Унікальна сонячна електростанція на даху будинку; практичний досвід реалізації

0
530
1 бал2 бали3 бали4 бали5 балів6 балів7 балів8 балів9 балів10 балів ( Ще ніхто не проголосував!)

Наприкінці 2015 року публікація в одному з блогів мережі Інтернет викликала сплеск уваги фахівців-енергетиків і всіх, хто цікавиться темою альтернативної енергетики. Справа в тому, що житель Калінінграда встановив сонячні панелі на даху свого будинку, а надлишки електроенергії, що виробляється навчився віддавати в міську електромережу, і офіційно крутити лічильник у зворотний бік. Подейкують, що це перший в країні приватний будинок, який ділиться надлишками енергії з сусідами.

 

Ідея жити на сонячній енергії

Я вирішив  зробити в себе в будинку сонячну електростанцію і навчитися повністю забезпечувати себе електроенергією. Плану заощадити або заробити, як роблять це німці,  собі не ставив. Мені просто сподобалася ідея жити на сонячній енергії ,ну і проект здався мені цікавим.

Мій будинок знаходиться в місті. Перебоїв з електрикою майже не стається, такі бувають вкрай рідко. Необхідності в резервному генераторі немає. Було цікаво спробувати, чи може будинок «жити» повністю автономно на сонячній енергії в нашій смузі.

Почав збирати інформацію. Перший пошук інформації багато відповідей не дав. Реальних проектів в Росії дуже мало. Хтось щось робить, але тільки як додаткові джерела живлення і на кількох панелях. В основному сонячні електростанції створюють компанії або держструктури, приватних проектів в країні дуже мало. Багато проектів знайшов на Україні. Але це дуже  південніше і сонячніше.

У поїздках по Німеччині я бачив   багато будинків, на дахах яких стояли сонячні панелі. Моя родичка живе в Берліні. Її чоловік-підприємець займається альтернативною енергетикою. У нього я докладно дізнався, як це все влаштовано в Німеччині. Німці найчастіше роблять сонячні електростанції для вигоди. Вони просто заробляють у держави, яка сплачує особливо високий тариф за вироблення сонячної електрики. Навіть кредитні лінії в банках існують під такі проекти. Але найголовніший висновок я для себе зробив. На широті Калінінграда можна забезпечувати себе сонячною енергією. Я почав підбирати обладнання.

 

 Вибір обладнання

Для реалізації проекту в Калінінграді я вибрав місцеву компанію, що працює в Калінінграді не один рік. Хлопці виявилися професійними і чесними. А ще, коли курс євро поліз в гору в кінці минулого року, вони самі запропонували фіксувати низький курс для завершення проекту.

1825_bul_stat_580

Наведена  схема не забезпечує повної автономії. У нічний час електрика споживається з міської мережі. У денний час надлишок електрики скидається в міську мережу. Нема акумуляторів для безперебійної роботи тільки на сонячній енергії. Але в своїй розповіді я ще повернуся до цієї схеми, як до однієї з найбільш вигідних і простих в реалізації.

Оскільки я хотів перевести будинок повністю на сонячну енергію, до схеми додалися акумулятори і контролер .

1826_bul_stat_580

 

В процесі проектування обговорювалося багато різних схем включення електростанції в домашню мережу. Деякі з них мені здалися зовсім незручними для урбанізованої людини. Загалом, я вибирав варіант підключення, який був би зовсім непомітний для сім’ї, щоб  домашні взагалі не замислювалися, звідки в розетці є  електрика і чи є зараз сонце.

Сонячні батареї підключаються до інвертора, який з постійної напруги робить змінні 220 В. Інвертор підключається до контролера, який виконує ключову розподільну роль. До нього підключаються інвертор від сонячних батарей, акумуляторні батареї та міський електричний кабель. І саме контролер постачає в мережу  будинку 220 В для використання.

Логіка роботи така. Якщо є достатньо сонця, контролер використовує сонце, якщо сонця немає або недостатньо, він добирає електрику з акумуляторів, якщо вони порожні, підключається до  міського джерела електрики. Якщо сонця більше,  ніж потрібно будинку, контролер направляє електрику на зарядку акумуляторів. Якщо вони заряджені, він спрямовує  надлишки електрики в міську мережу. В міську мережу? Гаразд, це питання я на тоді відклав. Мені сказали, що «це нереально підключитися до міста, так що будемо акумулюватинадлишки».

Так була сформована схема підключення. Далі потрібно було визначитися з потужністю сонячної електростанції і числом сонячних батареї. Скільки брати пластин?

Будинок в середньому споживає 8-10 кВт. /год. в день. Це значення вирахувано діленням рахунків за кілька місяців на 30 – не дуже точний метод, але достятній, щоб прикинути, що сонячна батарея повинна виробити стільки енергії за світлий час доби.

