реклама
реклама

Строительство и ремонт


/

Продолжаем публиковать серию материалов о целесообразности использования альтернативных источников энергии в частных домах. Ранее мы говорили об установке ветрогенераторов в неэлектрифицированных коттеджах и солнечных коллекторов в негазофицированных домах. Сегодня рассмотрим солнечные панели, используемые для выработки электроэнергии в условиях отсутствия традиционного источника электрической энергии.

Снова предполагаем: нужно электрифицировать одноэтажный дом общей площадью 150 квадратных метров с утепленными стенами из газосиликатного блока, в котором живут три человека.

О плюсах и минусах солнечных панелей рассказывает главный инженер ИООО "Алгабел Солар" Андрей Бедунько:

– Только солнечными панелями реализовать эту задачу нельзя. Если касаться отопления, то тут солнечные панели вообще не помощники. Поэтому дальше разговор будет касаться солнечных панелей, используемых на нужды электроснабжения.

Автономное электроснабжение только за счет солнечных панелей сделать можно. Даже несмотря на наше не очень радующее нас лучами солнце в зимнее время. Но целесообразность у такого решения крайне спорная:

-    солнечные панели занимают большую площадь. Всей системе требуется значительно больше места, чем счетчику на стене и проводу от столба;

-    большая и очень тяжелая аккумуляторная батарея;

-    неоправданно высокая суммарная стоимость установки;

-    система не имеет окупаемости, если сравнивать с подключением к сети, которая проходит около дома (если сравнивать с прокладкой кабеля на 10 км до ближайшей линии с учетом стоимости столбов – тогда окупаемость есть);

-    значительные излишки вырабатываемой электроэнергии в летнее время;

-    система требует правильного использования и иногда – внимания.

Поэтому с точки зрения рационального подхода всегда необходим второй источник энергии. Генераторы (бензиновые или дизельные) подходят как нельзя лучше. А массив солнечных панелей и всю систему лучше рассчитать на весенне-летне-осенний период.

Какие элементы входят в систему? Какой  принцип ее действия?

–  Наиболее простой и понятный вариант – это:

-    солнечные панели;

-    контроллер заряда аккумуляторов;

-    аккумуляторная батарея;

-    инвертор (преобразователь DC/AC).

Самая простая система для получения переменного тока такова. Солнечные панели вырабатывают постоянный ток. Контроллер заряда по определенной программе заряжает аккумуляторную батарею. Последняя накапливает электроэнергию (КПД порядка 80-90% в зависимости от типа). Инвертор преобразует постоянный ток с аккумуляторов в переменный ток и задаёт параметры сети.

рисунок 1

На рисунке изображена эта схема. Обычно ее реализуют люди, которым необходимо электроснабжение в дачном домике вдали от цивилизации. По такому принципу могут работать автономные фонари.
 
Если же требуется электроснабжение круглый год, придется добавить генератор необходимой мощности, зарядное устройство от переменного тока и автоматический ввод резерва (АВР), чтобы система работала автоматически.

Подключение генератора может быть реализовано двумя путями:

1) последовательная схема:

рисунок 2

Генератор через зарядное устройство заряжает аккумуляторы, постоянный ток с которых уже через инвертор преобразуется снова в переменный – последовательная схема с двойным преобразованием. Так устроены гибридные автомобили последовательного типа.

2) параллельная схема:
рисунок 3
При низком уровне заряда аккумуляторов АВР включает генератор, и питание нагрузки переключается на него. Параллельно включается зарядное устройство и от генератора заряжает аккумуляторы. Получается, что относительно генератора нагрузка и аккумуляторы подключены параллельно.

Есть инверторы, которые сразу внутри себя уже содержат и зарядное от солнечных панелей, и зарядное от сети переменного тока, и встроенный АВР. Есть инверторы (на рисунке выше), у которых есть АВР и встроенное зарядное от сети переменного тока, а для солнечных панелей требуется дополнительный контроллер.

Вариантов комплектаций больше. Выше описаны наиболее простые схемы. Есть ситуации и соответствующие решения, где выгодно подключать панели через сетевой инвертор к сети переменного тока (после инвертора). Иногда выгодно разделять панели на два массива и подключать их различными вариантами. Выбор конкретной компоновки зависит от конкретной задачи.

