Дом на солнечных батареях: сколько стоит и как рассчитать

Установка автономной фотоэлектрической станции (ФЭС), которая позволит обеспечит бесперебойной электроэнергией среднестатистический дом, украинцу сегодня обойдется в $ 15-20 тыс. Даже с учетом, что срок эксплуатации системы составляет 25 лет, украинцы пока лишь присматриваются к такой альтернативе традиционному энергообеспечению.

О том, как рассчитать целесообразность и рентабельность установки ФЭС в украинских реалиях рассказывает Александр Прокопенко, директор департамента солнечной энергетики «Солар КВ» ПАО «Квазар».

«Первый вопрос – местоположение и расстояние. Вопрос установки ФЭС в первую очередь возникает у жителей Крыма, Карпат и окрестностей Киева. Это владельцы дач и коттеджей, которые удалены от линий электропередач (ЛЭП) либо испытывают перебои с электроэнергией. Расчет экономической целесообразности установки ФЭС прямо пропорционален удаленности от ЛЭП. Устанавливать ФЭС в качестве альтернативы ЛЭП выгоднее, когда ваше жилье удалено от последних на расстоянии 1 – 1,5 км», — уверяет Александр Прокопенко.

Вторым этапом при установке ФЭС является определение количества фотоэлектрических модулей (ФЭМ) в системе. Для этого необходимо знать энергоемкость дома, номинальную мощность модуля и коэффициент инсоляции для определенной местности.

«Лучшим показателем, определяющим энергоемкость дома, является среднесуточное потребление электроэнергии в кВт*ч. Такие показатели, как установленная мощность объекта или номинальная мощность электрооборудования, не подходят, поскольку не отражают специфику объекта с точки зрения степени его эксплуатации, и при расчете на их основе можно серьезно промахнуться», — поясняет эксперт.

Коэффициент инсоляции характеризует эффективность работы модуля за определенный период времени. Он рассчитывается на основании статистических наблюдений и учитывает влияние солнечных и пасмурных дней, сезонную продолжительность светового дня, снижение эффективности работы ФЭМ на закате и рассвете. Величину коэффициента инсоляции для каждой местности можно найти по карте солнечной инсоляции, публикуемой в специальных изданиях или на сайтах

Третий этап – расчет мощности ФЭС с учетом прогнозируемых потребностей. Для этого достаточно решить несложную арифметическую задачу из нескольких показателей: к примеру, среднесуточная потребляемая мощность объекта – 5 кВт*ч, номинальная мощность фотоэлектрического модуля (ФЭМ) – 160 Вт, период эксплуатации объекта – с мая по октябрь, коэффициент солнечной инсоляции за май-октябрь – 5.

«Для начала рассчитываем среднесуточную выработку энергии одним ФЭМ: 170 Вт * 5 = 850 Вт*ч. Далее считаем необходимое количество солнечных модулей: 5000 Вт*ч / 850 Вт*ч = 5,9-6 модулей», — поясняет Прокопенко. При условии, когда объект будет эксплуатироваться круглогодично, количество ФЭМ определяется исходя из худших погодных условий, т. е. периода времени с наименьшим сезонным коэффициентом инсоляции. «Допустим, что коэффициент солнечной инсоляции за период ноябрь-май равен 4. Тогда среднесуточная выработка энергии одним модулем составит 170 Вт * 4 = 680 Вт*ч, а необходимое количество ФЭМ равно 5000 Вт*ч / 680 Вт*ч = 7,4~8 модулей», — замечает г-н Прокопенко.

Четвертый этап — определение количества аккумуляторных батарей (АБ). В автономных солнечных системах применяются особые батареи – гелиевые, закрытого типа, герметичные, необслуживаемые, со сроком эксплуатации 10-15 лет. «Для расчета общей емкости или количества аккумуляторных батарей в автономной солнечной системе необходимо руководствоваться тем, что глубина разряда не должна превышать 50 %. Для нашего примера общая емкость составит:
1) 5000 Вт*ч + 50 % = 7500 Вт*ч;
2) 7500 Вт*ч / 12 В = 625 А*ч.
Таким образом, общая емкость аккумуляторных батарей с напряжением питания 12 В составит 625 А*ч. Если мы остановим свой выбор на батареях емкостью 200 А*ч, то их необходимое количество составит 625 А*ч / 200 А*ч = 3,1-4 шт. Причем даже значительное округление в бóльшую сторону не будет лишним, поскольку дополнительная емкость снизит глубину разряда на каждом из аккумуляторов, а значит, увеличит срок их службы», — замечает Прокопенко.

Еще один элемент солнечной системы – контроллер заряда (КЗ). Несмотря на то, что его стоимость составляет менее 1 % от общей стоимости системы, он играет ключевую роль в эффективной работе ФЭС. Он предохраняет аккумуляторную батарею от перезаряда и глубокого разряда, тем самым продлевая срок службы батареи.
«Применение «разумного» контроля не только продлевает срок службы батареи, но и позволяет более эффективно использовать энергию, полученную от солнечного модуля, для ее заряда. Прирост эффективности составляет порядка 15-20 %», — уверяет Прокопенко

Последним «звеном» в солнечной электростанции является инвертор. Этот элемент преобразует постоянное напряжение, поступающее от АБ, в переменное напряжение, поступающее в электрическую сеть объекта. Мощность инвертора, необходимого для конкретного автономного объекта, определяется как суммарная мощность потребления всех электроприборов, которые в нем находятся.

«Важно отметить, что в процессе проектирования ФЭС ключевую роль играет «энергоаудит» системы энергопотребления объекта, то есть нашего дома. Важно оценить функционирования буквально каждой единицы энергооборудования с точки зрения ее энергоэффективности. Как показывает опыт «Соляр КВ», стоимость солнечной системы после проведения «энергоаудита» может сокращаться до 30 %. Учитывая общую стоимость автономной солнечной системы (около $ 15-20 тыс.), это весьма ощутимая экономия».

Эксперт ПАО «Квазар» Александр Прокопенко