эффективность солнечных батарей в московской области для загородного дома

Солнечная батарея в Московской области – опыт реализации и результаты

Вся правда о солнечных панелях

Автор – Виктор Борисов

Пришло время рассказать о том, насколько эффективна солнечная энергетика в Московской области. Целый год я собирал статистику выработки солнечной энергии с двух 100-ваттных солнечных панелей, установленных на крыше загородного дома и подключенных в сеть с использованием грид инвертора. Я уже писал об этом год назад. А сейчас пора подвести итоги.

Сейчас вы узнаете то, о чем никогда не расскажут продавцы солнечных панелей.

Ровно год назад, в октябре 2015 года, в качестве эксперимента я решил записаться в ряды «зеленых», спасающих нашу планету от преждевременной гибели, и приобрел солнечные панели максимальной мощностью 200 ватт и грид-инвертор рассчитанный максимум на 300 (500) ватт вырабатываемой мощности. На фотографии вы можете увидеть структуру поликристаллической 200-ваттной панели, но через пару дней после покупки стало ясно, что в одиночной конфигурации у неё слишком низкое напряжение (у нее всего 60 ячеек, вместо рекомендуемых 72), недостаточное для правильной работы моего грид-инвертора.

Поэтому мне пришлось её поменять на две 100-ваттных монокристаллических панели. Теоретически они должны быть немного эффективнее, по факту же они просто дороже. Это панели высокого качества, российского бренда Sunways. За две панели я заплатил 14 800 рублей.

Дополнение для тех, кто в танке и не читает текст: на фото поликристаллическая солнечная панель, о которой я написал выше, просто она очень красиво выглядит при съемке крупным планом, поэтому я и поставил сюда её фотографию.

Вторая статья расходов – грид-инвертор китайского производства. Производитель никак себя не обозначил, но устройство сделано качественно, а вскрытие показало, что внутренние компоненты рассчитаны на мощность до 500 ватт (вместо 300, написанных на корпусе). Этот грид также поддерживает режим MPPT, позволяющий получить максимум от солнечных панелей при любой освещенности. Стоит такой грид всего 5 000 рублей. Грид – это гениальное устройство. С одной стороны к нему подключается + и – от солнечных панелей, а с другой стороны он с помощью обычной электрической вилки подключается совершенно в любую электрическую розетку в вашем доме. В процессе работы грид подстраивается под частоту в сети и начинает «выкачивать» переменный ток (сконвертированный из постоянного) в вашу домашную сеть 220 вольт.

Грид работает только при наличии напряжения в сети и его нельзя рассматривать как резервный источник питания. Это его единственный минус. А колоссальным плюсом грид инвертора является то, что вам в принципе не нужны аккумуляторы. Ведь именно аккумуляторы являются самым слабым звеном в альтернативной энергетике. Если та же солнечная панель гарантированно отработает более 25 лет (то есть через 25 лет она потеряет примерно 20% своей производительности), то срок службы обыкновенного свинцового аккумулятора в аналогичных условиях составит 3-4 года. Гелевые и AGM аккумуляторы прослужат дольше, до 10 лет, но они и стоят в 5 раз дороже обычных аккумуляторов.

Поскольку у меня есть сетевое электричество, то мне никакие аккумуляторы не нужны. Если же делать систему автономной, то нужно добавить к бюджету еще 15-20 тысяч рублей на аккумулятор и контроллер к нему.

Теперь, что касается выработки электроэнергии. Вся энергия вырабатываемая солнечными панелями в реальном времени попадает в сеть. Если в доме есть потребители этой энергии, то она вся будет израсходована, а счетчик на вводе в дом «крутиться» не будет. Если же моментальная выработка электроэнергии превысит потребляемую в данный момент, то вся энергия будет передана обратно в сеть. То есть счетчик будет «крутиться» в обратную сторону. Но тут есть нюансы.