– Какова стоимость оборудования, монтажа, последующего обслуживания?

– Стоимость зависит и от выбранного решения, и от выбранного оборудования. Европейское оборудование более надежно и функционально, но и более дорогое. Если этого не требуется, то можно использовать и китайские варианты меньшей стоимости.

Но если прикинуть штучные розничные цены, то получится:

-    солнечная панель европейского производства – около 13 тысяч белорусских рублей за 1 Вт номинальной мощности. Соответственно, панель 250 Вт будет стоить около 3 миллионов;

-    солнечная панель китайского производства (неплохого качества) – около 11 тысяч рублей за 1 Вт;

-    контроллер заряда с МРРТ (12/24 В, 20 А, максимальная мощность заряда около 500 Вт) – чуть больше 2 миллионов;

-    аккумулятор AGM 12 В 200 Ач китайского производства – приблизительно 3,9 миллионов (рекомендуемый разряд не более 30%, то есть фактически рекомендуется использовать только треть емкости);

-    аккумулятор GEL 12В 220 Ач европейского производства – около 6,5 миллионов;

-    инвертор мощностью 4 кВт (встроенные солнечное и сетевое зарядное, АВР) китайского производства – 8,5 миллионов;

-    многофункциональный инвертор мощностью 3 кВА (со встроенным сетевым зарядным устройством и АВР) европейского производства – около 23 миллионов.

Уточню, это приблизительные розничные цены с НДС на штучную покупку (по курсу на момент написания – начало декабря 2014 года). При заказе системы в комплексе, а также при увеличении объема покупки цена будет снижаться.

Монтаж зависит от объекта – тут ничего не скажу. Некоторые клиенты делают монтаж самостоятельно, и получается очень красиво.

Обслуживание при нормальной эксплуатации не требуется (генератор – отдельные свои требования). А вот типовые аккумуляторы в хорошем случае лет через 5-6 придется поменять. Хотя и тут есть вариации, но это вопрос выбора типа аккумуляторов, дополнительных устройств для оптимизации их работы, количества – сложный вопрос.

– Есть ли возможность экономии (например, покупка б/у панелей, монтаж своими силами)?

– Первое, что может уменьшить стоимость системы, это грамотная конфигурация системы под нужды заказчика.

Приведу пример. Можно уменьшить емкость аккумуляторов, что снизит стоимость системы. Но это приведет к более частому запуску генератора, увеличенному расходу топлива и уменьшению его срока эксплуатации.
Можно установить инвертор меньшей мощности, перегрузочная способность которого позволит запуститься генератору для питания "тяжелой" нагрузки (при использовании параллельной схемы подключения). Экономим на инверторе за счет работы генератора. Или просто внутри дома сделать систему электроснабжения так, чтобы одновременно не могли включаться устройства с высокой мощностью потребления. Грамотно распределяя нагрузку в течение дня, мы снижаем необходимую мощность инвертора.

Интересным решением будет различное использование солнечных панелей в зимнее и летнее время. Например, в зимнее время все панели работают на выработку электроэнергии, а в летнее время, когда энергия в избытке, часть панелей переключается на нагрев воды в бойлере через свою автономную систему, чтобы не использовать котел или какое-то другое оборудование. 6 панелей могут нагревать до 100 литров воды в день.

Использование б/у оборудования тоже имеет место. Если качественное оборудование эксплуатировалось в нормальном режиме, то и у вас оно будет работать так же. Тут вопрос честности продавца. У нас был случай, когда человек купил битые панели (неудачная перевозка) за минимальные деньги, восстановил их и установил себе на дом. Получилась минимальная стоимость оборудования с очень хорошей окупаемостью. Сколько они проработают, это уже зависит от качества восстановительных работ.

– Какова вероятность сбоев системы в зависимости от времени года и суток, погодных условий, надежности оборудования и других факторов?

– Если оборудование качественное, а система скомпонована грамотно, то сбоев не будет. Замечу, отключение электроснабжения потребителя при низком заряде аккумуляторов или при перегрузке – это не сбой оборудования, а отработка им заранее заложенной программы. С одной стороны сначала надо хорошо подумать и рассчитать правильно систему, а потом эксплуатировать ее в соответствии с ее возможностями.

