Как установить солнечные панели?

Солнечные панели

• Когда установка солнечных панелей имеет смысл?
• Солнечные батареи и тепловой насос
• Солнечные панели и горячее водоснабжение (ГВС)
• Просьюмеры и электросеть
• Количество энергии, получаемое солнечными панелями, в теории
• Количество энергии, получаемое солнечными батареями, на практике
• Что надо знать перед установкой солнечных панелей?
• Крыша или участок для монтирования солнечных панелей
• Больше читайте в разделах Оборудование | Солнечные панели
• или  Telegram  канале 

Солнечные или фотоэлектрические панели (PV modules) в последние годы стали настоящим хитом продаж. Ни один другой сегмент рынка возобновляемых источников энергии (ВИЭ) не развивается так динамично. Как такая установка влияет на энергетический баланс здания и расходы на квартплату? Можно ли доверять продавцам систем такого типа? Насколько их обещания соответствуют действительности? И действительно ли солнечные панели (батареи) обеспечат нам энергетическую независимость?

Некоторые фотоэлектрические элементы (также известные как солнечные) были популярны на протяжении десятилетий. Применяются они в калькуляторах, садовых светильниках малой мощности, уличной сигнализации. Однако установка на несколько киловатт мощности, которая существенно повлияет на энергетический баланс частного дома, - это совсем другой масштаб. До недавнего времени они не пользовались популярностью, в основном из-за дороговизны и отсутствия системной поддержки. Последнее включает субсидии, но и, что не менее важно, возможность использовать электросеть, как хранилище энергии. Благодаря этому владелец солнечной миниэлектростанции можем отдать избыток генерируемой ненужной энергии в данный момент, а затем забрать ее обратно - даже через несколько месяцев.

Когда установка солнечных панелей имеет смысл?

Солнечная энергия возобновляема. Ее использование экологически оправдано и благоприятствует окружающей среде. Потребность здания в энергии чаще всего формируется из таких источников, как газовых или твердотопливных котлов, но для достижения баланса и уменьшения выброса углекислого газа в атмосферу необходимо активно внедрять использование энергии из возобновляемых источников (солнце, ветер). Фотоэлектрические панели могут быть здесь очень хорошим решением.

Поэтому надо сразу учитывать, что наибольшую эффективность от установки солнечных панелей Вы получите, если Ваше отопление основано на электроэнергии (тепловой насос, электрический котел, электрические обогреватели), горячее водоснабжение обеспечивается тепловым насосом, а вентиляция механическая (с рекуператором или только вытяжная). Лишь в этом случае можно твердо быть уверенными, что благодаря солнечной энергии удасться уменьшить количество сжигаемого угля на тепловых электростанциях и соответственно ограничить выброс CO₂.

Если же мы имеем противоположный случай - дом с гравитационной вентиляцией, обогреваемый газовым или угольным котлом, который также обеспечивает горячее водоснабжение. Тогда никакого особого смысла без последующей модернизации от инсталляции солнечных коллекторов или панелей Вы не получите, как и планета в целом.

Солнечные батареи и тепловой насос

Однако предположим, что Вы построили современный дом с тепловым насосом. Который, несомненно, использует возобновляемую энергию - бесплатное возобновляемое тепло окружающей среды. Но Вам ведь нужно подать электричество на насос. Здесь есть определенный диссонанс для всех, кто думает об окружающей среде. Электроэнергия во многих странах поступает в основном от угольных электростанций. Если принять во внимание низкую эффективность его производства и передачи, то получается, что в конечном итоге к нам попадает только 1/3 энергии, содержащейся в сгоревшем угле.

Предположим, что у нас средний сезонный показатель эффективности теплового насоса (COP) равен 3. Таким образом, используя 1 кВтч электроэнергии, насос дает 3 кВт тепла на установку. Тоесть, в конечном итоге с точки зрения энергоэффективности наш тепловой насос обрабатывается немногим лучше, чем газовый или угольный котел. Но результаты работы котла мы уже никак изменить не сможем, а вот насоса можем даже еще больше улучшить если мы оснастим дом фотоэлектрической установкой (PV модуль), покрывающей не менее 50% потребности в электроэнергии.

