Реально ли перейти на энергию от солнечных батарей

В отличие от солнечных панелей, производство которых требует сложных технологий, простую версию солнечного коллектора практически каждый из нас способен изготовить своими руками.

Греем воду и продаем лишнюю электроэнергию
ПРИНЦИП РАБОТЫ: большой солнечный кипятильник

В отличие от солнечных панелей, производство которых требует сложных технологий, простую версию солнечного коллектора практически каждый из нас способен изготовить своими руками. А уж пользовались ими, и без всякого пафоса, — вообще миллионы людей! Взять хотя бы традиционный дачный душ, вода для которого нагревается солнцем в баке, выкрашенном в черный цвет. Так вот: устройство, которое поглощает солнечную энергию и благодаря этому нагревает некий теплоноситель или простую воду — это и есть солнечный коллектор. В принципе, ничего сложного. Отчего масса примеров того, как народные умельцы сооружают солнечные коллекторы из пивных банок и прочих прозаичных компонентов.

УСТРОЙСТВО. В «фабричном» коллекторе тепло отводится специальной жидкостью по тонким трубкам к накопительному бойлеру с теплообменниками. В результате мы получаем все тот же нагрев воды. Существует несколько видов коллекторов. Самый распространенный из них — плоский: остекленная панель (используется особое матовое стекло, плохо выпускающее наружу тепло) с теплоизоляцией. Внутри располагается пластина поглотителя из хорошо проводящего тепло металла (обычно — меди) со специальным покрытием, обеспечивающим хорошее поглощение света и очень низкое излучение тепла.

Хорошо справляясь с нагревом воды в теплое время года, в холода такие коллекторы оказываются малополезны. Существует, однако, более сложная версия коллекторов, способных работать и при отрицательных температурах: вакуумные трубчатые с тепловой трубкой. Благодаря использованию принципа термоса (одна трубка с пластиной поглотителя внутри другой, а между ними — вакуум) у таких коллекторов очень низкие потери тепла. В результате коллектор может работать (обеспечивать нагрев воды) даже при температурах до —30—45 градусов. А в теплое время года он, соответственно, генерирует более высокие температуры, чем плоский.

УСТАНОВКА. Представим себе домик площадью 100 кв. м, в котором проживает стандартная семья из 4 человек. Они потребляют 200 литров горячей воды в сутки. Чтобы в летнее время полностью обеспечить их этой водой, по словам Бориса Миколюка, на крыше достаточно разместить коллектор размерами 2,6 м на 2 м. Внутри дома нужен бак емкостью 200 л. Если уже есть бойлер, коллектор просто интегрируется в существующую систему. Кроме того, на стене нужно найти место для двух коробочек оборудования размерами примерно
30 см на 30 см. Установка всего оборудования занимает 3—4 дня.

ПЛОСКАЯ ЭЛЕКТРО-СТАНЦИЯ

Чтобы энергию солнечного света напрямую преобразовать в электрический ток, используют солнечные батареи. Если пластину из полупроводника на основе кристаллов кремния «бомбардировать» потоком квантов света, она отпускает в «свободное плавание» часть своих электронов. Из-за этого возникает постоянный ток — правда, настолько слабенький, что практическое применение ему найти сложновато.

ПАНЕЛИ. Но если множество кремниевых пластин объединить в большую панель, то вырабатываемого тока может хватить уже для какой-то полезной работы — например, для питания электролампочки. Производительность панели зависит от ее размера, и на рынке можно найти много предложений. Если взять, к примеру, панель размером 290 мм на 350 мм, то с нее можно «снять» всего лишь 10 Вт электроэнергии. У панели размером 1482 мм на 676 мм (1 кв. м) мощность уже повыше — 150 Вт, а ее коллега размером 1966 мм на 992 мм (1,95 кв. м) может дать до 300 Вт.

А чтобы получить более серьезные мощности, некоторое количество солнечных панелей объединяют в общую конструкцию. По аналогии с артиллерией, любое соединение однотипных устройств в единое целое для выполнения каких-то совместных действий принято называть батареей. Отсюда и взялось название «солнечная батарея».

