Солнечная электростанция для частного дома. Есть ли смысл

Солнечная энергия является самым экологически чистым источником энергии на Земле. Использование солнечных электростанций способно воплотить мечту многих частных застройщиков – полная независимость от ресурсоснабжающих организаций. Но выгодно ли это с экономической точки зрения. Давайте разберемся.

Принцип работы солнечных батарей

Солнечная батарея представляет собой устройство, которое преобразуют энергию солнца в электрическую энергию. Она состоит из сотен фотоэлементов, которые соединены между собой. Выработка электроэнергии происходит благодаря особым качествам полупроводников. У двух кремниевых пластин с разными свойствами, под воздействием света возникает движение  электронов  в виде P-N перехода.

Теоретически, использование солнечных панелей в частном доме может позволить обрести абсолютную автономность домохозяйству. Воду можно получить из скважины, электричество от солнечных батарей и ветряных электрогенераторов, в качестве канализации – септик. С отоплением от электроэнергии все несколько сложнее, но тоже решаемо, об этом поговорим в отдельной статье.

КПД солнечной батареи напрямую зависит от  чистоты используемого кремния и находятся в диапазоне от 9,5 до 25 процентов. Технологические процессы изготовления и очистки таких пластин сложны, поэтому стоимость солнечных панелей на сегодня все еще достаточно велика. Рентабельность – главная сдерживающая составляющая роста солнечной энергетики в наших широтах.

Типы солнечных батарей

Кремниевые панели могут быть монокристаллические,  поликристаллические и аморфные.

Монокристаллические (mono-Si), как правило, более темного цвета чем поликристаллическое. Производятся на основе монокристаллического кремния, имеют повышенную до 25% мощность. Они более дорогие, но и более долговечные. Сложность производства таких панелей состоит в необходимости ориентации всех кристаллов кремния в одном направлении. Высокий КПД достигается только при условии перпендикулярного попадания на них солнечных лучей, что дополнительно усложняет их применение в домохозяйствах.

Поликристаллические (multi-Si) имеют меньшую мощность, до 18%, но зато более дешевые и менее чувствительны к направленности света. Именно такие панели чаще всего устанавливают на крышах домов. Падение мощности со временем около 1% в год.

Аморфные. Состоят из соединений кремния, имеют сероватый оттенок и низкий КПД до 10%, но зато хорошо работают в условиях слабой освещенности. Сравнительно недорогие в производстве. Их главным недостатком является снижение со временем и без того невысокой мощности, а так же потребность в больших площадях. Применяются реже двух предыдущих.

Помимо кремниевых существуют панели из редких металлов, выдающие до 30% КПД, но стоимость их велика, да и массово они не производятся. Перспективными разработками считаются полимерные составы, но и эта технология еще не получила достаточно высокого и доступного уровня развития.

Каким бы не был вид солнечной батареи, для всех работает следующий принцип – чем выше КПД, тем сильнее падает их эффективность при появлении облачности.

Готовые комплекты солнечных станций для дома

Комплекты солнечных станций по типу использования делятся на:

• Автономные. Используются как единственный источник электроэнергии в доме.
• Гибридные. Самый интересный вариант. Используется совместно со внешним источником энергии, но могут и работать в автономном режиме.
• Сетевые. Используются для подпитки основного источника энергии в солнечный день. Самый простой вариант, состоит  из солнечных панелей и инвертора.

Для работы гибридной  и автономной солнечной электростанции потребуется 4 элемента:

• Солнечные панели.
• Контроллер. Устройство, преобразующее напряжение от солнечных батарей до значений, необходимых для зарядки аккумуляторов. Обеспечивает контроль уровня заряда батарей.
• Аккумуляторы. Для накопления энергии.
• (Гибридный) инвертор. Устройство, способное «подмешивать» выработанную солнечную энергию во внешнюю  электросеть. В хороших инверторах есть возможность установки приоритета потребляемой энергии. Используется для гибридного электропитания, когда к дому подведено электричество, но нужно снизить его потребление, либо подача нестабильна.

Сколько стоят солнечные электростанции для частного дома

Самые доступные сетевые электростанции для дома на сегодня обходятся примерно в 100 тысяч рублей. За эту сумму вы получите 4 монокристаллические солнечные панели по 300 Вт, однофазный сетевой инвертер 1100 Вт и комплект для монтажа. Выработка электроэнергии от 1,5 до 6 кВт*ч в сутки, в зависимости от времени года, что составляет примерно 1400 кВт*ч в год

Автономная или гибридная электростанции мощностью в 6 кВт*ч в сутки обойдется уже от 170 тысяч рублей. В ее состав входит 4 поликристаллические солнечная батареи 280Вт, Контроллер заряда MPPT, Инвертор 3000Вт, 24В, 2 гелевых аккумулятора 150Ач и комплект для монтажа.

Хорошим решением будет подключение в автономную систему бензогенератора, который позволит не тратиться на покупку слишком мощной автономной станции.

Более серьезные комплекты от 10  кВт*ч в сутки уже обойдутся от 290 тысяч рублей.

Окупаемость солнечных электростанций

Нетрудно посчитать, что самая простая сетевая станция из приведенного выше примера, выдает 1400 кВт*ч в год, что при стоимости 1 кВт электроэнергии в 4 рубля, сэкономит в год 5600 руб. Срок окупаемости такой станции составит не менее 17 лет. Оправданность подключения такой системы имеет смысл только в случае недостаточности выделенной на дом мощности.

Окупаемость автономных и гибридных систем будет еще выше не только за счет их большей стоимости, но и ограниченным сроком службы аккумуляторов.

При наличии возможности подключения внешнего источника электроэнергии, солнечная электростанция не способна принести хоть какую-нибудь экономическую выгоду для наших широт. Тем не менее, данный вид энергоснабжения может рассматриваться как оправданный, при отсутствии возможности подключения к электросетям, либо недостаточности выделенной мощности или нестабильного энергоснабжения.