Таким же образом можно улучшить баланс дома с помощью теплового насоса предназначенного только для горячего водоснабжения или центральную вентиляцию с рекуператором. Вентиляции также требуется электричество для работы вентиляторов и обогревателя теплообменника (если такой есть).

- Напомнить в конце статьи -

Поэтому нет ничего необычного в том, чтобы вспомнить о солнечных коллекторах, которые предназначены для сбора тепловой энергии солнца. В последнее время они явно уступают место солнечным батареям. Но с помощью установки такого типа можно существенно снизить годовую потребность в энергии для производства горячей воды для бытовых нужд. Система с солнечными коллекторами также имеет неоспоримые преимущества - она ​​работает автономно (независимо от какой-либо сети), относительно дешевая и простая в установке, занимает намного меньше места, чем солнечные панели (обычно 2 шт. на 4 человека).

Солнечные панели и горячее водоснабжение (ГВС)

Электроэнергия собственной домашней миниэлектростанции также может использоваться для нагрева горячей воды. На самом деле здесь есть 3 решения:

• тепловой насос, отапливающий здание и обеспечивающий горячее водоснабжение;
• маломощный тепловой насос, служащий только для нагрева воды;
• электронагреватель, т.е. прямое преобразование электроэнергии в тепло.

Рациональность первого варианта не вызывает сомнений. Так как Вы решили купить тепловой насос для отопления дома, то горячая вода у Вас имеется автоматически, без дополнительных инвестиционных затрат.

Стоит ли покупать насос только для ГВС? Это зависит от многих факторов. Очень важно, в сколько Вам обходится нагревать воду другими доступными способами и сколько усилий это требует. Например, газовый котел обеспечивает горячее водоснабжение удобно и не очень дорого. В случае с дровяным котлом это будет тоже дешево. С другой стороны, использование нагревателя (или другого электрического обогревателя) удобно и практически не требует вложений. Но в тоже время, эксплуатационные расходы будут высокие если у Вас нет фотоэлектрической энергии для его снабжения. Разобраться со всеми за и против непросто.

Если у Вас большая семья и большой расход воды, тепловой насос будет рентабельным. И не обязательно для нужд 1 или 2 человек. Также необходимо изучить смысл подачи электричества к нагревателю с солнечных панелей. Вернее, не стоит этого делать при большом спросе на воду и энергию. Потому что фотоэлектрическая установка требует значительных инвестиционных затрат. Однако, если потребление воды очень низкое, не рентабельно покупать другие обогревательные приборы.

Просьюмеры и электросеть

Учитывая условия, как климатические, так и юридические, наиболее выгодным выглядит получение статуса просьюмера для подключение домашней миниэлектростанции к электросети и обращения с ней (с сетью) как с аккумулятором, что дает возможность временное отдавать перепроизводимую энергии, чтобы потом снова ее вернуть обратно.

Кто такой просьюмер, просто владелец фотоэлектрической установки в частном доме? Это тот, кто производит электричество, но также использует его. Но, что особо важно - только для личных нужд. Просьюмер не может продать его кому-то или использовать для производства некоторых товаров и услуг. При этом такой человек может заниматься предпринимательством, но фотоэлектрическую установку нельзя использовать для удовлетворения потребностей, связанных с этой деятельностью. Кроме того, у просьюмера должно быть заключено с поставщик энергии соглашение, регулирующее как плату за электроэнергию, так и ее передачу. Содержание соглашения чрезвычайно важно. Там указаны накладываемые ограничения, а также получаемые привилегий. Это потому, что просьюмер может получить от сети особую выгоду. Он имеет право отдать ей излишки энергии, а затем забрать большую часть от того, что он отдал, без дополнительных затрат. Разница - это компенсация энергокомпании за услугу. Она не так уж и большая, потому что, заряжая и разряжая аккумуляторы, просьюмер будет терять больше. Кроме того батареи стоят недешево. Не говоря уже о таких проблемах, как хранение и ограниченный срок годности.

Что наиболее важно, энергетическая компания не может отказать в приеме энергии, если установленная мощность солнечной панели (батареи) не превышает мощность подключения, указанную в контракте на энергопотребление.

