Проект издательского дома «МедиаПро»
Получать дайджест новостей

Статьи

Назад к списку статей
Внедрение новинок

Автономное электроснабжение дома на примере солнечной установки

Автономное электроснабжение дома на примере солнечной установки

Солнечная энергетика — одна из динамично развивающихся отраслей современной энергетики. Первыми странами, где она обрела популярность и стала востребованной среди широких слоев населения, стали Германия и США. Налоговые льготы, своевременное законодательное регулирование вопросов подключения к сетям общего пользования и стремительное снижение стоимости оборудования обеспечили высокий спрос на небольшие солнечные энергоустановки. Первыми потребителями стали владельцы частных домохозяйств. В США, как показано на графике 1, по данным Ассоциации индустрии солнечной энергетики, видимый рост розничных солнечных электрических систем начался в 2007 году. Из графика видно, что спустя 11 лет темпы строительства таких энергоустановок на крышах домохозяйств составляют порядка 2 ГВт ежегодно, т. е. каждый год в США порядка 400 тыс. семей приобретают такие установки (если исходить из того, что на каждую крышу монтируется система мощностью 5 кВт).

В результате бурного развития промышленности в солнечной энергетике стоимость всех компонентов — солнечных модулей, инверторов, контролеров заряда, аккумуляторных батарей — продолжает снижаться. Вряд ли такими же успехами к этому времени смогут похвастаться поставщики электроэнергии, вырабатываемой с использованием традиционного углеводородного топлива, стоимость которого будет возрастать.

ИНФОРМАЦИЯ

 В США стоимость электроэнергии, вырабатываемой крупными электростанциями, в 2017 году составила 6 центов (около 4 рублей), а к 2030 году эксперты прогнозируют снижение до 3 центов (около 2 рублей) за 1 кВт·ч.

В России уже сегодня складываются обстоятельства, посылающие сигнал о грядущих переменах в секторе электроэнергетики. С одной стороны, индексация тарифов на традиционную электрическую энергию продолжится традиционными темпами на уровне инфляции. С другой стороны, в России увеличиваются объемы производства оборудования и компонентов для солнечных энергетических установок. Эффект снижения стоимости, полученный в среде масштабной солнечной генерации, где мощность только одной установки начинается от 5 МВт, сегодня уже проникает в розничный сектор. Но не столько цена является ключевым фактором в принятии решения о способе энергоснабжении собственного дома. В поисковиках наиболее частым искомым словосочетанием становится «автономное энергоснабжение». Можно предположить, что часть запросов исходит от владельцев домохозяйств, подключенных к общей электрической сети, но в силу ряда причин стремящихся перейти на собственный источник электроэнергии — кто-то руководствуется желанием снизить расходы на электроэнергию, есть, наверняка, и те, кому нужен резервный источник энергоснабжения на случай аварийного отключения общей сети. Но в большинстве случаев все же речь идет об автономной системе в условиях отсутствия какой-либо сети вблизи загородного дома. Несколько лет назад выбор сделан, очевидно, в пользу газовой или дизельной энергоустановки. Но сегодня по доступности с ними сравнялись решения на основе солнечных модулей. Здесь, конечно, нужно оговориться, что следует учитывать и климатические особенности местности, особенно важен уровень инсоляции, так как от него в первую очередь зависит работа солнечной энергоустановки. На карте, подготовленной Научно-исследовательской лабораторией ВИЭ МГУ и Объединенным институтом высоких температур РАН, приведены данные инсоляции по всем регионам России. Показатель активности солнечной радиации позволяет посчитать среднегодовую выработку солнечной энергоустановки с каждого квадратного метра.

Выбор солнечного комплекта

Выбор солнечного комплекта является одним из самых важных этапов, составу оборудования стоит уделить достаточно времени. Прежде всего необходимо посчитать и составить перечень всей техники и устройств в доме — от освещения до бытовых электроприборов. В данной статье рассмотрим вариант энергоснабжения дома площадью до 100 квадратных метров с энергопотреблением порядка 5–7 кВт.

