Сегодня для энергообеспечения частных домов все чаще используются разного рода генераторы. Особенно это актуально для отдаленных и труднодоступных регионов и районов с нестабильным электроснабжением. Чаще всего для этих целей применяются классические топливные варианты (дизельные или бензиновые), но нередко используются и не менее эффективные альтернативные варианты. Так, во многих странах очень развита ветроэнергетика (к примеру, в Нидерландах или в Австралии), а в последние годы все более востребованными становятся и солнечные генераторы.
Работают эти устройства от привычных фотопанелей, производящих электричество. Также в обязательном порядке такой генератор имеет аккумулятор большой емкости (для накопления энергии), инвертор (для преобразования тока) и контроллер питания (для регулирования работы и зарядки батарей). Кроме того, в генераторе должны быть предохранительные модули, срабатывающие при превышении допустимых значений тока/напряжения.
Технические характеристики (параметры аккумулятора, время зарядки, производительность, выходные параметры) и коммутационные разъемы зависят от конкретной модели и производителя. Как правило, у таких солнечных генераторов имеются классические выходные розетки 220 В и выходы на 12 В. В некоторых модификациях предусмотрены даже USB-разъемы. Помимо этого обычно присутствует информативный дисплей для отображения всей рабочей информации.
Преимущества солнечных генераторов очевидны:
- Независимость от обычного энергоснабжения;
- Независимость от поставок топлива (бензин, дизель);
- Отсутствие расходов на топливо;
- Бесшумная работа (что очень актуально для частного дома);
- Возможность подзарядки от электросети (для некоторых моделей – даже от прикуривателя);
- Возможность использования в невентилируемых закрытых комнатах.
Сами солнечные батареи размещаются, естественно, на улице, к генератору они подсоединяются при помощи специального кабеля (он всегда входит в комплект).
Возможности солнечных генераторов
Спектр использования гелиогенераторов достаточно обширен. Их можно использовать для зарядки и питания ноутбуков, телевизоров, минихолодильников, энергосберегающих ламп и прочей бытовой техники. Время автономной работы зависит от конкретной модели, но, как правило, такие устройства достаточно производительны и способны, например, обеспечить энергией холодильник в течение суток.
Принцип же работы генераторов на солнечных батареях очень прост. Фотопанель вырабатывает постоянный ток, который поступает в генератор. Инвертор преобразует его в переменный, который и подается на бытовую нагрузку. А через контроллер заряда энергия накапливается в аккумуляторной батарее. При отсутствии солнечных лучей генератор может заряжаться от стандартной электросети.
Безусловно, такой агрегат является вспомогательным энергоисточником, так как, несмотря на все свои преимущества, все-таки зависит от погодных условий. Однако для многих частных домов он может стать идеальным решением проблем энергообеспечения. Ведь для работы ему не требуется дорогостоящее топливо, его можно установить в любой комнате, и он не создает вредных выхлопов.
Конечно, первоначальные затраты на приобретение солнечных генераторов выше, чем для классических топливных моделей. Однако эти расходы окупаются достаточно быстро за счет отсутствия необходимости постоянного приобретения топлива. Кроме того, отпадает проблема хранения топливных емкостей, заполненных пожароопасными горючими составами. А значит, минимизируется вероятность случайного возгорания.
Нередко для энергообеспечения используются комплексные установки, в которых объединяют солнечные и ветрогенераторы. Такие системы позволяют в полной мере использовать природные возможности региона и гарантируют стабильность электроснабжения.
Долгое время уделом солнечных батарей были либо громоздкие панели спутников и космических станций, либо маломощные фотоэлементы карманных калькуляторов. Это было связано с примитивностью первых монокристаллических кремниевых фотоэлементов: они имели не только низкий КПД (не более 25% в теории, на практике – около 7%), но и заметно теряли эффективность при отклонении угла падения света от 90˚. Учитывая, что в Европе в облачную погоду удельная мощность солнечного излучения может падать ниже 100 Вт/м 2 , для получения сколько-нибудь значительной мощности требовались слишком большие площади солнечных батарей. Поэтому первые солнечные электростанции строились только в условиях максимальной мощности светового потока и ясной погоды, то есть в пустынях вблизи экватора.
Значительный прорыв в создании фотоэлементов вернул интерес к солнечной энергетике: так, наиболее дешевые и доступные поликристаллические кремниевые элементы, хотя и имеют меньший КПД, чем у монокристаллических, но зато и менее чувствительны к условиям работы. Солнечная панель на основе поликристаллических пластин выдаст достаточно стабильное напряжение при переменной облачности . Более современные фотоэлементы на основе арсенида галлия имеют КПД до 40%, но слишком дороги для изготовления солнечной батареи своими руками.
На видео идет рассказ об идее постройки солнечной батареи и ее реализации
Стоит ли делать?
