Солнечные панели выгодны только там, где нет сетевого электричества

В дополнение к постам http://east-eco.com/node/3794; http://east-eco.com/node/3873; http://east-eco.com/node/3890

Самый доступный вариант использования солнечной энергии
Решил приобщиться к альтернативной энергетике по самой прогрессивной технологии на сегодняшний день — с помощью сетевого (grid tie) инвертора. Для этих целей купил 200 Вт поликристаллическую солнечную панель и 300 Вт инвертор. Никаких сложных контроллеров и аккумуляторов. Инвертор просто включается в обычную электрическую розетку, как любой бытовой прибор. Но при этом не потребляет, а вырабатывает электричество!

Да-да, это то самое устройство, которое может заставить крутиться электрический счетчик в обратную сторону!

2. Это идеальное устройство для ситуаций, когда у вас есть подключение к электрической сети, но вы также хотите вырабатывать электроэнергию самостоятельно. Ведь в случае, если вы строите накопительную систему вам потребуются не только мощные аккумуляторные батареи, но и контроллер, который будет переключать питание от сети на аккумуляторы и наоборот. Здесь же всё просто: + и - от солнечной панели на вход, а обычный шнур питания в любую удобную электрическую розетку в вашем доме.

3. Если солнечная панель вырабатывает больше энергии, чем потребление дома в настоящий момент — электричество уйдет обратно в сеть. Здесь есть нюансы, т.к. в РФ законодательство не позволяет частным лицам продавать электроэнергию, но при этом если у вас электросчетчик старого образца с крутящимся диском — он будет вращаться в обратную сторону. С современными электронными счетчиками такой фокус, к сожалению, не пройдет (счетчик на фото хоть и показывает отрицательные значения, из общего потребления не вычитает). Итак, система запущена, трансформаторы тока подключены — начинаем накапливать статистику. Подробности в самое ближайшее время.
(victorborisov) 2015-09-24
Вся правда о солнечных панелях
Пришло время рассказать о том, насколько эффективна солнечная энергетика в Московской области. Целый год я собирал статистику выработки солнечной энергии с двух 100-ваттных солнечных панелей, установленных на крыше загородного дома и подключенных в сеть с использованием грид инвертора. Я уже писал об этом год назад (victorborisov) 2015-09-24

А сейчас пора подвести итоги.

Сейчас вы узнаете то, о чем никогда не расскажут продавцы солнечных панелей.

Ровно год назад, в октябре 2015 года, в качестве эксперимента я решил записаться в ряды «зеленых», спасающих нашу планету от преждевременной гибели, и приобрел солнечные панели максимальной мощностью 200 ватт и грид-инвертор рассчитанный максимум на 300 (500) ватт вырабатываемой мощности. На фотографии вы можете увидеть структуру поликристаллической 200-ваттной панели, но через пару дней после покупки стало ясно, что в одиночной конфигурации у неё слишком низкое напряжение (у нее всего 60 ячеек, вместо рекомендуемых 72), недостаточное для правильной работы моего грид-инвертора.

Поэтому мне пришлось её поменять на две 100-ваттных монокристаллических панели. Теоретически они должны быть немного эффективнее, по факту же они просто дороже. Это панели высокого качества, российского бренда Sunways. За две панели я заплатил 14 800 рублей.

Дополнение для тех, кто в танке и не читает текст: на фото поликристаллическая солнечная панель, о которой я написал выше, просто она очень красиво выглядит при съемке крупным планом, поэтому я и поставил сюда её фотографию.

Вторая статья расходов — грид-инвертор китайского производства. Производитель никак себя не обозначил, но устройство сделано качественно, а вскрытие показало, что внутренние компоненты рассчитаны на мощность до 500 ватт (вместо 300, написанных на корпусе). Этот грид также поддерживает режим MPPT, позволяющий получить максимум от солнечных панелей при любой освещенности. Стоит такой грид всего 5 000 рублей. Грид — это гениальное устройство. С одной стороны к нему подключается + и - от солнечных панелей, а с другой стороны он с помощью обычной электрической вилки подключается совершенно в любую электрическую розетку в вашем доме. В процессе работы грид подстраивается под частоту в сети и начинает "выкачивать" переменный ток (сконвертированный из постоянного) в вашу домашную сеть 220 вольт.