1. Солнечные / фотоэлектрические модули. Полезной для размещения солнечной энергоустановки будет та часть кровли, которая ориентирована на юг, юго-восток. На такой площади с учетом возможных отступов из-за затенения от трубы или деревьев можно разместить 6–8 солнечных модулей. Средние размеры каждого модуля, как правило, 1671 х 1002 мм. Часто спрашивают об условиях эксплуатации модулей в зимнее время. Солнечные модули российских производителей разработаны и испытаны для максимальной распределенной на модуль нагрузки 2400 Па. Этой нагрузкой может быть любая комбинация из снега, льда и ветра.

2. Опорные конструкции для крепления солнечных модулей. Поставщик комплекта должен предварительно осмотреть ваш дом и произвести расчет количества. Если будете заказывать доставку комплекта, то важно иметь в виду, что транспортная компания за перевозку креплений длиной 3 метра может взять дополнительную плату как за негабаритный груз, что прибавит к стоимости комплекта 5–7 тыс. рублей. Поэтому еще на этапе оплаты поставщику уточняйте габариты оборудования и по возможности добивайтесь оптимизации размеров.

3. Инвертор. Инвертор необходим для преобразования постоянного тока в переменный с изменением величины напряжения. Его технические характеристики должны находиться в границах мощности источника электроэнергии — солнечных модулей. Для рассматриваемой в статье энергоустановки подходят инверторы с пиковой мощностью до 2400 Вт, работающие как в 3-фазных, так и в параллельных конфигурациях.

4. Контроллер заряда. Устройство, говорящее само за себя: контролирует зарядное напряжение аккумулятора, режим его зарядки, температуру и прочие параметры работы АКБ.

5. Аккумуляторная батарея (АКБ). Она будет накапливать излишки электроэнергии, вырабатываемой солнечными модулями. Ключевым показателем АКБ является их емкость, измеряемая в ампер-часах. Для рассматриваемой в статье энергоустановки наилучшим образом подходят АКБ емкостью 150–200 Ah.

6. Распределительное устройство для коммутации установленного оборудования.

7. Набор гибких монтажных проводов и кабелей различного назначения. Сегодня уже доступны беспроводные решения для настройки, мониторинга кровельной солнечной электростанции с помощью смартфонов, планшетов. Кроме того, систему можно запрограммировать (в том числе через смартфон) на срабатывание сигнализации или иных событий.

ВАЖНО!
Все вышеперечисленное оборудование, кроме, разумеется, солнечных модулей, должно быть размещено в пригодных (сухих, вентилируемых, с комнатной температурой) для этого помещениях дома.

Эксплуатация оборудования

Важно уделить особое внимание вопросам эксплуатации крышной солнечной электростанции.

Внимание!

На протяжении всего жизненного цикла частицы пыли скапливаются на поверхности модуля, что со временем может привести к снижению выработки электроэнергии.

Как правило, частицы пыли смываются дождем, но существуют территории, где требуется дополнительная очистка. Рекомендуется периодически, но не реже одного раза в 12 месяцев проводить осмотр поверхности модулей на факт загрязнения.

При необходимости очистки в случае сильной запыленности важно соблюдать следующие правила:

  • одеть защитные перчатки и необходимые средства индивидуальной защиты;
  • использовать мягкую ткань, смоченную водой;
  • не использовать чистящие/моющие/абразивные средства и острые предметы;
  • при очистке модулей следует соблюдать технику безопасности.

Очистку модуля производить в периоды, когда температура модуля близка к температуре окружающего воздуха (вечерние или утренние часы) для снижения термических напряжений.

Грамотно подобранные технические характеристики и хорошее качество оборудования гарантирует экономическую целесообразность решения обеспечить дом автономной энергоустановкой на основе солнечных модулей. Для того чтобы выбор был осознанным и правильным, перед покупкой энергоустановки — будь это система автономной газификации, солнечная или ветроэнергетическая установка, необходимо сравнивать не только первичные затраты на оборудование и его монтаж, но и последующие переменные расходы, связанные с дальнейшей эксплуатацией энергоустановки. А в случае с топливной составляющей — еще и заложить средний уровень роста стоимости топлива и его транспортировки, а также расходы на обслуживание генерирующего оборудования.

 

Источник: «Журнал главного инженера», № 7, 2019 (статья в полном объеме).

Убедитесь, что вы подписаны на журнал и вся необходимая информация — под рукой!

Подписаться на рассылку