Во многих случаях солнечная батарея окажется очень полезной : например, владелец частного дома или дачи, расположенного вдалеке от электросети, сможет даже от компактной панели поддержать свой телефон заряженным, подключить маломощные потребители наподобие автомобильных холодильников.С этой целью выпускаются и продаются готовые компактные панели, выполненные в виде быстро сворачиваемых сборок на основе из синтетической ткани. В средней полосе России такая панель размером около 30х40 см сможет обеспечить мощность в пределах 5 Вт при напряжении 12 В.
Более крупная батарея сможет обеспечить до 100 Вт электрической мощности. Казалось бы, это не так много, но стоит вспомнить принцип работы небольших : в них вся нагрузка запитывается через импульсный преобразователь от батареи аккумуляторов, которые заряжаются от маломощного ветряка. Таким образом становится возможным использование более мощных потребителей.
Использование аналогичного принципа при постройке домашней солнечной электростанции делает ее более выгодной по сравнению с ветряком: летом солнце светит большую часть дня, в отличие от непостоянного и часто отсутствующего ветра. По этой причине аккумуляторы смогут набирать заряд днем гораздо быстрее, а сама солнечная панель гораздо проще в установке, чем требующий высокой мачты .
Есть свой смысл и в использовании солнечной батареи исключительно как источника аварийного питания. Например, если в частном доме установлен газовый котел отопления с циркуляционными насосами, при отключении электропитания можно через импульсный преобразователь (инвертор) запитать их от аккумуляторов, которые поддерживаются заряженными от солнечной батареи, сохраняя систему отопления работоспособной.
Телевизионный сюжет на эту тему
Статья дополняет другую нашу статью Выгодны ли инвестиции в солнечные батареи? , в которой также затронуты вопросы стоимости и окупаемости и электростанций на их основе.
Нас часто спрашивают, сколько будет стоить система автономного или резервного электроснабжения с солнечными батареями. Конечно, мы можем бесплатно рассчитать вам систему, если вы заполните форму заявки «Подберите мне оборудование «. Но сначала желательно понимать в принципе, нужны ли вам и хватит ли вам вашего бюджета на организацию электроснабжения.
В этой статье мы расскажем, как предварительно оценить стоимость автономной или соединенной с сетью системы электроснабжения. Вы навскидку сможете сравнить ее стоимость с альтернативными вариантами электроснабжения — например, от дизель-генератора (у нас есть в ассортименте дизель-генераторы высокой степени надежности с водяным охлаждением, которые могут работать круглосуточно), или оплатить местным электросетям стоимость прокладки ЛЭП и технологического подключения к сетям централизованного электроснабжения.
Для расчетов будем принимать, что 1 кВт солнечных батарей генерирует 5 кВт*ч/сутки энергии летом (май-август), 3-4 кВт*ч/сутки весной и осенью (март-апрель и сентябрь-октябрь) и 1 кВт*ч/сутки зимой. Эти цифры учитывают снижение мощности солнечных панелей при нагреве в реальных условиях работы, для средней полосы России. Также, будем считать, что в эту стоимость включена стоимость недорогого солнечного контроллера .
Стоимость автономной системы электроснабжения с солнечными батареями
- Стоимость автономной солнечной электростанции, вырабатывающей 1 кВт*ч/сутки — примерно 100-120 тысяч рублей
- Стоимость автономной солнечной электростанции типичной мощностью 3 кВт (1 кВт солнечная батарея, 800А*ч АБ, батарейный инвертор), вырабатывающей 5 кВт*ч/сутки — примерно 200-250 тысяч рублей
- Стоимость сетевой солнечной электростанции, вырабатывающей 1 кВт*ч/сутки — примерно 25 тысяч рублей
- Стоимость сетевой солнечной электростанции типичной мощностью 1 кВт, вырабатывающей 5 кВт*ч/сутки — примерно 75 тысяч рублей
Эти цифры можно применять для того, чтобы узнать порядок цен на более мощные электростанции. Зависимость не прямо пропорциональная (чем мощнее станция, тем дешевле будет и кВт*ч, и установленный кВт), и точную стоимость вы можете узнать, если сделаете запрос на расчет системы электроснабжения нашим инженерам.
Состав типичной системы автономного электроснабжения с солнечными батареями:
- Солнечная батарея – преобразует солнечную энергию в электричество
- Контроллер заряда – защищает батарею от перезаряда. Маломощные контроллеры также часто имеют выход для подключения потребителей постоянного тока, что позволяет защищать аккумулятор и от переразряда.
- Аккумуляторы – накапливают энергию для использования в пасмурную погоду и в ночное время
- Инвертор – преобразует энергию, сохраненную в аккумуляторах в 220В переменного тока, которые требуются для бытовых электропотребителей. Обычно подключается напрямую к аккумуляторной батарее и имеет свою встроенную защиту аккумулятора от глубокого разряда.