Согласно этим правилам, потребитель не продает электроэнергию в сеть. Он не получает прибыль, но может сэкономить, снизить свои расходы. Потому что взаиморасчет происходит на основе баланса: отдавая излишки энергии солнечных панелей в сеть, а затем забирая их без затрат в более позднее время. Идеальная ситуация - это когда в годовом масштабе количество потребляемой и переданной в сеть энергии сбалансирована. Отдавать больше не имеет смысла, потому что все излишки теряются. Просьюмер не будет иметь от нее никакой пользы. Здесь ключевое значение имеет продолжительность расчетного периода, указанная в комплексном соглашении. Максимальный и самый благоприятный срок - год. Сроки взаиморасчетов также могут быть короче при условии, что излишек одного периода переносится на следующий. Если бы они были просто короче без дополнительных условий, излишки из лета были бы потеряны, и просьюмеру пришлось бы платить зимой. Поэтому стоит внимательно изучить договор.

Количество энергии, получаемое солнечными панелями, в теории

Недобросовестные продавцы солнечных панелей и коллекторов любят предоставлять покупателям данные о том, сколько солнечной энергии мы получаем ежегодно. Это впечатляет, потому что даже в средних широтах годовая сумма энергии солнечного излучения составляет около 1000 кВт*ч на 1 м.кв. площади. Это означает, что в течение года на каждый квадратный метр участка приходится примерно столько же энергии, сколько мы получаем от сжигания 100 м.куб. природного газа.

Тогда, теоретически, чтобы покрыть энергетические потребности дома площадью 100 м.кв., который требует подачи 60 кВт*ч / м.кв., достаточно солнечной энергии всего с 6 м.кв.! Ведь 100 м.кв. × 60 кВт*ч / м.кв. = 6000 кВт*ч.

Этого явно достаточно, чтобы стать независимым от ископаемого топлива. Впечатляюще и по сути правдиво. Однако с практической точки зрения все эти рассуждения не соответствуют действительности. Основная проблема не в несовершенной технике, по причине которой мы не можем уловить всю энергию, которая доходит до нас. Ограничение, с которым мы никак не можем справиться, лежит в другом месте. Оно напрямую связано с географическим положением для средних широт и выше. Потому что до 4/5 (80%) всей этой энергии мы получаем в первом полугодии. И, как несложно догадаться, отопительный сезон выпадает как раз на второе полугодие, когда дефицит колоссальный.

Количество энергии, получаемое солнечными батареями, на практике

- Напомнить в конце статьи -

На самом деле диспропорция еще больше, если мы посмотрим на саму зиму. В целом на декабрь и январь приходится лишь около 6% солнечной энергии (зависит от широты). А в ноябре, декабре и январе (худшие месяцы с точки зрения количества солнечного света) на солнечную батарею площадью 1 м.кв., расположенную даже строго на юг, в течение всего дня подается всего 0.5–0.7 кВт*ч энергии. В итоге нам удастся превратить в электричество только десяток процентов от этого объема. Но зато в самый благоприятный период, в июне и июле, дневное количество солнечной энергии бывает даже в 10 раз больше! Эти сезонные колебания мы никак не преодолеем. Поэтому не верьте никому, кто убеждает Вас в том, что солнечные панели будут одинаково эффективны в течение всего года, или небрежно делит годовой выход энергии поровну на все месяцы. Это просто невозможно.

Ничто не изменит того факта, что в момент отсутствия солнца, мы вообще ничего не будем производить. А наоборот, будем черпать энергию из электросети. Солнечное излучение - это топливо для нашей фотоэлектрической установки. Когда его не хватает, она теряет смысл. Другими словами - даже из самой маленькой установки при хорошем солнечном освещении мы можем получить больше в данный момент, чем из очень большой, но в отсутствии солнца (туман, облака). В конечном счете, мы не становимся технически независимыми от сети. Хотя достаточно большая фотоэлектрическая система может сделать нас практически независимыми от счетов и изменений цен на электроэнергию.

Что надо знать перед установкой солнечных панелей?