Грид работает только при наличии напряжения в сети и его нельзя рассматривать как резервный источник питания. Это его единственный минус. А колоссальным плюсом грид инвертора является то, что вам в принципе не нужны аккумуляторы. Ведь именно аккумуляторы являются самым слабым звеном в альтернативной энергетике. Если та же солнечная панель гарантированно отработает более 25 лет (то есть через 25 лет она потеряет примерно 20% своей производительности), то срок службы обыкновенного свинцового аккумулятора в аналогичных условиях составит 3-4 года. Гелевые и AGM аккумуляторы прослужат дольше, до 10 лет, но они и стоят в 5 раз дороже обычных аккумуляторов.

Поскольку у меня есть сетевое электричество, то мне никакие аккумуляторы не нужны. Если же делать систему автономной, то нужно добавить к бюджету еще 15-20 тысяч рублей на аккумулятор и контроллер к нему.

Теперь, что касается выработки электроэнергии. Вся энергия вырабатываемая солнечными панелями в реальном времени попадает в сеть. Если в доме есть потребители этой энергии, то она вся будет израсходована, а счетчик на вводе в дом «крутиться» не будет. Если же моментальная выработка электроэнергии превысит потребляемую в данный момент, то вся энергия будет передана обратно в сеть. То есть счетчик будет «крутиться» в обратную сторону. Но тут есть нюансы.

Во-первых, многие современные электронные счетчики считают проходящий через них ток без учета его направления (то есть вы будете платить за отдаваемую обратно в сеть электроэнергию). А во-вторых, российское законодательство не разрешает частным лицам продавать электроэнергию. Такое разрешено в Европе и именно поэтому там каждый второй дом обвешан солнечными панелями, что в совокупности с высокими сетевыми тарифами позволяет действительно экономить.

Что делать в России? Не ставить солнечные панели, которые могут выработать энергии больше, чем текущее дневное энергопотребление в доме. Именно по этой причине у меня всего две панели суммарной мощностью 200 ватт, которые с учетом потерь инвертора могут отдать в сеть примерно 160-170 ватт. А мой дом стабильно круглосуточно потребляет примерно 130-150 ватт в час. То есть вся выработанная солнечными панелями энергия будет гарантированно потреблена внутри дома.

Для контроля вырабатываемой и потребляемой энергии я пользуюсь Smappee. Я уже писал про него в прошлом году. У него два трансформатора тока, которые позволяют вести учет как сетевой, так и вырабатываемой солнечными панелями электроэнергии.

Начнём с теории, и перейдем к практике.

В интернете есть много калькуляторов солнечных электростанций, вот здесь можно посмотреть на то, что он из себя представляет. Из моих исходных данных согласно калькулятору следует, что среднегодовая выработка электроэнергии моих солнечных панелей составит 0,66 квтч/сутки, а суммарная выработка за год — 239,9 квтч.

Это данные для идеальных погодных условий и без учета потерь на конвертацию постоянного тока в переменный (вы же не собираетесь переделывать электроснабжение своего домохозяйства на постоянное напряжение?). В реальности полученную цифру можно смело делить на два.

Сравниваем с реальными данными по выработке за год:

2015 год - 5,84 квтч
Октябрь - 2,96 квтч (с 10 октября)
Ноябрь - 1,5 квтч
Декабрь - 1,38 квтч
2016 год - 111,7 квтч
Январь - 0,75 квтч
Февраль - 5,28 квтч
Март - 8,61 квтч
Апрель - 14 квтч
Май - 19,74 квтч
Июнь - 19,4 квтч
Июль - 17,1 квтч
Август - 17,53 квтч
Сентябрь - 7,52 квтч
Октябрь - 1,81 квтч (до 10 октября)

Всего: 117,5 квтч

Вот график выработки и потребления электроэнергии в загородном доме за последние 6 месяцев (апрель-октябрь 2016 года). Именно за апрель-август солнечными панелями была выработана львиная доля (более 70%) электрической энергии. В остальные месяцы года выработка была невозможна по большей части из-за облачности и снега. Ну и не забываем, что КПД грида по конвертации постоянного тока в переменный примерно 60-65%.