Во-первых, многие современные электронные счетчики считают проходящий через них ток без учета его направления (то есть вы будете платить за отдаваемую обратно в сеть электроэнергию). А во-вторых, российское законодательство не разрешает частным лицам продавать электроэнергию. Такое разрешено в Европе и именно поэтому там каждый второй дом обвешан солнечными панелями, что в совокупности с высокими сетевыми тарифами позволяет действительно экономить.

Что делать в России? Не ставить солнечные панели, которые могут выработать энергии больше, чем текущее дневное энергопотребление в доме. Именно по этой причине у меня всего две панели суммарной мощностью 200 ватт, которые с учетом потерь инвертора могут отдать в сеть примерно 160-170 ватт. А мой дом стабильно круглосуточно потребляет примерно 130-150 ватт в час. То есть вся выработанная солнечными панелями энергия будет гарантированно потреблена внутри дома.

Для контроля вырабатываемой и потребляемой энергии я пользуюсь Smappee. Я уже писал про него в прошлом году. У него два трансформатора тока, которые позволяют вести учет как сетевой, так и вырабатываемой солнечными панелями электроэнергии.

Начнём с теории, и перейдем к практике.

В интернете есть много калькуляторов солнечных электростанций, вот здесь можно посмотреть на то, что он из себя представляет. Из моих исходных данных согласно калькулятору следует, что среднегодовая выработка электроэнергии моих солнечных панелей составит 0,66 квтч/сутки, а суммарная выработка за год – 239,9 квтч.

Это данные для идеальных погодных условий и без учета потерь на конвертацию постоянного тока в переменный (вы же не собираетесь переделывать электроснабжение своего домохозяйства на постоянное напряжение?). В реальности полученную цифру можно смело делить на два.

Сравниваем с реальными данными по выработке за год:

2015 год – 5,84 квтч

Октябрь – 2,96 квтч (с 10 октября)

2016 год – 111,7 квтч

Сентябрь – 7,52 квтч

Октябрь – 1,81 квтч (до 10 октября)

Всего: 117,5 квтч

Вот график выработки и потребления электроэнергии в загородном доме за последние 6 месяцев (апрель-октябрь 2016 года). Именно за апрель-август солнечными панелями была выработана львиная доля (более 70%) электрической энергии. В остальные месяцы года выработка была невозможна по большей части из-за облачности и снега. Ну и не забываем, что КПД грида по конвертации постоянного тока в переменный примерно 60-65%.

Солнечные панели установлены практически в идеальных условиях. Направление строго на юг, поблизости нет высоких домов отбрасывающих тень, угол установки относительно горизонта – ровно 45 градусов. Этот угол даст максимальную среднегодовую выработку электроэнергии. Конечно можно было купить поворотный механизм с электроприводом и функцией слежения за солнцем, но это бы увеличило бюджет всей установки практически в 2 раза, тем самым отодвинув срок её окупаемости в бесконечность.

По выработке солнечной энергии в солнечные дни у меня нет никаких вопросов. Она полностью соответствует расчетным. И даже снижение выработки зимой, когда солнце не поднимается высоко над горизонтом не было бы настолько критично, если бы не. облачность. Именно облачность является главным врагом фотовольтаики. Вот вам почасовая выработка за два дня: 5 и 6 октября 2016 года. Пятого октября светило солнце, а 6 октября небо затянули свинцовые тучи. Солнце, ау! Ты где спряталось?

Зимой есть еще одна небольшая проблема – снег. Решить её можно только одним способом, установить панели практически вертикально. Либо каждый день вручную очищать их от снега. Но снег это ерунда, главное чтобы светило солнце. Пусть даже низко над горизонтом.

Итак, подсчитаем расходы:

Грид инвертор (300-500 ватт) – 5 000 рублей

Монокристаллическая солнечная панель (Grade A – высшего качества) 2 шт по 100 ватт – 14 800 рублей

Провода для подключения солнечных панелей (сечением 6 мм2) – 700 рублей

Итого: 20 500 рублей.

