автономные (изолированные), резервные системы, варианты со сбросом в централизованную сеть и специализированные решения. Сделать своими руками проще всего изолированную или резервную, система со сбросом в сеть требует согласования с многими инстанциями.

Изолированная солнечная электростанция нужна в том случае, если дом находится далеко от централизованной электросети и подключение невозможно или неоправданно дорого. Систему тогда придется снабжать большим количеством емких аккумуляторов, но зато нет необходимости подключения к общей сети.

Резервная создается тогда, когда подключение к централизованной электросети имеется, но работает нестабильно или имеет неудовлетворяющие вас ограничения по мощности. Этот тип отличается, как правило, меньшей энергоемкостью аккумуляторных батарей.


Также часто и совокупная мощность панелей делается меньше. Но при этом устанавливается инвертор, который способен переключаться с централизованной сети на аккумуляторы и обратно.

Солнечная электростанция с возможностью отдачи излишков в общую сеть — это хорошие долгосрочные инвестиции. Если работа сети стабильна, то можно вообще отказаться от использования аккумуляторов. Но такая схема требует установки специального устройства, умеющего синхронизировать фазы локальной и общей электросети. Также возникнет много проблем с официальным оформлением такого подключения.

Использовать такой источник электричества выгоднее в первую очередь в южных регионах нашей страны, где больше общее число безоблачных дней в году и выше инсоляция.

Для северных регионов технология по понятным причинам менее удобна, но благодаря постоянному развитию технологии эффективность панелей растет, что делает их применение целесообразным даже в высоких широтах.

В первую очередь такие электростанции должны быть интересны владельцам домов, удаленных от электросети или расположенных там, где качество электроснабжения не выдерживает никакой критики. Но также эта технология должна привлекать тех, кто строит современный энергоэффективный дом.

Читайте об использовании ветряной электростанции в частном доме. Рекомендуем ознакомиться с нашим новым материалом о том, какие источники альтернативной энергии помогут вам сэкономить?

Достоинства и недостатки

Готовые  электростанции. работающие на энергии Солнца активно продвигаются в Америке, Европе и странах Азии, что обусловлено огромными перспективными и имеющимися преимуществами этого решения. В качестве источника энергии используется Солнце, которое будет поставлять свой свет еще много миллиардов лет.

Панели способны работать десятки лет, не нуждаясь в обновлении и требуя минимум обслуживания — нужно только лишь периодически чистить их от пыли или снега. Вся система лишена движущихся элементов, по большей части это провода, транзисторы и микросхемы, которые тоже работают десятки лет без обслуживания.

Гелиоэнергетика совершенно экологически безопасна — не выделяется никаких вредных веществ, система работает бесшумно, нет риска взрыва или воспламенения.

Однако нельзя забывать и про недостатки солнечной энергетики. Панели производятся с использованием редкоземельных минералов, поэтому их цена очень высока. Хотя на данный момент удалось достичь отметки менее 50 центов на 1 ватт мощности.

Солнечное излучение нестабильное, нерегулярное. Его интенсивность постоянно меняется, при этом если угол наклона Солнца над горизонтом можно предугадать, то облачность прогнозам не поддается. Пик мощности не совпадает с пиком потребления.

Еще одна важная проблема, над которой бьются ученые — низкая энергоемкость существующих аккумуляторов, их высокая цена и неуклонная деградация. Самый дешевый свинцовый прослужит 2-3 года, классические литий-ионные служат 8-10 лет.

Наиболее перспективные на сегодняшний момент — литий-железо-фосфатные, способные служить без существенной потери полезной емкости до 10-15 лет, но эта технология появилась недавно и стоит еще очень дорого.

Еще одна проблема с аккумуляторами — в их конструкции используются токсичные, загрязняющие природу компоненты, что порождает острую проблему утилизации.

Схема подключения

Главным элементом солнечной электростанции является панель. Они бывают разного типа, разной производительности и размеров. Несколько однотипных панелей можно объединять в кластер и управлять одним контроллером.

От общей мощности панелей зависит то, сколько энергии будет система производить.

Устанавливая панели своими руками, нужно выбирать самое освещенное Солнцем место — южную часть кровли, фасада, открытый участок двора.

Однако из-за нестабильности солнечного облучения панели производят ток с постоянно изменяющимися параметрами.

Для выравнивания и наиболее рационального использования, а также для защиты панелей и аккумуляторов от повреждения нужен контроллер.