Стоимость соединенной с сетью фотоэлектрической системы
Соединенная с сетью солнечная энергосистема намного дешевле автономной. В ее составе:
- солнечная батарея и
Соединённая с сетью безаккумуляторная солнечная энергосистема для генерации 1 кВт*ч в сутки будет стоить около 26 тысяч рублей . Это существенно ниже, чем для автономной системы электроснабжения. Более того, в системе нет требующих регулярной замены аккумуляторных батарей, поэтому такая система не потребует дополнительных вложений практически в течение всего срока службы солнечных батарей.
Срок окупаемости солнечной электростанции
Часто нас спрашивают, каков «срок окупаемости солнечных батарей». Для того, чтобы ответить на этот вопрос, нужно знать, с каким базовым вариантом сравнивать систему. Если это электроэнергия от электросетей, то, учитывая динамику роста тарифов на электроэнергию (c 2001 по 2013 год в 7 раз!), можно принять на следующие 10 лет среднюю цену 1 кВт*ч на уровне 10 рублей.
Соединенная с сетью система солнечного электроснабжения мощностью 1 кВт, вырабатывающая до 6 кВт*ч/сутки, стоит около 80 тысяч рублей. За год такая система выработает в средней полосе России более 1000 кВт*ч электроэнергии, или в год позволит сэкономить примерно 10 тысяч рублей. Таким образом, окупаемость такой системы составит 8 лет, при сроке службы 30-40 лет. За последующие 25 лет вы сэкономите как минимум 250000 рублей!
Если даже принять стоимость электроэнергии на текущем уровне в 5 рублей за кВт*ч, то срок окупаемости будет около 15 лет, и даже этом случае еще 15 лет вы будете получать от вашей солнечной электростанции бесплатную электроэнергию. А кто знает, может через именно 10 лет вам будет особенно необходимо экономить на счетах за электроэнергию?
Окупаемость автономной солнечной энергосистемы нужно считать по сравнению с базовым вариантом автономной системы, а это, как правило, дизельный или бензогенератор. Стоимость 1 кВт*ч в такой системе при типичном расходе топлива в 0,6 л/кВт*ч, составляет примерно 25 рублей. Это без учета стоимости замены генератора каждые 2-3 года.
Стоимость автономной системы с СБ мощностью 1 кВт, будет около 150 тысяч рублей. Выработает она максимум то же количество электроэнергии, что и сетевая, но по факту, из-за несогласованности генерации и нагрузки, количество электроэнергии от СБ будет меньше. Но мы, для простоты вычислений, не будем уменьшать эту цифру, так как несогласованность мощностей генератора и нагрузки также приводит к увеличению удельного расхода топлива, при частичной загруженности генератора она может быть раза в полтора-два выше паспортной.
Таким образом, солнечная автономная электростанция стоимостью 150 тысяч рублей за год выработает электроэнергии стоимостью 25000 рублей. Срок окупаемости составит не более 6 лет, а, с учетом замены каждые 2 года генератора стоимостью минимум 30-50 тысяч рублей, то реальный срок окупаемости будет 2-3 года.
Срок службы и необходимость замены элементов солнечной энергосистемы
Как и любая другая техническая система, солнечная система электроснабжения требует технического обслуживания и периодической замены некоторых ее составляющих. Типичный срок службы элементов системы составляет:
- Солнечная батарея — более 40 лет
- Система крепления солнечной батареи — на весь срок службы (если не будет стихийных бедствий — ураганов, землетрясений и т.п.)
- Аккумуляторный инвертор — от 3 до 20 лет. Дешевые китайские или российские инверторы работают максимум несколько лет. Можно принять, что хороший инвертор прослужит около 15 лет, т.е. потребуется 1-2 замены в течение срока службы солнечных батарей.
- Контроллер заряда — от 3 до 15 лет, в зависимости от качества и производителя. В среднем, можно принять срок его службы 8-10 лет. Потребуется замена 3 раза в течение срока службы солнечных батарей.
- Сетевой фотоэлектрический инвертор — 10-15 лет для инверторов из нашего ассортимента. Дешевые китайские поделки в расчет не берем — их срок службы может быть менее года. Потребуется 1 замена в течение срока службы солнечных батарей.
- Аккумуляторы — от 3 до 10 лет. Автомобильные аккумуляторы прослужат в солнечной энергосистеме максимум 2 года. Средний срок службы гелевых свинцово-кислотных аккумуляторов в циклическом режиме — 4-7 лет, в зависимости от их качества (вторая цифра относится к OPzV аккумуляторам, первая — к AGM глубокого циклирования). Таким образом, в течение срока службы СБ нужно будет поменять комплект аккумуляторов 6-8 раз.
