Солнечные батареи для квартир: как выбрать и установить?

Содержание

Солнечные батареи для квартир: как выбрать и установить?

Рост функциональных возможностей и падение цен на фотоэлектрическое оборудование привел к появлению в России удивительного феномена. С недавних пор солнечная батарея, как источник энергии для обычной городской квартиры, стала реальностью. И, хотя установка фотовольтаики в многоэтажных домах по-прежнему сопряжена с рядом сложностей, такие домашние СЭС служат прекрасной страховкой от перебоев в электросети.

Варианты установки

Основной проблемой в подобных условиях является ограниченность подходящей для монтажа площади. Кроме того, следует учитывать предпочтительность выхода окон на юг или относительно небольшое отклонение от данного направления, которое можно компенсировать не во всех случаях.

Вариантов у владельцев квартиры всего три.

1. Установка солнечных батарей для квартиры на балконе

Является не самым оптимальным вариантом. Главные недостатки:

требование максимально близкой к перпендикуляру ориентации рабочих плоскостей панелей относительно солнца;
возможность использовать минимальную площадь, из-за чего совокупная мощность станции не превысит 1-2 кВт.

По этой причине мини СЭС такого типа применяются для ограниченного количества целей:

обустройства на балконе «зимнего сада», для освещения и обогрева которого генерации будет достаточно даже зимой. Использовать такие солнечные батареи для отопления всей квартиры не получится;
обеспечения питанием наиболее важных потребляющих ток устройств – осветительных приборов, ноутбуков, газовых котлов – в случае отключения электроэнергии.

Теоретически монтаж и пуско-наладку можно провести самостоятельно, но во избежание проблем лучше обратиться к специалистам MyWatt.

Солнечные батареи для квартир: как выбрать и установить?

2. Комплект солнечных батарей для квартиры на несущей стене здания

Более сложный технически, но обладающий расширенным функционалом и увеличенной мощностью вариант. Недостатки «балконной» установки в нем практически отсутствуют. Из достоинств модификации следует отметить:

за счет варьирования формы и конструкции крепежа панелям можно придавать оптимальный угол наклона в широком диапазоне;
единственным непреодолимым обстоятельством является отсутствие места на стене, освещаемого солнцем. Это возможно только при расположении дома в окружении деревьев с густой листвой или постоянного отбрасывания тени близлежащими высокими зданиями;
суммарная мощность станции и удельный КПД оказывается значительно выше, чем при размещении на балконе.

Важно! Самостоятельный монтаж категорически не рекомендуется по причине сложности и небезопасности высотных работ, требующих специальной подготовки и надлежащего оборудования.

3. Солнечные панели для квартиры на кровле высотного здания

Вариант, наиболее привлекательный с точки зрения возможностей, но характеризующийся серьезными административными сложностями и техническими ограничениями.

Главная технологическая проблема состоит в непрактичности использования такой СЭС жильцами квартир, расположенных на нижних этажах высоких зданий. Связано это с прямой зависимостью величины энергетических потерь от длины кабелей. При расстоянии до крыши в десятки метров КПД системы может упасть на 15-25%.

Тем не менее, в южных регионах России подобные СЭС в многоэтажных домах функционируют уже не один год. Правда, устанавливаются они сразу для всего дома за счет застройщика, и покрывают в основном потребность освещения подъездов и питания лифтов.

Теоретически такая станция ограничена по мощности только площадью кровли. Монтаж на плоских крышах тоже не составляет труда и позволяет:

развернуть панели в любом направлении и под любым углом;
использовать солнечные батареи даже для отопления квартиры.

Преимущества и недостатки использования всех вариантов

От того, где будут располагаться элементы системы, зависит ответ на вопрос как выбрать солнечную батарею для квартиры.

Читать статью Работают ли солнечные батареи в пасмурную погоду

Солнечные батареи для квартир: как выбрать и установить?

Прежде всего, необходимо использовать следующую формулу расчета требуемой мощности и площади панелей:

Pсб * Ei / k = Eп, где

Pсб – мощность батареи;
Ei – среднесуточный уровень солнечной инсоляции для данной широты и долготы места расположения станции;
k – средний коэффициент энергопотерь, равный для станции такого типа ≈1,3;
Eп – ожидаемая среднесуточная генерация, нужная для обеспечения энергией всех устройств, которые будут ее потреблять.