Он стабилизирует ток, выполняет распределение нагрузки и производства между панелями, потребителями и аккумуляторами.

К контроллеру подключаются аккумуляторы.

От их типа и количества зависит общая емкость, срок службы. Чем больше емкость, тем дольше дом сможет обходиться без солнца и электричества из сети. Тип аккумуляторов должен быть совместим с контроллером.

Также к контроллеру можно непосредственно подключать приборы, работающие от постоянного тока. Обычно используются модели на 12 вольт, хотя есть и на 24. Если своими руками провести в доме параллельно сеть на 12 вольт, то можно напрямую запитывать множество маломощных устройств.

Чтобы запитывать обычные бытовые приборы, необходим переменный ток 220 вольт. Для его получения к аккумулятору или контроллеру подключается инвертор, преобразователь. Он получает постоянный ток и на выходе дает обычный переменный бытовой.

От мощности инвертора зависит то, сколько и какие бытовые приборы можно одновременно запитать от системы. Не стоит забывать, что мощность инвертора должна соответствовать производительности аккумуляторов.

Вместо обычного инвертора можно к аккумулятору можно подключить источник бесперебойного питания, который способен переключаться между общей сетью и аккумулятором.

В таком случае мы получим резервную солнечную систему, а аккумулятор можно будет заряжать еще и от сети. Также в продаже есть контроллеры, которые выполняют также функции инвертора, в таком случае бытовые приборы могут подключаться непосредственно к нему, схема несколько упрощается.

Оптимальный алгоритм работ следующий:

  1. На этапе строительства укладываются провода.
  2. Затем после завершения отделочных работ устанавливается контроллер.
  3. Отводится место для аккумуляторов, вначале можно установить минимальное количество и потом наращивать объем.
  4. Ставится инвертор.
  5. В конце монтируются панели. Их тоже можно приобретать постепенно, наращивая производительность.

Можно избавиться от аккумуляторов, если излишки производимой энергии направлять в систему отопления дома. Для этого в водяной контур отопления встраивается электрический бойлер, на питание которого отдается все лишнее электричество.

Но эффективнее пользоваться в таком случае тепловыми насосами, которые позволяют увеличить КПД системы.

Поставив обычную сплит-систему (кондиционер), способную работать при низких температурах, можно запитать его от инвертора и получать около 2 кВт тепла на каждый потраченный киловатт электричества.

Такая система отопления удобна в весенний и осенний период, когда нет сильных морозов.

Цена

Одна панель максимальной мощностью 20 ватт стоит около 2300-2600 рублей, а 100-ваттная обойдется в 8500-9500 рублей. Контроллер на 45 ампер 12 или 24 вольта будет стоить 11-14 тысяч рублей.

Если брать самые дешевые свинцовые аккумуляторы, то за 100 амперчасов 12 вольт придется еще заплатить около 14 тысяч. Если брать наиболее долговечные литий-железо-фосфатные, то за емкость в 8-9 кВт*ч придется выложить не менее 150 тысяч рублей.

Чтобы запитать от аккумуляторов весь дом, потребуется инвертор мощностью не менее 3 кВт. Обойдется такой прибор в 50-80 тысяч. Есть в продаже и готовые комплекты, их приобретение не гарантирует финансового выигрыша, но хотя бы обезопасит от покупки несовместимых устройств.

Если не делать монтаж системы своими руками, то за услуги профессионалов придется выложить еще несколько десятков тысяч рублей — в зависимости от сложности схемы и индивидуальных условий.

Выводы

Следует отметить, что при помощи полученной энергии можно существенно снижать затраты на отопление дома как в осенний, так и в весенний период.

Конечно, стоимость всего комплекта и цену услуг по монтажу никак не назовешь низкими. Период окупаемости вложений составляет более 15 лет при стабильных расценках на электроэнергию.

Но, вложившись один раз, можно годами пользоваться и не думать о перепадах напряжения, грозовых разрядах и тарифах на электричество. Электростанция, работающая на энергии Солнца, поставляет качественный ток со стабильными параметрами, а это значительно увеличит срок службы бытовой техники, снизит риск ее поломки.

Читайте нашу статью о том, как самостоятельно сделать солнечную батарею для дома. Возможно, вас также заинтересует наш материал о том, как правильно выбрать и подключить фотореле для уличного освещения?

По материалам сайта: http://umnodom.net