Если брать производительность системы, то тут бесспорно в зимнее время оно хуже. Выработка солнечных панелей зимой в 4-5 раз меньше,  чем летом. Поэтому, чтобы все надежно работало, я рекомендую добавлять второй гарантированный источник электроэнергии.

– Каков срок эксплуатации панелей (гарантированный, фактический – согласно статистике)?

– Гарантированный срок службы панелей составляет 10-12 лет – это гарантия производителя (почти у всех). За время моей работы с солнечными панелями пока ни одна не умерла (назовем это так). Вообще, должны проработать порядка 20-25 лет.

В таких системах самый быстро умирающий элемент – это аккумуляторы. При неправильных режимах работы аккумуляторы выходят из строя за неделю.

– Насколько безопасна система для здоровья людей, проживающих в доме с панелями над головой?

– С точки зрения безопасности панели, установленные на крыше, только уменьшают вероятность ее сквозного пробития предметами с высокой кинетической энергией. А если серьезно, то это обычная электроустановка. Ничего особенного. Необходима вентиляция, температура в помещении для оборудования в районе 20 градусов.

– Сколько места будут занимать панели и сопутствующее оборудование? Где можно устанавливать систему?

– Вот тут много вариантов. Влияют и желания клиентов, и технические возможности, и эстетика. Интересный фактор – антивандальная защита: часто панели ставят на крышу лишь для того, чтобы их не унесли, пока хозяева отсутствуют.

Типовая солнечная панель на 60 ячеек мощностью 230-255 Вт занимает площадь 1,65 м2.  Для нашего условного дома можно на вскидку предложить следующую конфигурацию:

1. солнечная панель 250 Вт - 9 штук;

2. контроллер заряда МРРТ 48 В 60 А (с небольшим запасом на дополнительные 3 панели);

3. аккумуляторная батарея 12 В 220 Ач - 8 штук (подключение на 48 В);

4. инвертор с АВР и встроенным сетевым зарядным мощностью 5 кВА (перегрузка 10 кВт);

5. генератор на 5 кВА.

Дополнительно необходимо будет некоторое оборудование для мониторинга и прочие мелочи.

Лично мне такой бы системы хватило для автономной жизни с марта по сентябрь вообще без генератора. Но опять же вопрос привычек людей, проживающих в доме. Так что уверенно сказать, что это подойдет любому, нельзя.

Наиболее часто панели устанавливаются на плоской или скатной крыше, на южной стене, на земле или в качестве навеса. Для остального оборудования желательно отдельное помещение с вентиляцией и стабильной температурой около 20 градусов. Также стоит учитывать, что инвертор издает при работе специфический высокочастотный звук – жилые помещения для его установки не подходят.

Теперь о выработке солнечными панелями электроэнергии. Для наших условий данные будут следующими:

-    4-5 Вт ч на 1 Вт установленной мощности в летнее время;

-    0,8-1 Вт ч на 1 Вт установленной мощности в зимнее время (в среднем).

Для примера возьмем самую простую систему: солнечные панели – контроллер – аккумуляторы – инвертор. Посчитаем немного.

1) предположим, что установлено 4 панели по 250 Вт – 1 кВт установленной мощности – 4 кВт ч выработки в день;

2) контроллер МРРТ 24В 50 А – пусть КПД 97% - 3,88 кВт ч ушло в аккумуляторы;

3) аккумуляторы (пусть 24 В 1000 Ач) накопили энергию днем и вечером отдали – КПД аккумуляторов 80% - к инвертору ушло 3,1 кВт ч энергии;

4) инвертор мощностью 4 кВт преобразует ток с аккумуляторов в переменный ток – КПД инвертора около 90% - на нагрузку вечером ушло 2,79 кВт ч энергии (из выработанных 4 кВт ч).

КПД у различных устройств разное, но принцип расчета будет такой же.

Более конкретно уже идет подбор решения под нужды конкретного клиента. Мы стараемся сделать систему оптимальной с точки зрения цена/качество и удобной в использовании для клиента.
реклама
0061901