Таким образом, солнечные панели для квартиры мощностью 1 кВт, например, в Краснодаре обеспечат среднесуточную генерацию:

1 кВт * 4,02 кВт*ч-м2 / 1,3 = 3 кВт*ч в сутки.

Однако зимой этот показатель сократится примерно в 2,5 раза, до 1,2 кВт*ч в сутки, а летом – в 1,5 раза увеличится, до 6 кВт*ч в сутки.

При средней производительности панелей 400 ватт/1 м2 понадобится 2,5 м2 эффективной площади для получения такой выработки.

1. Балкон.

При размещении электростанции на балконе максимальная площадь под фотоэлектрические модули может составить 5-10 м2, что равноценно 2-4 кВт генерации ежесуточно. Такого количества энергии явно недостаточно для полноценного снабжения всех имеющихся в доме устройств. Однако при кратковременных отключениях в централизованной сети солнечные батареи для квартиры дадут возможность на протяжении многих часов обеспечивать:

освещение дома LED-лампами;
работу пары ноутбуков;
зарядку телефонов;
кратковременное включение более мощных приборов – энергосберегающего холодильника, микроволновой печи, фена или утюга.

Солнечные батареи для квартир: как выбрать и установить?

Несмотря на довольно скромные возможности, именно такой вариант среди россиян очень популярен. Причины тому следующие:

подобная система обходится сравнительно недорого и может быть установлена даже самостоятельно;
все вспомогательные элементы – контроллер, инвертор, кабельные соединения – легко разместить прямо на балконе;
модули легко моются и проверяются, не требуя использования специального оснащения;
экономия электроэнергии составляет порядка 1000 кВт*часов в год;
система полностью автономна, абсолютно надежна и гарантирует защиту от перебоев с питанием во многих случаях, когда это критически важно.

Из недостатков отмечается:

возможность использовать только стороны дома, выходящие на юг, юго-запад или юго-восток;
ограниченность эффективной площади размерами балкона;
необходимость размещения внутри всего оборудования, включая аккумуляторные батареи;
ненулевая вероятность срыва панелей при сильных ветрах и бурях.

2. Стена дома.

Если удастся договориться с соседями, полезную площадь комплекта солнечных батарей для городской квартиры удастся увеличить до 20 квадратных метров. Это даст около 8 кВт мощности, или 24 кВт среднесуточных. Производительность и КПД панелей при этом будет выше, чем балконных, за счет более точной ориентации на солнце.

Солнечные батареи для квартир: как выбрать и установить?

К явным достоинствам СЭС такого типа относятся:

возможность полностью автономно обеспечивать квартиру электроэнергией весной, летом и осенью, с небольшими ограничениями зимой;
использовать солнечные батареи даже для отопления квартиры при наличии газового, а не электрического двухконтурного котла;
гарантировать отсутствие скачков напряжения, что исключит вероятность поломок дорогостоящей компьютерной и бытовой техники.

бессмысленность размещения панелей на стенах, выходящей на север, северо-восток или северо-запад;
сложность в монтаже и обслуживании;
высокая стоимость набора оборудования, включая АКБ.

Стоимость комплекта солнечных батарей для городской квартиры

Несмотря на постоянное и стабильное падение цен на гелиосистемы, домашние СЭС по-прежнему обходятся недешево. Без учета установки, готовый комплект солнечной электростанции обойдется покупателям не менее, чем в 55 тыс. рублей за 1 кВт мощности.

Станция на 1,5 – 2,0 кВт потребует 75-110 тыс. рублей – сумма, вполне доступная большинству российских домохозяйств.

Чтобы определить, сколько стоит солнечная батарея для квартиры при размещении на стене дома, понадобится исходить из стоимости с учетом установки, или примерно 70-75 тыс. руб. за киловатт мощности. Тогда СЭС на 8 кВт потребует затрат в размере немногим более полумиллиона рублей. Однако здесь следует учесть «зеленый тариф» в России, условия по которому все лучше для владельцев СЭС. Таким образом, с 20-25 лет срок окупаемости солнечной электростанции можно значительно уменьшить.