Принимая решение о создании фотоэлектрической системы (солнечные панели или коллекторы), Вам не обязательно быть экспертом в этой области. И нет смысла рассчитывать на то, что им легко станете. Чтение нескольких статей, отслеживание рыночных предложений и т. д. - это только начало пути. Однако, прежде чем Вы начнете сравнивать предложения, необходимо знать несколько основных принципов и паарметров, регулирующих работу фотоэлектрических установок:

• сила получаемого электрического тока, так как количество энергии, зависит от интенсивности солнечного излучения;
• КПД преобразования солнечной энергии в электричество широко варьируется от нескольких процентов до более 20%, в зависимости от структуры панелей. Однако их цены также сильно различаются, поэтому лучше всего рассчитать цену на полученную электроэнергию (на кВт);
• в панелях мы получаем постоянный ток, а большая часть бытовой техники питается от переменного тока. Поэтому его нужно обработать, что требует дополнительного устройства (инвертора);
• хранение электроэнергии с помощью аккумуляторов хлопотно, дорого и сопряжено со значительными потерями. Поэтому более простым решением является подача лишней энергии в сеть, а затем балансирование расчетов с энергокомпанией на протяжении года.

Также стоит знать, из чего должна состоять такая установка. Это ни в коем случае не только солнечные панели (батареи). Другие элементы также чрезвычайно важны для безопасной и эффективной работы всей системы. А в небольших домашних солнечных электростанциях эти другие компоненты очень сильно влияют на стоимость в целом.

Наиболее важные из них:

• фотоэлектрические элементы, преобразующие солнечное излучение в электричество;
• инвертор (инвертор), преобразующий полученный постоянный ток в переменный, которым запитываются бытовые приборы;
• электрические кабели;
• аппаратура обеспечивающая безопасность.

Как выбрать / Солнечные панели 

Как видно, здесь нет движущихся частей, а, следовательно, нет причин для механических повреждений (как, например, в насосах и клапанах). В свою очередь, кабели могут быть длинными. Чтобы избежать больших потерь энергии, достаточно просто увеличить их сечение. В системе, когда мы подключены к сети и продаем ей электроэнергию, также требуются специальный счетчик и защита, чтобы в отключенную, например, из-за ремонтных работ сеть, не попало напряжение из нашей установки. В конце концов, это может поставит под угрозу жизнь людей.

Крыша или участок для монтирования солнечных панелей

Не на каждом участке и доме существуют хорошие условия для установки солнечных панелей или других фотоэлектрических элементов. В крайних случаях такое начинание может вообще не иметь смысла. Однако всегда нужно учитывать, что в зависимости от участка и дома система может существенно отличаться по размеру, эффективности и инвестиционным затратам. Поэтому предложение компании, представитель которой даже не проводил подробный осмотр, изучая существующие условия, следует рассматривать только как некую рекламу.

Панели оптимально нужно направлять строго на юг. Но допустимо даже значительное отклонение или даже направление целиком на восток или запад. Однако они должны быть компенсированы соответствующим увеличением количества панелей. С другой стороны, размещать их с севера или в постоянно затененных местах не имеет смысла.

Ориентация на стороны света - ключевой вопрос. Тем более, что обычно используются кровли. Расположение здания, форма и ориентация поверхности крыши являются результатом многих факторов, которые не менее важны для инвестиций, чем подготовка условий для монтажа солнечных панелей. Важны форма участка, его окружение, размер здания и т. д. Слуховые окна, мансардные окна и дымоходы могут стать значительным препятствием. Они не только занимают часть крыши, но также могут отбрасывать тень, которая является первейшим врагом солнечных батарей. Даже небольшое затемнение одной из них может испортить параметры работы нескольких соседних. Поэтому желательны простые, двускатные или плоские крыши (при этом панели свободно укладываются на несущие конструкции), без слуховых окон и с наименьшим количеством дымоходов. Что касается угла наклона, то наиболее выгодным считается 35°, но здесь допускается значительные отклонения (даже более 20°).

Если Вы пропустили, предлагаем ознакомиться с нашим следующим материалом на тему Как выбрать солнечные панели?.

Рекомендуем также прочесть предыдущую статью Как выбрать тепловой насос?.