За прошедший отчетный период было выработано 117,5 квтч, по текущему дневному тарифу (5,53 руб/квтч) это составит 650 рублей.

Если предположить, что стоимость сетевых тарифов не изменится (на самом деле они изменяются в большую сторону 2 раза в год), то свои вложения в альтернативную энергетику я смогу вернуть только через 32 года!

А уж если добавить аккумуляторы, то вся эта система никогда себя не окупит. Поэтому солнечная энергетика при наличии сетевого электричества может быть выгодна только в одном случае – когда у нас электроэнергия будет стоить как в Европе. Вот будет стоить 1 квтч сетевого электричества более 25 рублей, вот тогда солнечные панели будут очень выгодны.

Пока же использовать солнечные панели выгодно только там, где нет сетевого электричества, а его проведение стоит слишком дорого. Предположим, что у вас его загородный дом, расположенный в 3-5 км от ближайшей электрической линии. Причем она высоковольтная (то есть потребуется установка трансформатора), а у вас нет соседей (не с кем разделить расходы). То есть за подключение к сети вам придется заплатить условно 500 000 рублей, а после этого еще и платить по сетевым тарифам. Вот в этом случае вам будет выгоднее купить на эту сумму солнечные панели, контроллер и аккумуляторы – ведь после ввода системы в эксплуатацию вам уже больше платить не нужно будет.

А пока стоит рассматривать фотовольтаику исключительно, как хобби.

Два года назад, осенью 2015 года, я установил на крыше загородного дома две солнечные панели и инвертор. С того момента я постоянно контролирую выработку и ежегодно делюсь статистикой. Первый год эксплуатации показал, что я смогу вернуть свои вложения в солнечную энергетику примерно через 30 лет. Более подробно со статистикой и расчётами можно ознакомиться в статье «Вся правда о солнечных панелях».

Но за последний год произошли изменения как в сетевых тарифах, так и в используемом оборудовании. Я заменил инвертор и выработка увеличилась.

. но чуда, к сожалению, не произошло.

Напомню, что в моей системе полностью отсутствуют накопители в виде аккумуляторов, т.к. во-первых они совершенно не нужны (вся вырабатываемая солнечными панелями энергия гарантированно потребляется), а во-вторых они лишь увеличат стоимость оборудования и потребуют регулярной замены каждые несколько лет (в текущей конфигурации система не требует обслуживания в течение всего срока службы).

Изначально для системы я купил грид мощностью 300 ватт, который был установлен в доме. У него было два недостатка – во-первых, это шум вентилятора, который периодически включался для охлаждения внутренних компонентов, а во-вторых, потери на проводах от солнечных панелей до инвертора. Но в процессе эксплуатации выявился ещё один недостаток. Оказалось, что купленный грид был расчитан на мощность панелей 500 ватт и это тот самый случай, когда инвертор не должен иметь запас по мощности. Мои панели общей мощностью 200 ватт не могли его нагрузить полностью и в результате он имел низкий КПД в облачную погоду и генерация часто срывалась.

Я решил заменить грид на другой. Для этих целей я приобрёл микро инвертор в герметичном корпусе, устанавливаемый в непосредственной близости к солнечным панелям с максимальной мощностью 230 ватт. А от него в сеть дома протянут провод с напряжением 220 вольт. Уже первое включение показало, что этот грид способен выдавать энергию (пусть и немного) даже в облачную погоду.

Солнечные панели установлены на стационарной раме на крыше и направлены строго на юг. Примерно 4 раза в год я меняю их угол наклона. Почти горизонтально летом, под углом 45 градусов в межсезонье и максимально близко к вертикали зимой. Но всё равно зимой их засыпает снегом. Периодически их нужно протирать от пыли и грязи. Поворотный механизм (трекер) не использую т.к. его стоимость не отобъётся никогда.