Мені запропонували обмежитися 10 пластинами з розрахунку, що вони будуть видавати 2,5 кВт. / год. в сонячний день і заряджатися 4-5 годин. Однак тут я засумнівався. Очевидно, що вироблення сонячної енергії безпосередньо залежить від погоди, від кута нахилу пластин до сонця і він ККД самих батарей. Повертати пластини я не зможу, а просто зможу прикріпити їх до даху на південному схилі. Сонце протягом року теж «гуляє» по висоті і нахилу, погода частенько похмура…  Загалом, я нічого не придумав кращого, як збільшити кількість пластин до 20 з запасом в два рази від розрахункового. І це було правильне рішення, як показав потім досвід.

Отже, я вибрав 20 пластин. 8 з них зорієнтував на південний схил, 2 на південний схід і 10 на східний схил (на фото). Можна було і на західний, але я вибрав схід – вирішив, що вранці більше сонця і якщо акумулятори розряджені за ніч, то зарядка почнеться швидше.

1832_bul_stat_580

 

Потім почав вибирати виробника сонячних батарей. Сонячні батареї бувають двох типів: монокристалічні і полікристалічні. Вони також  відрізняються якістю виробництва. Кращі Grade A. Монокристали краще працюють в похмуру погоду. Лідером на ринку є китайська компанія Yingli. Вони виробляють найбільше пластин в світі.

Я чесно намагався знайти російські пластини. Бачив, що на космічних станціях стоять наші, їх виготовляє НПО Квант (м. Москва). Але їх сайт на той момент був жахливим, інформацію я отримати не зміг, знайти постачальників теж не зміг. Так само я відкинув всі польські та німецькі варіанти. За фактом вони виявилися з китайського кремнію або недостатньо ефективними. А крім кремнію в пластинах нічого розумного немає.

Після вивчення безлічі оглядів я вибрав Yingli YL270C-30b з монокристалів Grade A з ККД 17.2%.

Збільшення числа пластин привело до збільшення інвертора,  дивно, так? Інвертора я довго не вибирав. За порадою фахівців я вибрав лідера німецького ринку компанію SMA і їхній пристрій Sunny Boy 5000TL.

Наступний крок – контролер. Річ велика і складна. По суті, все програмування логіки роботи будинку на сонці знаходиться в ній. З фірмою я вже визначився, це компанія SMA. Перший варіант, який мені запропонували, була модель SUNNY ISLAND 6.0H. 6.0 – це пікове навантаження кВт., яке пристрій може тримати хвилин 30, здається. А нормальне навантаження для неї близько 4 кВт. Як зрозуміти, достатньо цього для будинку чи ні?

Я почав вираховувати пікове споживання в будинку. Весь будинок я давно перевів на діодні лами, тобто освітлення бере дуже мало. Якщо взагалі все включити в будинку, то максимум 500 Вт. буде. Далі великі споживачі: електричний чайник 2 кВт., електроплита 2 кВт., пральна машина, сушарка по кіловату. Я хотів, щоб сім’я не замислювалася про споживання і жила як на міській електриці. Як я не крутив, виходило, що вранці ми можемо поставити нову пралку, нічну закинути в сушарку, робити сніданок і кип’ятити воду для кави. Це не дуже частий сценарій, але цілком можливий. Буде не дуже добре, якщо будинок аварійно відключиться в цей момент. Я знову підстрахувався і взяв модель SUNNY ISLAND 8.0H на 8 кВт в пік і 6 в робочому режимі. Поки будинок ні разу аварійно не виключився через пікове споживання.

Акумулятори. З ними була ще та головоломка. Знову кілька оглядів, графіки живучості та списки виробників. Допомогли мої консультанти. Я вибрав гелеві акумулятори фірми MHB модель MNG200-12.

Моє споживання 8-10 кВт. / год. в день. Я вирішив взяти акумулятори з розрахунку на два дні без вироблення електроенергії сонця. Зізнаюсь, я тоді упустив один дуже важливий показник. Довговічність акумулятора безпосередньо залежить від глибини розрядки, тобто якщо розряджати його не більше ніж на 30%, то «проживе»  він 1800 циклів, це приблизно на 5 років. Але якщо розряджати на 100%, то «проживе» він всього 350 циклів, близько року. Рік – це зовсім небагато.

Підключив вісім акумуляторів і вони накопичують приблизно 20 кВт. / год. Вже після запуску всього проекту у мене перегорів запобіжник перед будинком і ми дізналися про це тільки через два дні. Так що розрахунок на автономне живлення на два дні виправдався. А ось накопичення при 30% зарядці забезпечує всього 5-6 кВт. / год., що виявиться потім явно недостатнім для ефективної роботи в повністю автономному режимі.