Солнечные панели установлены практически в идеальных условиях. Направление строго на юг, поблизости нет высоких домов отбрасывающих тень, угол установки относительно горизонта — ровно 45 градусов. Этот угол даст максимальную среднегодовую выработку электроэнергии. Конечно можно было купить поворотный механизм с электроприводом и функцией слежения за солнцем, но это бы увеличило бюджет всей установки практически в 2 раза, тем самым отодвинув срок её окупаемости в бесконечность.

По выработке солнечной энергии в солнечные дни у меня нет никаких вопросов. Она полностью соответствует расчетным. И даже снижение выработки зимой, когда солнце не поднимается высоко над горизонтом не было бы настолько критично, если бы не... облачность. Именно облачность является главным врагом фотовольтаики. Вот вам почасовая выработка за два дня: 5 и 6 октября 2016 года. Пятого октября светило солнце, а 6 октября небо затянули свинцовые тучи. Солнце, ау! Ты где спряталось?

Зимой есть еще одна небольшая проблема — снег. Решить её можно только одним способом, установить панели практически вертикально. Либо каждый день вручную очищать их от снега. Но снег это ерунда, главное чтобы светило солнце. Пусть даже низко над горизонтом.

Итак, подсчитаем расходы:

Грид инвертор (300-500 ватт) — 5 000 рублей
Монокристаллическая солнечная панель (Grade A — высшего качества) 2 шт по 100 ватт — 14 800 рублей
Провода для подключения солнечных панелей (сечением 6 мм2) — 700 рублей
Итого: 20 500 рублей.

За прошедший отчетный период было выработано 117,5 квтч, по текущему дневному тарифу (5,53 руб/квтч) это составит 650 рублей.

Если предположить, что стоимость сетевых тарифов не изменится (на самом деле они изменяются в большую сторону 2 раза в год), то свои вложения в альтернативную энергетику я смогу вернуть только через 32 года!

А уж если добавить аккумуляторы, то вся эта система никогда себя не окупит. Поэтому солнечная энергетика при наличии сетевого электричества может быть выгодна только в одном случае — когда у нас электроэнергия будет стоить как в Европе. Вот будет стоить 1 квтч сетевого электричества более 25 рублей, вот тогда солнечные панели будут очень выгодны.

Пока же использовать солнечные панели выгодно только там, где нет сетевого электричества, а его проведение стоит слишком дорого. Предположим, что у вас его загородный дом, расположенный в 3-5 км от ближайшей электрической линии. Причем она высоковольтная (то есть потребуется установка трансформатора), а у вас нет соседей (не с кем разделить расходы). То есть за подключение к сети вам придется заплатить условно 500 000 рублей, а после этого еще и платить по сетевым тарифам. Вот в этом случае вам будет выгоднее купить на эту сумму солнечные панели, контроллер и аккумуляторы — ведь после ввода системы в эксплуатацию вам уже больше платить не нужно будет.

А пока стоит рассматривать фотовольтаику исключительно, как хобби.
(victorborisov) 2016-10-11

Вся правда о солнечных панелях — 2

Два года назад, осенью 2015 года, я установил на крыше загородного дома две солнечные панели и инвертор. С того момента я постоянно контролирую выработку и ежегодно делюсь статистикой. Первый год эксплуатации показал, что я смогу вернуть свои вложения в солнечную энергетику примерно через 30 лет. Более подробно со статистикой и расчётами можно ознакомиться в статье «Вся правда о солнечных панелях».

Но за последний год произошли изменения как в сетевых тарифах, так и в используемом оборудовании. Я заменил инвертор и выработка увеличилась...

...но чуда, к сожалению, не произошло.

Напомню, что в моей системе полностью отсутствуют накопители в виде аккумуляторов, т.к. во-первых они совершенно не нужны (вся вырабатываемая солнечными панелями энергия гарантированно потребляется), а во-вторых они лишь увеличат стоимость оборудования и потребуют регулярной замены каждые несколько лет (в текущей конфигурации система не требует обслуживания в течение всего срока службы).

Изначально для системы я купил грид мощностью 300 ватт, который был установлен в доме. У него было два недостатка — во-первых, это шум вентилятора, который периодически включался для охлаждения внутренних компонентов, а во-вторых, потери на проводах от солнечных панелей до инвертора. Но в процессе эксплуатации выявился ещё один недостаток. Оказалось, что купленный грид был расчитан на мощность панелей 500 ватт и это тот самый случай, когда инвертор не должен иметь запас по мощности. Мои панели общей мощностью 200 ватт не могли его нагрузить полностью и в результате он имел низкий КПД в облачную погоду и генерация часто срывалась.