Начался сентябрь: мало солнца, много облаков – выработка очень сильно упала. В дождливые дни она просто ничтожна (менее 50 ватт•часов в сутки).

Вот график выработки электроэнергии за последние 6 месяцев. Новый грид был установлен в середине мая. Кстати, если днём отключают электричество в СНТ, то и выработка тоже прекращается (такое было несколько раз этим летом).

А вот статистика помесячной выработки за этот год. Самое кардинальное изменение не в том, что выработка увеличилась, а в том, что у нас в СНТ снизились тарифы – теперь СНТ приравниваются к сельским поселениям и электроэнергия стала стоить на 30% дешевле. В то время, как замена инвертора повысила эффективность примерно на 15%.

Напомню, что у солнечной энергетики в Московской области есть две проблемы:

1. Низкие тарифы на сетевое электричество.

2. Малое количество солнечных дней.

Выработка энергии за лето 2017 года по месяцам (в скобках выработка за прошлый год):

Май – 20,98 (19,74) квтч

Июнь – 18,72 (19,4) квтч

Июль – 22,72 (17,1) квтч

Август – 22,76 (17,53) квтч

На текущий момент общая выработка за 2017 год составила 105 квтч. По текущим тарифам (4,06 руб/квтч) это всего 422 рубля. Основной пик выработки закончился, впереди облачная осень и зима. Давайте будем считать, что выработка за этот год составит 500 рублей. А в оборудование я вложил 20 000 рублей (грид удалось заменить без доплат).

При этом напомню, что в прошлом году выработка составила 650 рублей (из-за того, что стоимость электроэнергиии составляла 5,53 рубля/квтч). То есть несмотря на увеличение КПД солнечной системы, срок её окупаемости увеличился с 32 до 40 лет!

Даже если пофантазировать и представить, что в Московской области целый год не будет облаков, то за год с панелями на 200 ватт можно получить всего 240 квтч (теоретический максимум при максимальном КПД солнечных панелей, производимых в настоящее время). Или около 1000 рублей. То есть всё равно срок окупаемости составит 20 лет. И это только в теории, поскольку в реальной жизни такого быть не может. И это тарифы Московской области, в то время как в некоторых регионах России электроэнергия стоит менее 2 рублей за квтч. А если добавить в систему аккумуляторы, то эта система не окупится никогда.

Поэтому солнечные панели рентабельны только там, где нет сетевого электричества, а его подключение либо невозможно в принципе, либо стоит очень дорого.

А для того, чтобы сэкономить на содержании загородного дома есть множество других, более эффективных решений: соблюдение технологии строительства, использование современных материалов (газобетон, экструзионный пенополистирол), утепление без мостиков холода, использование теплового насоса (кондиционера), использование ночного тарифа.

В текущей конфигурации мой энергоэффективный дом совершенно не требует кондиционирования летом, в нём круглогодично поддерживается комфортная температура (даже если в нём никого нет), а годовой расход энергии составляет около 7000 квтч. Это в 3 раза дешевле, чем содержание квартиры аналогичной площади в Москве.

Более подробно со всеми материалами, посвящёнными строительству современного энергоэффективного дома своими руками, можно ознакомиться здесь. Дом построен пять лет назад, в 2012 году.

Солнечные батареи. Что не скажет продавец 1

Солнечные батареи. Что не скажет продавец 2

Более подробную и разнообразную информацию о событиях, происходящих в России, на Украине и в других странах нашей прекрасной планеты, можно получить на Интернет-Конференциях, постоянно проводящихся на сайте «Ключи познания». Все Конференции – открытые и совершенно безплатные. Приглашаем всех просыпающихся и интересующихся…

Источник

Солнечная электроустановка в Московской области собственный опыт

Сейчас модно говорить про возобновляемые источники электроэнергии, в частности ветряки и солнечные панели. Некоторые утверждают, что такие источники позволяют отказаться от услуг энергосбытовых компаний. Я решил проверить, так ли это (в части солнечных панелей) у себя на даче. И вот, что получилось.