СИСТЕМА. Но даже выстроить очень большую батарею еще недостаточно. Ведь она дает постоянный ток, а абсолютное большинство используемых нами приборов работает на переменном. Поэтому нам нужны еще инверторы для преобразования тока. Нетрудно также догадаться, что производительность солнечной батареи зависит от интенсивности солнечного света. Набежала на солнышко тучка — и мощность системы резко снизилась, а пришла ночь — и она вообще перестала работать. Чтобы справляться с такими перепадами освещения, в системе должны присутствовать и аккумуляторы. А к ним нужны контроллеры заряда аккумулятора.

МОНТАЖ. Как указывает коммерческий директор компании «Гравицаппа» Борис Миколюк, устанавливать солнечные батареи можно в любом освещенном месте (обычно на крыше дома), желательно ориентированном на юг. Что касается самого монтажа, то, по словам менеджера Solar Energy Валентина Буденко, это не очень сложно. Все зависит от вида крыши: иногда можно управиться и за один день, максимум — 5 дней.

ОБ ЭКОНОМИЧЕСКОМ ЭФФЕКТЕ

«Если мы рассматриваем системы только с точки зрения экономического эффекта их установки, то, к сожалению, сейчас солнечные батареи совсем не решают вопрос экономии по оплате электроэнергии. Срок их окупаемости в лучшем случае — 30—40 лет, а то и больше — говорит Борис Миколюк.

РАСЧЕТЫ. Если рассмотреть конкретные системы, предлагаемые сейчас на рынке, то и 30 лет окупаемости покажутся мигом. Возьмем, к примеру, солнечную электростанцию с мощностью панелей 1,5 кВт. В летние месяцы она будет вырабатывать до 200 кВт*ч, весной и осенью — поменьше. То есть за весь год от нее можно получить в наших широтах не более 1600 кВт*ч. Если считать в среднем по 60 копеек за кВт, за год она нам вернет 960 грн. А стоит такая система, с нынешним курсом доллара — около 80 тыс. грн.

Обратим свой взор на станцию помощнее — 10 кВт: за год она нас сможет порадовать до 10 340 кВт*ч электроэнергии, или 6200 грн в деньгах. При цене в 402 тыс. грн она будет окупаться 67 лет. Особую же пикантность ситуации придает тот факт, что срок службы солнечной панели — 25—30 лет. То есть она выйдет из строя раньше, чем успеет окупиться! Поэтому, практически, не окупится вообще никогда.

Конечно же, в наших долговременных расчетах надо учитывать и рост тарифов на электроэнергию. Когда с марта 2016 года 1 кВт*ч будет стоить до 1,56 грн, а с марта ­2017-го — 0,9—1,68 грн, сроки окупаемости солнечной электростанции заметно сократятся. Но все равно будут слишком велики. «Поэтому, — говорит Борис Миколюк. — Когда мы рассматриваем альтернативные источники электроэнергии, речь не идет об окупаемости. Важен сам эффект энергонезависимости».

ГРЕЛКА. Что касается солнечных коллекторов, то с ними все гораздо веселее, потому что их КПД достигает 90% (у солнечных батарей — 14—18%, в лучшем случае — до 20%). Да и сами эти системы попроще. Отчего и сроки окупаемости у них куда меньше: от 7 до 12 лет. Правда, и тут есть свои нюансы. «Распространено заблуждение, активно поддерживаемое некоторыми недобросовестными производителями, о выгодности использования солнечных коллекторов для отопления дома круглый год, — рассказывает Борис Миколюк. — Это не так: в наших широтах использовать солнечные коллекторы для систем отопления в зимний период экономически и технически неэффективно». К примеру, чтобы для дома площадью 100 кв. м заместить отопление дома даже до 30%, нужно установить систему ценой 260—330 тыс. грн. Не у всякого долгожителя хватит терпения дождаться, пока окупится такое вложение.

«Солнечный коллектор стоит рассматривать для системы горячего водоснабжения, — поясняет Борис Миколюк. — В летнее время и межсезонье данная система способна на 100% обеспечить потребление горячей воды. В зимний период система тоже даст эффект: от 30% затрат на обогрев воды. Мы ведь можем не полностью нагреть воду в баке, а подогреть. А экономия будет за счет того, что бойлер греет воду не с 5—7 градусов со скважины, а с 20—30 градусов, которые обеспечивает коллектор». Система, в таком режиме обеспечивающая горячей водой семью из 4 человек (потребление 200 л в сутки), может стоить от 70 тыс. грн.