Я решил заменить грид на другой. Для этих целей я приобрёл микро инвертор в герметичном корпусе, устанавливаемый в непосредственной близости к солнечным панелям с максимальной мощностью 230 ватт. А от него в сеть дома протянут провод с напряжением 220 вольт. Уже первое включение показало, что этот грид способен выдавать энергию (пусть и немного) даже в облачную погоду.

Солнечные панели установлены на стационарной раме на крыше и направлены строго на юг. Примерно 4 раза в год я меняю их угол наклона. Почти горизонтально летом, под углом 45 градусов в межсезонье и максимально близко к вертикали зимой. Но всё равно зимой их засыпает снегом. Периодически их нужно протирать от пыли и грязи. Поворотный механизм (трекер) не использую т.к. его стоимость не отобъётся никогда.

Начался сентябрь: мало солнца, много облаков — выработка очень сильно упала. В дождливые дни она просто ничтожна (менее 50 ватт•часов в сутки).

Вот график выработки электроэнергии за последние 6 месяцев. Новый грид был установлен в середине мая. Кстати, если днём отключают электричество в СНТ, то и выработка тоже прекращается (такое было несколько раз этим летом).

А вот статистика помесячной выработки за этот год. Самое кардинальное изменение не в том, что выработка увеличилась, а в том, что у нас в СНТ снизились тарифы — теперь СНТ приравниваются к сельским поселениям и электроэнергия стала стоить на 30% дешевле. В то время, как замена инвертора повысила эффективность примерно на 15%.

Напомню, что у солнечной энергетики в Московской области есть две проблемы:
1. Низкие тарифы на сетевое электричество.
2. Малое количество солнечных дней.

Выработка энергии за лето 2017 года по месяцам (в скобках выработка за прошлый год):
Май - 20,98 (19,74) квтч
Июнь - 18,72 (19,4) квтч
Июль - 22,72 (17,1) квтч
Август - 22,76 (17,53) квтч

На текущий момент общая выработка за 2017 год составила 105 квтч. По текущим тарифам (4,06 руб/квтч) это всего 422 рубля. Основной пик выработки закончился, впереди облачная осень и зима. Давайте будем считать, что выработка за этот год составит 500 рублей. А в оборудование я вложил 20 000 рублей (грид удалось заменить без доплат).

При этом напомню, что в прошлом году выработка составила 650 рублей (из-за того, что стоимость электроэнергиии составляла 5,53 рубля/квтч). То есть несмотря на увеличение КПД солнечной системы, срок её окупаемости увеличился с 32 до 40 лет!

Даже если пофантазировать и представить, что в Московской области целый год не будет облаков, то за год с панелями на 200 ватт можно получить всего 240 квтч (теоретический максимум при максимальном КПД солнечных панелей, производимых в настоящее время). Или около 1000 рублей. То есть всё равно срок окупаемости составит 20 лет. И это только в теории, поскольку в реальной жизни такого быть не может. И это тарифы Московской области, в то время как в некоторых регионах России электроэнергия стоит менее 2 рублей за квтч. А если добавить в систему аккумуляторы, то эта система не окупится никогда.

Поэтому солнечные панели рентабельны только там, где нет сетевого электричества, а его подключение либо невозможно в принципе, либо стоит очень дорого.

А для того, чтобы сэкономить на содержании загородного дома есть множество других, более эффективных решений: соблюдение технологии строительства, использование современных материалов (газобетон, экструзионный пенополистирол), утепление без мостиков холода, использование теплового насоса (кондиционера), использование ночного тарифа.

В текущей конфигурации мой энергоэффективный дом совершенно не требует кондиционирования летом, в нём круглогодично поддерживается комфортная температура (даже если в нём никого нет), а годовой расход энергии составляет около 7000 квтч. Это в 3 раза дешевле, чем содержание квартиры аналогичной площади в Москве.

Более подробно со всеми материалами, посвящёнными строительству современного энергоэффективного дома своими руками, можно ознакомиться здесь. Дом построен пять лет назад, в 2012 году.

Виктор Борисов victorborisov 2017-09-08