Как обычно, жирным выделяю наблюдения или ограничения, на которые стоит обратить внимание.

Зачем?

Так получилось, что сеть СНТ старая, мощность на 1200 участков около 200КВА всего. То есть зажечь лампочку – нормально. Вскипятить чаю – нормально. Набрать бочку воды из колодца можно. А вот обогреваться – уже нет. Напряжение скачет от 190 до 113 Вольт, регуляторы напряжения в таком диапазоне уже не справляются (обычно рабочий диапазон у них 160-250В). Релейные регуляторы постоянно щелкают (соседи тоже не дураки и идет постоянная борьба регуляторов на одной линии), регулятор со следящим приводом сдох через год (постоянно пытался компенсировать прыжки от соседских релейных регуляторов). Поставил инверторный – рабочий диапазон от 110 до 260В. Но народ тоже не сложа руки сидит, в итоге падения напряжения все больше, стали случаться полные отключения света.

В моем дачном доме есть автоматика (умный дом), которая помимо прочего управляет очисткой воды (2 насоса, компрессор для окисления железа, УФ стерилизатор), септиком (2 повышающих насоса), нагревателем для обеспечения горячей водой. Есть циркуляционный насос для котла отопления, а также система видеонаблюдения. Все это требует бесперебойного питания.

Автономное электроснабжение

Первым появился обычный автомобильный аккумулятор на 60Ач, от него питались камеры и роутер с модемом, а так же сервер управления умным домом.

Для питания насосов были куплены 2 китайских инвертора по 1,5кВт с модифицированной синусоидой для двух водяных насосов (в момент пуска электромоторы потребляют в пике до 3-х крат от номинала, соответственно, для насоса в 500Вт нужен инвертор с пиком 1500 Вт). Вот модифицированная синусоида – это, как оказалось, очень плохо для моторов – греются, плохо тянут.

Пришлось покупать инвертор уже на 4000Вт с чистой синусоидой и питанием от 12 В (это в дальнейшем определило напряжение всей системы и мощность).

Когда стало ясно, что свет будет пропадать все чаще, а бензиновый генератор ставить негде (участки по 5,5 соток, шум работы будет мешать и днем, и ночью), пришла мысль поставить солнечные панели.

Что такое солнечная электроустановка

Типовая система электроснабжения на солнечных панелях состоит из элементов:

Стоит заметить, что сейчас встречаются так называемые «гибридные» контроллеры, содержащие в себе как контроллер заряда, так и инвертор, да еще и блок переключения, а также систему передачи в питающую сеть (чтобы продавать энергию соседям через общую сеть, но это пока в России не урегулировано законодательно).

Важным параметром любой системы является напряжение аккумуляторных батарей – 12/24 или 48, 64 В и так далее. Чем выше напряжение, тем меньше ток требуется выдавать (меньше сечение проводов и потери в них), но тем больше батарей надо ставить.

Так как у меня уже была батарея и инвертор, решил не менять напряжение системы и продолжать работать при 12В, тем более, что камеры и роутеры могли питаться напрямую от батареи, что весьма удобно. Плюс я провел аварийное освещение на автомобильных светодиодных лампах 12В.

Эффективность солнечной генерации

При этом надо понимать, что солнце светит не круглые сутки, ночью и в дождь солнца нет, соответственно, энергия забирается из АКБ через инвертор. АКБ не очень любят глубокий разряд или большой ток разряда. Есть зависимость числа циклов разряда, которые выдержит АКБ без потери емкости, от глубины этого разряда.

Где-то были такие цифры для свинцовых АКБ:

Глубина разряда

Число циклов без потери емкости

Гелевые (Gel) не так сильно теряют емкость, но и стоят в 2-3 раза больше.