Читать статью Экономия заряда батареи на Андроид-устройствах

Наиболее дорогостоящий вариант – полноценная станция на 12-15 киловатт, размещенная на крыше дома. Вложения более миллиона рублей и последующие траты на замену аккумуляторов – внушительная по российским меркам сумма. Но преимущества полностью автономного и стабильного снабжения энергией любых приборов и техники часто того стоят!

Как рассчитать солнечные панели

схема, расчет панелей

Солнечные батареи – это отличная альтернатива традиционным источникам энергии, они экологичны и экономичны. Но чтобы гелиоустановки давали требуемый результат, работали бесперебойно, безаварийно и продуктивно, очень важно правильно рассчитать солнечные батареи для дома или квартиры. Для этого учитывают множество показателей, который влияют на производительность солнечных панелей.

Обычно расчет солнечной батареи или электростанции – вопрос индивидуальный. Многое зависит от потребностей, места расположения, климатических условий. Специалисты для расчета солнечных батарей для дома используют специальные алгоритмы и программы-калькуляторы, берут в расчет метеорологические условия (солнечную инсоляцию, температуру, скорость ветра и т.д.). Единого подхода к расчету различных солнечных панелей не существует, но зато есть общие принципы, как это сделать с учетом тех или иных параметров. Ниже мы рассмотрим основные из них и попробуем разобраться, как же все-таки правильно рассчитать солнечные батареи.

Что учитывать при расчете солнечных батарей

Прежде чем рассчитать солнечные панели для дома или квартиры, нужно определиться с задачей. А именно, будут ли использоваться солнечные панели только для резервного питания, как дополнительный источник энергии или полностью должны обеспечить потребности объекта в электрической энергии. Затем надо определить суммарную мощность приборов, которые нуждаются в стабильной и бесперебойной поставке электроэнергии, генерируемой солнечными батареями. Важно запомнить, что существует прямо пропорциональная зависимость потребляемой приборами мощности «на выходе» и продолжительности их работы с увеличением емкости массива АКБ, мощности инверторов и, в конечном итоге, стоимости всей гелиоустановки.

Кроме того, расчет солнечных батарей будет зависеть от того, планируется ли бесперебойно обеспечивать солнечной энергией полностью все приборы и оборудование в доме/квартире либо планируется обеспечение только определенных приборов, например, котлов, насосов, автоматики системы отопления, освещения в местах общего и наиболее частого использования. В первом случае потребитель может не ограничивать себя в комфорте, ведь система будет работать бесперебойно по полной программе. Но и стоить такое удовольствие будет значительно дороже. Во втором случае после определения приоритетности приборов можно добавлять солнечные батареи, исходя из возможностей, уже потраченных средств и полученной целесообразности. Еще важно определиться с типом батарей, площадью, которую они будут занимать, их мощностью. Зная все эти данные, можно приступать к расчетам.

Вычисляем необходимую потребителю мощность приборов.

Для начала необходимо рассчитать точное количество приборов, которые нужно обеспечить электроэнергией с учетом энергопотребления каждого из них. Сюда могут входить бытовая техника (холодильник, телевизор, стиральная машина, микроволновка, утюг, электрочайник и другая мелкая бытовая техника), компьютерная техника, системы освещения, бойлеры, котлы, насосы, газонокосилки, снегоуборочная техника и т.п. Для этого либо анализируем и усредняем среднесуточные показатели электросчетчика, либо просто складываем все мощности приборов, которые будут работать при помощи солнечных батарей. Это можно сделать согласно инструкции на приборах или найти информацию по усредненным значениям техники в специальной литературе или интернете.

Если вы решили установить солнечные батареи, при подсчете мощности всех приборов обязательно нужно учесть потери, которые составляют примерно 20%. К примеру, если потребляемая суточная мощность приборов составляет 5 кВт/ч, то общее среднесуточное потребление с учетом потерь составит: 5 х 1,2 = 6 (кВт/ч). Такой запас энергии понадобится нам в сутки для бесперебойной работы всех приборов.

Рассчитываем необходимую емкость аккумулятора солнечных панелей.

Это можно изобразить такой упрощенной формулой с условными обозначениями: Е = М/Н, где Е – емкость АКБ солнечных панелей, М – потребляемая приборами мощность, Н – напряжение сети. В нашем примере при напряжении 12В получим:

Читать статью Монтаж накладного выключателя своими руками

Е = 6кВт/12В = 500 (А/ч).