1833_bul_stat_5801834_bul_stat_580

Слід відзначити, що проблема накопичення сонячної енергії є сьогодні найскладнішою і дорогою у вирішенні. Багато хто чув про проект Елона Маска з акумуляторами. Якщо його акумулятори реально будуть жити 10 років при 100% перезарядки, це буде прекрасно. Мені б вистачило трьох таких. Але я поки не знайшов ніякої інформації про кількість циклів.

У серпні 2014 року схема підключення була готова і вибрано обладнання. До збірки станції приступили в жовтні. Приїхали хлопці з альпіністським обладнанням, забралися на дах і почали монтаж. Збирали і монтували майже місяць.

Всередині будинку я виділив місце на горищі. Там встановили контролер, інвертор, шафу для акумуляторів (протипожежну). Я запросив поставити автоматичну систему пожежогасіння і систему примусової вентиляції з датчиком.

Так само у мене є рубильник, яким я можу одним махом переключити весь будинок на міську лінію і повністю знеструмити сонячну електростанцію. Підстрахувався.

Коли все було змонтовано, в один день ми переключили рубильник,і будинок відключився від міської електромережі та  підключився до сонячної електричної станції!

 

Перший досвід

Отже, більшу частину року я забезпечую себе сонячною енергією з великим запасом. У травні 2015 року за місяць станція виробила 745 кВт. / год., будинок спожив 300 кВт. / год., більше 0,5 МВт. / год.  в плюс

1827_bul_stat_5801828_bul_stat_580

Як бачите, в сонячний день станція видає приблизно 30-35 кВт. /год.., а споживаю я не більше 10 кВт. / год., тобто влітку я виробляю в 3 рази більше енергії, ніж мені необхідно.

Ось так виглядає графік сонячного дня 6 червня 2015 року. Станція починає давати енергію вже з  7-ї ранку. Пікове вироблення трохи більше чотирьох кіловат-годин і до 19 годин вечора працює генерація.

1829_bul_stat_580

1830_bul_stat_580

29 листопада 2015 року був похмурий день, низькі хмари. Вироблення склало всього 2 кВт. / год., приблизно 50% від необхідної мені енергії . А ось весь листопад 2015 року я  зміг себе забезпечити сонячною енергією всього на 40%.

1831_bul_stat_580

Весь рік виглядає ось так. У серпні помилка в даних. У мене були проблеми з інтернетом поки ми були у відпустці і дані не зарахувалися. Але вироблення була краще липня.

Як ви бачите, я забезпечую себе на 100% в усі місяці крім 4 місяців з листопада по лютий. У ці місяці забезпечення становить 30-70%.

 

Підключення до міської електромережі

Протягом доби основна частина виробленої сонячної енергії припадає на середину дня. А основне споживання на ранок і вечір. Протягом року максимум генерації припадає на літо, а взимку генерація мінімальна.

Накопичувати сонячну енергію складно і дорого. Навіть протягом дня надлишок енергії нікуди накопичувати. Не кажу вже про те, щоб накопичити на зиму.

На початку ми запрограмували контролер таким чином, щоб він для будинку брав енергію або від сонця або від акумуляторів при розрядці не більш ніж 40%. У зимовий період такий режим роботи виявився вкрай неефективним. Та й в літній період такий режим використання акумуляторів виявився не найоптимальнішим. Я втрачав електроенергію вдень, ганяв батареї зайвими циклами.

І в цей момент я якось фізично усвідомив на скільки це велика проблема з накопиченням енергії. Я вирішив, що потрібно спробувати підключитися до міської мережі і навчитися крутити лічильник в обидві сторони. Підключення до міської мережі дозволяє використовувати місто як необмежений акумулятор. Будь-який надлишок скидати в нього в будь-який час і при необхідності забирати назад.

Я написав у соціальних мережах прохання познайомити мене з кимось із Енергетично підприємства. І о диво, мені дали контакти одного з директорів Янтарьенерго і я пішов до нього з проханням підключити мою сонячну електростанцію до міської електромережі і дозволити крутити лічильник в зворотному напрямку, коли я віддаю енергію місту.

Михайлов Леонід Олександрович, директор філії «Янтарьенерго» – прекрасна людина і професіонал. Уважно вислухав мене, здивувався всьому проекту, зрозумів з чим я прийшов. І він захотів мені допомагати! Причому відразу пояснив, що буде складно, структура велика, завдання нове, але варто спробувати. Я написав заяву на підключення і став чекати. Леонід Олександрович неодноразово дзвонив мені, пояснював на якому етапі знаходиться питання. Взагалі, такого уважного ставлення не зустрінеш з боку комерційних структур, а для великої держкорпорації це взагалі дивно. Коли справа дійшла до енергозбуту, я познайомився ще з однією прекрасною людиною, Олексієм Капиловим. Він теж доклав усіх зусиль, щоб підключити мене до міської мережі.