С ночью разобрались, а что днем?

Кстати, летом панели работали у меня с 8 утра до 17, то есть максимум, 9 часов в день.

Важно, что способность панелей поглощать энергию зависит от температуры панелей (чем жарче, тем меньше отдаваемая мощность), ну и еще есть такая штука, как ВАХ (вольт-амперная характеристика) – то есть сколько тока выдает панель при определенном напряжении. Понятно, что напряжение панели должно быть выше напряжения АКБ, иначе не получится ее заряжать. К счастью, типовая панель имеет напряжение холостого хода около 20В, то есть сильно выше 12В для АКБ (и 14,7 для полностью заряженной). Вот тут и нужен контроллер заряда, чтобы не вскипятить аккумулятор.

Существует 2 варианта – PWM (ШИМ) и MPPT (поиск точки максимальной мощности).

Оба типа контроллеров обычно умеет анализировать степень разряда АКБ и поддерживают разные режимы заряда от выравнивания и буст-заряда до режима хранения. ШИМ просто включает/отключает с частотой в несколько килогерц панели с тем, чтобы среднее напряжение равнялось нужному. Соответственно, если на панели 24В, ШИМ может держать панель выключенной 50% времени. То есть панель у вас 200Вт, а на выходе контроллера будет только 100Вт!

MPPT вместо вот этих холостых циклов накапливает энергию в дросселе и конденсаторе и отдает в АКБ, тем самым увеличивая ток и соответственно, мощность, отдаваемую в систему до максимально возможного при текущей активности солнца.

У себя я поставил 2 набора панелей – 200Вт 12В с ШИМ контроллером и 300Вт с MPPT. Вот вторую я поставил на поворотную платформу, а управление поворотом через линейный привод на 12В с Али, обещают усилие 750Кг при ходе штока 15 см. Ветра у нас сильные, но держит отлично (весной надо будет еще проверить шарнир). Готовые гелиотрекинговые платформы в продаже начинаются от 25 тысяч рублей, для меня это перебор.

Панели, установленные на геоплатформе (поворотной) Линейный привод

Кстати, часто натыкаюсь на рекламу «готовых солнечных электростанций», где заявлена мощность в 2 кВт, а АКБ на 100-200 А*ч всего. Тут либо ночью нельзя пользоваться, либо АКБ в такой системе менять раз в пол-года, так что надо внимательно смотреть, что же там обещают и при каких условиях.

Что в итоге?

Прошлое лето (2020) в Подмосковье было не слишком солнечным, но и не вечная тьма. В солнечную погоду удавалось за день выработать порядка 2 кВт*ч с обеих панелей, но чтобы их выработать (и потребить) нужно было переключаться на инвертор днем, а ночью тратить до 40Ач из аккумулятора (у меня, кстати,

400Ач сборка из батарей).

По итогу, MPPT контроллер с геотрекингом выдает в пределе на 40% больше энергии чем ШИМ контроллер. Но это в идеальных условиях. В пасмурные дни разница в эффективности была не такая впечатляющая. Так что в интернете правильно пишут, что выигрыш максимум 25%. Геотрекер тоже добавляет, но только в условиях прямого солнца. Если солнце в облаках, свет рассеянный, разница практически не заметна.

Зимой снег налипает на панели и эффективность падает до 2-10 процентов от номинала.

Что еще важно! Панель 300Вт весной на ярком солнце и холодном ветре умудрялась выдавать до 420 Вт! То есть контроллер надо брать с хорошим запасом (у меня 480Вт).

Цена всего этого приводит в уныние тех, кто хочет отказаться от магистрального электроснабжения – окупаемость лет 30, не меньше..

Так что пока КПД панелей не достигнет хотя бы 40% при той же цене за Вт, а стоимость и долговечность аккумуляторов не упадет тоже раза в 2-3, в наших широтах никакой окупаемости не будет.

Только как резервный источник питания.

Источник