- Срок службы литий-железо-фосфатных LiFePo 4 аккумуляторов может составлять до 10 и более лет. Поэтому в течение срока службы СБ может потребоваться 1-2 замены комплекта таких аккумуляторов. В последние годы появился новый тип литиевых аккумуляторов — титанатные. У них в 2-3 раза больший срок службы, чем у LiFePo 4 аккумуляторов. Срок службы таких аккумуляторов сопоставим со сроком службы солнечных батарей.
Хорошей новостью является тот факт, что стоимость солнечных панелей постоянно снижается. Снижение стоимости составляет примерно 8-10% в год (к сожалению, это цифры для расчетов в долларовом эквиваленте, т.к. в России солнечные панели для внутреннего розничного рынка производятся в мизерных количествах, и в основном продаются китайские солнечные панели).
Другой хорошей новостью является то, что электроника с каждым годом становится надежнее и эффективнее. Поэтому, количество замен контроллеров и инверторов может быть и 1 раз — через 10 лет вы поставите оборудование, которое будет работать весь срок службы солнечных батарей.
Ну и с аккумуляторами может быть так же — через 5-10 лет на рынке появится технология, которая позволит дешево и надежно аккумулировать электроэнергию.
Явление фотоэффекта было открыто очень давно. Однако, технические сложности и высокая стоимость фотопанелей долго не позволяли использовать в быту солнечную энергию. Однако, с развитием научно-технического прогресса, солнечный генератор в современных условиях становится в один ряд с традиционными источниками энергии. Таким образом, в ближайшей перспективе, это устройство станет одним из наиболее вероятных альтернативных источников электрической энергии.
Возможности солнечных генераторов
Конструкция солнечного генератора позволяет легко и просто осуществлять его установку и подключение. Именно эти факторы позволяют широко применять это устройство. Мощность такого генератора может регулироваться до необходимого значения. Параллельное подключение батарей позволяет увеличить мощность, а последовательное подключение повышает напряжение.
Современные генераторы могут производить напряжение от 220 вольт и выше. Однако, получаемый ток, является постоянным и не подходит для многих потребителей. Поэтому, приходится использовать специальные устройства, преобразующие постоянный ток в переменный. Электрический ток с высоким напряжением достаточно сложно преобразовывать, поэтому, диапазон работы солнечных генераторов составляет 12-48 вольт.
На продуктивную работу генератора влияют многие факторы. Прежде всего, это время года и суток, климат в той или иной местности, а также место установки оборудования. Панели должны вращаться относительно движения солнца, чтобы собрать максимальное количество солнечных лучей.
Простейшее устройство солнечного генератора
Простейшая схема солнечного генератора на 12 вольт включает в себя цепочку из 36 фотоэлектрических элементов, последовательно соединенных между собой. Параметры каждого из них могут существенно различаться из-за физических особенностей, связанных с чистотой кристаллов, толщиной элементов и другими технологическими процессами. Поэтому, величина вырабатываемого тока определяется по наименьшему значению какого-либо фотоэлемента. В связи с этим, перед началом сборки фотоэлементов в общую батарею, они тщательно проверяются и подбираются по всем параметрам.
Таким образом, солнечный генератор можно собрать на любое значение тока и напряжения с помощью последовательно-параллельных комбинаций. Особенности конструкции, делают эти устройства более эффективными в , на больших открытых участках. Во многих случаях, они вполне успешно заменяют традиционные источники энергии.
Солнечные электростанции
Генераторы на солнечных батареях на 12 Вольт!
Солнечный генератор для дачи и дома. Бсплатная доставка и установка по Москве и Московской области - все для людей!
Огромные счета за электричество? Живете в поселке, где и вовсе нет электричества? Установите солнечный генератор на 12 Вольт - и все проблемы решены.
За последние 10 лет солнечные батареи на крышах частных домов и дач стали обычным явлением. Превращать солнечную энергию в тепло и в электричество - это не только модно, но и очень выгодно.
Преимущества генераторов солнечной энергии для дома и дачи
Генератор на солнечных батареях для дома или дачи идеально подходит для автономной работы всех электроприборов, независимо от наличия электросети, поскольку:
- солнечная энергия неисчерпаемая;
- экологически чистая энергия;
- никаких загрязненных выбросов в природу;
- экономическая выгода (генератор быстро окупается и за солнечную энергию платить не нужно).
Генераторы на 12 Вольт и их применение
Предлагаем линейку солнечных батарей ЭлАв с преобразующим напряжением инвертора от 12 Вольт до 220 Вольт. К генераторам солнечной энергии на 12 Вольт можно подключать дома или на даче системы уличного освещения, бытовую технику (холодильник, стиральную машину, телевизор, отопительные электроприборы), компьютеры, погружные водяные насосы и т. д. В наличии однопанельные и двухпанельные батареи.
Термин гарантии - 25 лет.
Экономьте свое время и деньги!