Выясняем коэффициент инсоляции или месячный уровень радиации, который зависит от региона/города проживания. Это открытая информация, которую несложно найти в интернете и справочниках. К примеру, в Харькове среднегодовой коэффициент уровня радиации составляет 3,49 кВт/ч/м 2 , минимальное его значение в декабре – 0,93 кВт/ч/м 2 /день, а максимальное в июне – 5,89 кВт/ч/м 2 /день. А в Одессе среднегодовой показатель – 3,41 кВт/ч/м 2 , минимум в декабре – 0,87 кВт/ч/м 2 /день, максимум в июле – 6,39 кВт/ч/м 2 /день.

Рассчитываем дневную производительность выбранной солнечной батареи.

Чтобы рассчитать, сколько солнечных батарей нужно для дома или квартиры, используем формулу: П = К х S x КПД, где П – производительность одной батареи, К – коэффициент инсоляции (уровня радиации), S – площадь одной батареи, КПД – эффективность батареи в процентах. Рассмотрим на практике. К примеру, для батареи мощностью 250 Вт, площадью 2 м 2 и с эффективностью (КПД) 15% мы получим:

Среднесуточная производительность, Харьков:

годовая: 3,49 кВт/ч/м 2 х 2м 2 х 0,15 = 1,047 кВт;

мах: 5,89 кВт/ч/м 2 х 2м 2 х 0,15 = 1,767 кВт;

мin: 0,93 кВт/ч/м 2 х 2м 2 х 0,15 = 0,279 кВт.

Среднесуточная производительность, Одесса:

годовая: 3,41 кВт/ч/м 2 х 2м 2 х 0,15 = 1,023 кВт;

мах: 6,39 кВт/ч/м 2 х 2м 2 х 0,15 = 1,917 кВт;

мin: 0,87 кВт/ч/м 2 х 2м 2 х 0,15 = 0,261 кВт.

Рассчитываем необходимое количество солнечных панелей.

Это можно сделать по следующей формуле: С = М/П, С – необходимое количество солнечных панелей, М – потребляемая приборами мощность (ее мы уже определили выше), а П – производительность одной солнечной батареи.

В наших примерах получим:

Для Харькова:

мах: 6 кВт/ч / 1,767 кВт = 3 батареи

мin: 6 кВт/ч / 0, 279 кВт = 22 батареи

Для Одессы:

мах: 6 кВт/ч / 1,917 кВт = 3 батареи

мin: 6 кВт/ч / 0, 261 кВт = 23 батареи

Что еще учесть при расчете солнечных панелей

Значение коэффициента уровня радиации, на которое вы будете опираться при расчетах солнечных батарей для дома, влияет на их производительность. Например, если вы возьмете минимальное значение, то в основном вам постоянно будет хватать производимой энергии за исключением продолжительных периодов плохой/пасмурной погоды. Если вы будете отталкиваться от максимального показателя, то у вас наверняка будет перепроизводство и лишняя электроэнергия в некоторые месяцы в течение года.

Еще учитывайте, что приведенные выше алгоритмы – это приблизительный вариант, дающий в общих чертах понимание, как рассчитать солнечные панели для дома. При более детальных расчетах учитываются и другие уточняющие коэффициенты, угол наклона батарей, их месторасположение и пр. Кроме того, вы должны помнить, что рассчитанная мощность может вами корректироваться в зависимости от потребностей – если они вырастут, количество электроэнергии легко увеличить, добавив N-е количество солнечный батарей. Но только после соответствующих расчетов, которые предпочтительно уточнить у специалистов.

И еще один момент. На этапе подготовки к расчету солнечной установки, необходимо знать потребности в электроэнергии конкретного потребителя, технические нормы и требования законодательства, текущий проект дома, квартиры или объекта, где планируется установка гелиосистемы. Если вы планируете использовать генерируемую солнечными панелями энергию не только для собственных нужд домохозяйства/предприятия, но и для продажи излишков электроэнергии, учитывайте требования к солнечным установкам согласно Зеленому тарифу и договору с поставщиком электроэнергии (РЭС).