РЕЗЕРВНАЯ СИСТЕМА

Как мы уже поняли, полностью перейти на снабжение дома электроэнергией от солнечных батарей — удовольствие не из дешевых, и большинству попросту не по карману. Но домашняя солнечная электростанция может оказаться очень кстати в качестве резервного источника энергии, на случай исчезновения электричества в централизованной сети — например, из-за веерных отключений, без которых мы, судя по всему, и в этом году не обойдемся, или из-за обрывов линии электроснабжения. Это ведь вообще традиция: как только случаются сильные снегопады, или оттепели с последующими морозами, или шквалистые ветры, — и сразу сотни населенных пунктов неделями сидят без электричества.

«Поскольку оборудование достаточно дорогое, перекрывать потребление во всем доме экономически нецелесообразно. Такая система обойдется в 300—600 тыс. гривен, — говорит Борис Миколюк. — Но есть рациональное решение. А именно — построить систему для потребителей первой необходимости». Другими словами, когда вся улица сидит без электроэнергии, совсем необязательно пользоваться сауной, посудомоечной и стиральной машинами, и многими другими пожирателями энергии. Достаточно сохранить минимальный комфорт, обеспечив жильцов освещением в доме, интернетом, телевидением и водой, добываемой глубинным насосом. Все это вполне реально уместить в диапазоне мощности в 1,5—3 кВт. Как показывает практика, считает Миколюк, такую систему вполне возможно построить на хорошем оборудовании в районе 100—140 тыс. грн. Строится такая система с 3 кВт-ным инвертором, который имеет перегрузочную возможность до 10 кВт, позволяющую обеспечить стартовые токи того же насоса, например.

РАБОТА. В летний период, когда хорошие солнечные дни, такая система почти полностью может обеспечить ваши потребности в электроэнергии от солнца. В зимний период она выступает в роли классической системы бесперебойного питания, с возможностью подзарядки от солнца. Мало того: оборудование позволяет завести в систему еще и бензогенератор и запрограммировать различные режимы работы. То есть, если пропадает электричество в сети, а день хмурый (или вообще ночь), и солнечная энергия не помощник, электроприборы в доме питаются за счет накопленного в аккумуляторах. Когда аккумуляторы разрядились, автоматически включается бензогенератор: он заряжает аккумуляторы, после чего отключается.

РАЗВИТИЕ. Хорошо также то, что такая система может наращиваться поблочно. Появились еще деньги — добавил пару солнечных панелей, аккумуляторов или еще один инвертор.

Подстраховка. Выручит в случае аварий и веерных отключений.

ЭЛЕКТОЭНЕРГИЯ НА ПРОДАЖУ

Еще на один повод ставить домашние солнечные электростанции указывает Валентин Буденко. Это — возможность продавать вырабатываемую дома энергию по так называемому «зеленому тарифу». Сейчас «зеленый тариф» составляет 20 евроцентров за 1 кВт*ч, что по нынешнему курсу — около 4,7 грн.

В самом простом виде схема такова. Вы ставите солнечные панели и инвертор. Устанавливаете два счетчика: один — входящий (считает то, что вы берете из городской сети), второй исходящий — (считает то, что вы сами выдаете в сеть). Разница (если вы «в плюсе») автоматически покупается у вас по этому самому «зеленому тарифу».

Обратите внимание: здесь мы не упомянули аккумуляторы. «Накопительные аккумуляторы — это самое больное место, — говорит Валентин Буденко. — Они служат всего 5—6 лет, но занимают 30—35% всей стоимости проекта». При этом, если ориентироваться именно на продажу электроэнергии, надо устанавливать систему стоимостью от 200 тыс. грн и выше: она окупается за 5 лет. «Это очень выгодное вложение, — уверяет Буденко. — Это все равно, что поместить деньги в банк и получать прибыль в течение 20—25 лет».