Всього п’ять місяців пішло на вироблення технічних умов з підключення. І ось в серпні на порозі мого будинку з’явилася ціла бригада Янтарьенерго. Вони зняли старий лічильник і підключили новий, сертифікований крутитися в обидві сторони.

Як з’ясувалося, перетік в міську мережу виконується дуже просто. У міській мережі напруга 220 В. Мій контролер надлишки енергії віддає в мережу з напругою більше 220 В (237 В здається) і електрончики перетікають з моєї мережі в міську, як вода в сполучених посудинах. Виявилося, що не потрібно міняти обладнання на підстанціях або взагалі в міській мережі (місто може приймати енергію!), просто поставили новий лічильник і розмикач (захист на випадок аварійнихвідключень).

Мені сказали, що у мене перший будинок в Росії, який офіційно скидає електроенергію в міські мережі. Дивно, звичайно, якщо це так. Але і радісно, ​​якщо це так. Сподіваюся, що мої технічні умови стануть в нагоді і дозволять інших підключати значно простіше.

Поки немає ще затверджених тарифів на покупку енергії у таких,  як я. Оскільки це все монополії, тому затверджувати тарифи складно. Але я і не чекаю, що мені хтось заплатить. Найголовніше для мене сталося. Лічильник крутиться в обидві сторони і місто стало моїм другим акумулятором.

З поточних проблем з підключенням до міської мережі поки залишився тільки курйозний момент. Я не можу занести в облікову систему енергозбуту актуальні значення лічильника. В акті на підключення в кінці серпня у мене було зазначено число 14011. Через пару місяців вже було 13350, що говорить про те, що я генерував енергії більше, ніж споживав. Але обліковий софт не розуміє зменшення і мені доводиться вводити поки початкове значення лічильника, щоб отримувати нульові рахунки за електрику. Ну і рахунки ще не приходять з нулем, якась автоматика виставляє про запас. Тут є ще над чим працювати.

 

Оптимальна конфігурація

Можливість підключення до міської мережі принципово змінює стратегію проектування сонячної електростанції.

Після підключення до міської мережі ми перепрограмували контролер. Тепер я не використовую акумулятори для накопичення сонячної енергії. Надлишок сонця відразу скидається в міську мережу. Коли сонця не вистачає, енергія береться з міської мережі. Акумулятори використовуються тільки на випадок аварійних відключень електроенергії. У такому режим очікування вони спокійно пропрацюють 20 років і не потребуватимуть заміни.

Оптимальна конфігурація при наявності технічних умов підключення до міської мережі буде включати в себе всього два компоненти: сонячні панелі і інвертор. Всього цього по ідеї досить, щоб зробити сонячну електростанцію і жити на сонячній енергії. Інвертор сам вміє влаштовувати перетікання в міську мережу. Вартість всього проекту вийде на 50-60% дешевше. Відповідно окупність проекту значно прискориться. У такого підключення буде тільки один недолік, він не буде забезпечувати будинок безперебійним і резервним енергопостачанням. Але в міській мережі це не так важливо, напевно.

 

Економічна рентабельність

Мене неодноразово запитували, чи окупиться колись мій проект, чи ні. Я думаю, що саме мій проект повністю не окупиться ніколи. Він зроблений не для економії. Ну і я місцями сильно прагадав через відсутність досвіду. Хоча, за старим курсом покупки і в умовах підключення до міста, у нього є шанс окупитися за 10 років.

Сонячні батареї розраховані на десятиліття. Втрата ефективності з часом незначна. Треба тільки не забувати їх протирати, я роблю це раз на рік. На все обладнання гарантія так само років десять. Акумулятори я навчився економно використовувати завдяки підключенню до міста.

Я впевнений, що можна зробити економічно рентабельне підключення, особливо якщо скидати енергію в місто. Панелі та інвертор, ось і все що потрібно. 5-7 років буде цілком досяжний цикл окупності.

Можливо, в майбутньому з’являться більш ефективні сонячні пластини або більш надійні акумулятори.

 

Через півтора року

Пройшла друга зима, як працює моя електростанція, тепер уже підключена до міської мережі. Завдяки тому, що я з вересня крутив лічильник у зворотний бік, встиг трохи «запасти» для зими. 13 березня 2016 року показання лічильника – 15080. На вході в зиму було приблизно 13000. Виходить, що я витратив потужність 2000 кВт . /год.  за зимовий період, приблизно по 500 кВт . / год.  на місяць мені не вистачало в листопаді-лютому. У березні я вже вийду в плюс і почну крутити лічильник у зворотний бік.

БЕЗ КОМЕНТАРІВ

Увійти за допомогою: 

НАПИСАТИ ВІДПОВІДЬ

Увійти за допомогою: