Постоянно дорожающая “коммуналка” вынуждает многих украинцев всерьез задуматься об “энергонезависимости” своих жилищ. Один из наиболее распространенных способов добиться такой независимости – установить солнечные батареи на крыше дома или гаража. “Апостроф” выяснил, что нужно, чтобы оснастить свое жилище мини-электростанцией, сколько это будет стоить, получится ли сэкономить деньги, и можно ли на этом еще и немного заработать.
Главное – панели
В последние годы солнечная энергетика в Украине переживает бурный рост. Причем речь идет не только о больших станциях, производящих энергию в промышленных масштабах, но и о маленьких домашних, которых в стране насчитывается уже более 35 тысяч.
И их количество продолжает увеличиваться. Многие украинские семьи сегодня рассматривают возможность быть не только потребителями, но и производителями энергии, которую можно продавать, получая за это неплохой доход.
Что же представляет собой домашняя солнечная электростанция? Она состоит из трех основных элементов. Первый – это солнечные панели, которые производят электрический ток. Этот ток сильно отличается от того, на который рассчитаны наши бытовые приборы. Он постоянный, и к тому же его напряжение постоянно меняется в зависимости от того, насколько освещенной является поверхность панели. А ночью такая станция практически энергию не производит.
Панели являются самой значительной частью электростанции, как по размеру, так и по цене. Прежде чем браться за создание станции, будущим энергетикам стоит выяснить, какую поверхность они могут покрыть солнечными панелями. Такими поверхностями могут быть крыши дома, гаража, сарая или иных сооружений, навесы и тому подобное. Чем большую площадь можно занять под панели, тем большую мощность будет иметь будущая станция. Например, для станции с максимальной мощностью 5 киловатт нужно 30 квадратных метров панелей.
Максимальная разрешенная законом мощность частной электростанции составляет 30 киловатт. Соответственно, для того, чтобы создать такую станцию, нужно найти как минимум 180 квадратных метров площади под панели.
Стоимость солнечных панелей высчитывается в зависимости не от их площади, а от мощности тока, который они могут производить. По словам директора компании Solar-Tech Павла Богдана, цена панелей находится в пределах 350-400 долларов за киловатт установленной мощности. Это – когда речь идет о китайских производителях, которые контролируют около 80% мирового рынка. Присутствуют на рынке также и европейские производители. Их продукция обходится потребителям несколько дороже – около 500 долларов за киловатт. Однако слишком большой разницы между этими изделиями нет. Солнечные панели не имеют подвижных частей, все работают по одному принципу, и срок эксплуатации составляет десятки лет.
При подготовке к созданию собственной электростанции следует предусмотреть некоторый запас по мощности панелей. Это связано с тем, что со временем они несколько деградируют, и количество тока, который они производят, снижается. В течение первых пяти лет работы это снижение почти незаметно, но позже оно ускоряется, хотя все равно не столь значительно. Большинство производителей гарантируют, что через 12 лет панели будут содержать 90% своей первоначальной мощности, а через 25 лет – 80%.
Поэтому, если владелец рассчитывает на длительную эксплуатацию своей станции и хочет, чтобы через четверть века она еще была способна выдавать 30 киловатт мощности, ему следует сразу установить панели общей мощностью 36-40 киловатт. Это позволит компенсировать будущее постепенное снижение генерации. Или можно предусмотреть возможность установления в будущем дополнительных панелей, которые позволят компенсировать потери.
“Кроме того, если станция рассчитана ровно на 30 киловатт, то она работает на полную мощность практически только в погожие летние дни с 12.00 до 14.00, когда солнечное излучение является наибольшим, – объясняет Павел Богдан.- В остальное время она будет давать меньшую мощность. В то же время, станция, имеющая хороший запас мощности, выходит на 30 киловатт утром и работает на этом уровне почти целый день, формируя довольно значительные прибыли для владельцев. Также такая станция может работать на максимально разрешенной мощности в облачную погоду. Разумеется, в разгар дня такая станция дает мощность более 30 киловатт, что запрещено законом. Однако она все равно не сможет выйти за рамки разрешенной мощности, поскольку инвертор настроен таким образом, что не пропускает в сеть более 30 киловатт”.
Не как в Европе
Таким образом, инвертор является вторым главным элементом домашней электростанции. Его задача – преобразование тока, производимого панелями, и управление его использованием.
Необходимость в этом приборе связана с тем, что ток, который производят солнечные панели, сразу же использовать нельзя. Как уже было сказано, это – постоянный ток, напряжение которого, к тому же, все время меняется в зависимости от уровня освещенности панелей. Поэтому каждое облако, проплывающее над крышей, на которой стоят панели, приводит к уменьшению генерации.
Именно для того, чтобы превратить эту “некачественное” электричество в привычный для электросетей переменный ток напряжением 220 В и частотой 50 Гц и нужен инвертор.
Кроме преобразования тока он также осуществляет его распределение между потребителями. Его автоматика настроена таким образом, что в первую очередь подает энергию на текущие нужды домохозяйства – работу бытовых приборов, освещение и т. д. А когда мощность станции выходит на уровень более высокий, чем нужно в хозяйстве, то избыток энергии инвертор подает во внешнюю электросеть.
Инверторы, которые устанавливаются на домашние электростанции, производятся в разных странах. Традиционно высокое качество предлагают европейские производители. Однако в последнее время их стремительно догоняют китайцы.
“Европейские инверторы хотя и обладают достаточно широкими возможностями, однако и предъявляют высокие требования к стабильности сети, – говорит Павел Богдан. – И, в случае резких колебаний, что является достаточно привычным делом для Украины, они просто выключаются. В то же время китайцы в последнее время предлагают технику, которая прекрасно подстраивается под наши нестабильные сети и стабильно в них работает”.
Кроме того, некоторые китайские производители предлагают дополнительные возможности, такие, как, например, включение в домашнюю сеть дизель-генератора, который помогает покрыть потребности домохозяйств в энергии в те моменты, когда мощности солнечных панелей не хватает.
В цепочке между панелью и инвертором также может присутствовать аккумулятор, который позволяет накопить немного электричества в периоды, когда его вырабатывается больше, чем потребляется, и, соответственно, использовать его во время сниженной выработки. Однако аккумуляторные батареи пока слишком дороги – в смете солнечной электростанции их стоимость примерно вдвое выше, чем панелей.
Считаем киловатты
Конечно, для того, чтобы продать энергию государству по “зеленому” тарифу, нужно ее “посчитать” . Для этого нужен третий важный элемент системы – двунаправленный счетчик, который способен учитывать как энергию, которую потребляет домохозяйство из общей сети, так и ту, которую производит домашняя электростанция и подает в сеть на продажу. Эти функции могут выполнять современные счетчики, которые можно запрограммировать для работы в двух направлениях.
Необходимость установления двунаправленного счетчика обусловлена тем, что оснащенный собственной электростанцией дом не всегда является источником энергии. С наступлением вечера мощность электростанции начинает снижаться, и ночью она практически выключается, в то же время, потребность в электричестве никуда не исчезает: люди продолжают пользоваться светом, бытовыми приборами, гаджетами и тому подобное.
Поэтому, как правило, днем домохозяйство является производителем и продавцом энергии, а ночью становится ее потребителем и покупателем. Счетчик аккуратно подсчитывает произведенную и потребленную энергию. И в конце месяца подводит баланс, на основе которого владельцам дома выставляется счет. Если, например, дом за месяц выработал 1000 киловатт-часов энергии, а потребил 500 киловатт-часов, то государство заплатит владельцам за 500 лишних киловатт-часов. Если наоборот, то уже владельцы должны будут заплатить государству.
На практике, как правило, получается так, что летом производство энергии превышает потребление, и владельцы станции получают доход. Зимой потребление энергии значительно возрастает, а производство из-за сокращения продолжительности дня снижается. И, тогда хозяева оказываются “в минусе” и должны заплатить за часть энергии, которую они взяли из сети. Зная об этом, владельцы электростанций откладывают летом часть своих доходов для того, чтобы потратить их зимой на оплату энергии. Но, если посчитать в целом за год, электростанция большой мощности дает существенную прибыль.
По нынешним ценам, прибыль от электростанции мощностью 30 киловатт может составлять 5500-6000 долларов в год. Таким образом потраченные на ее строительство 15-18 тысяч долларов окупаются примерно за три года.
В то же время среди владельцев домов набирает популярность практика строительства небольших станций мощностью 3-5 киловатт, для обеспечения собственных энергетических нужд. Такая электростанция стоит намного дешевле – около 4 тысяч долларов. Для нее нужно 30 квадратных метров солнечных панелей, которые достаточно легко разместить на крыше дома.
“Допустим, что дом потребляет в среднем 300 киловатт-часов в месяц. Это – 3600 киловатт-часов в год, – говорит Павел Богдан. – Таким образом домовладелец за год тратит на электроэнергию около 6000 гривен (если считать по тарифу 1,68 за киловатт-час). Станция мощностью 5 киловатт дает в год около 6000 киловатт-часов энергии. 3600 идут на собственные нужды. Остаются 2400 киловатт-часов на продажу. за них владелец получит около 10 тысяч гривен. Плюс 6000 гривен экономии на уплате за электричество. Таким образом хозяева получают дополнительно 16 тысяч гривен, которыми можно оплатить зимой газ или дрова для отопления. Это позволяет семье обеспечить себе энергетическую независимость”.
При этом у солнечных электростанций очень низкие эксплуатационные расходы. Благодаря отсутствию подвижных частей, оборудование очень редко выходит из строя. Уход за солнечными панелями практически сводится к их периодическому протиранию для того, чтобы обеспечить максимальное поглощение солнечных лучей.
Инверторы также выходят из строя очень редко. Для того, чтобы такой прибор серьезно повредить, нужно какое-то экстраординарное событие вроде прямого попадания молнии. Однако, по словам Павла Богдана, даже в таком случае ремонт не стоит больше четверти от начальной цены инвертора.
Построил – зарегистрируй
Конечно, просто построить у себя во дворе солнечную электростанцию еще недостаточно для того, чтобы начать делать на ней бизнес. Ее надо еще правильно оформить. Однако, как правило, этот этап не представляет больших проблем.
Если у потребителя есть договор с поставщиком электроэнергии (а такой договор есть у каждого домохозяйства, если туда проведено электричество), то для перехода на “зеленый” тариф оформляется приложение к настоящему договору. В договоре указывается максимальная мощность потребления данного хозяйства (на такую мощность рассчитан входной кабель дома), и, согласно приложению, владелец станции получает право продавать такую же мощность, какую он может потреблять. То есть, если в договоре указано, что хозяйство может потреблять до 20 киловатт мощности, то оно получит право подавать в сеть собственный ток такой же мощности.
Оформление приложения требует двух визитов в РЭС (региональная электрическая сеть). Первый раз нужно написать заявление, подать документы и сдать счетчик на параметризацию. После этого на дом приезжают инспекторы РЭС, которые устанавливают счетчик и оформляют необходимые документы. Через две недели владелец приходит в РЭС за готовым приложением к договору, и со следующего месяца он может уже продавать электроэнергию.
“Иногда облэнерго пытаются чинить бюрократические препоны, запрашивать какие-то ненужные или несуществующие документы, – говорит Павел Богдан. – Однако, как правило, если попросить их, чтобы они написали соответствующее письмо на официальном бланке, вопросы исчезают, и все оформляется уже без проблем”.
Некоторые облэнерго, наоборот, поощряют создание домашних солнечных электростанций. Например, в Житомирской области какое-то время областная администрация даже компенсировала часть стоимости оборудования.
Не одним электричеством
Кстати производство электричества – не единственная польза, которую может получить домашнее хозяйство от солнечного света. Существует вполне реальная возможность обеспечить себя также горячей водой. Это делается с помощью устройств, которые называются солнечными коллекторами.
На вид такие коллекторы выглядят как ряды длинных стеклянных трубок, которые устанавливаются на хорошо освещенных местах, как и солнечные электрические панели.
Трубы коллектора по своей конструкции напоминают колбы для термосов. Они также состоят из двух стеклянных трубок – одна внутри другой, из пространства между которыми откачан воздух. Внешняя трубка прозрачная и свободно пропускает лучи. Внутренняя имеет специальное черное покрытие, поглощающее эти лучи, превращая их энергию в тепловую. Эта энергия передается воде, находящейся в нижней части внутренней трубки. Вода закипает, и пар поднимается вверх, где нагревает металлические трубы, по которым течет холодная вода, конденсируется и стекает вниз по трубе, где снова нагревается. В трубах при этом образуется горячая вода, которую можно использовать для хозяйственных нужд.
Энергетическая эффективность солнечного коллектора чрезвычайно высока. Он использует до 95-98% полученной солнечной энергии. Для сравнения, коэффициент полезного действия солнечных панелей в зависимости от конструкции и качества колеблется в пределах 11-23%.
В систему горячего водоснабжения на коллекторах входит также насос, прокачивающий воду по трубам внутри дома, и бойлер, который служит аккумулятором горячей воды.
Безусловно, с коллекторами та же проблема, как и с солнечными панелями: они производят энергию только днем и гораздо больше летом, чем зимой. Поэтому появляется задача наиболее рационального использования полученной энергии. Соответственно, прежде чем браться за монтаж коллектора на своей крыше, нужно четко понимать, как будет использоваться полученная от него энергия.
Впрочем, проблему суточного колебания солнечной активности решает вместительный бойлер, в котором на протяжении дня накапливается горячая вода, которую можно использовать вечером и ночью.
С сезонными колебаниями сложнее. В бойлере не запасешь горячую воду на зиму. Поэтому наиболее эффективно коллектор используется в том случае, если в хозяйстве есть некий объект для потребления большого количества горячей воды летом, рассказал Павел Богдан. Например бассейн, требующий подогрева. В этом случае использование мощностей установки является максимальным. Летом она обеспечивает хозяйство горячей водой и подогревает бассейн. Осенью и весной коллектор дает достаточное количество горячей воды для хозяйства, а также некоторый избыток, который можно направить в систему отопления для обогрева помещений.
Зимой продолжительность дня самая короткая, но, несмотря на это, коллекторы все же производят определенное количество энергии, которая идет на подогрев воды для бойлера. Как правило, эта вода недостаточно горячая, и до нужной температуры ее догревает бойлер. Однако это все же позволяет обеспечивать значительную экономию электроэнергии. Ведь одно дело – подогревать до 60 градусов воду, начальная температура которой 10 градусов, и совсем другое – догревать воду, которая благодаря солнечному коллектору уже нагрелась до 40 градусов.
Для обеспечения среднестатистического дома достаточно батареи солнечных коллекторов размером 2 на 2,5 метра. Он будет давать в среднем 200 литров горячей воды в день. Благодаря использованию такого устройства, дом будет обеспечен горячей водой 250 дней в году. Стоимость такой установки составляет около 54 тысяч гривен (около 2000 долларов).
Однако каждое домохозяйство может проектировать систему в зависимости от своих собственных потребностей и возможностей. Небольшие потребители могут выбрать вариант с суточным производством 80 литров воды (32 тысячи гривен), а крупные хозяйства – большие установки на 1000 литров, стоимость которых превышает 180 тысяч гривен.
Как видим, солнечный свет является практически неисчерпаемым источником энергии, с помощью которой можно сделать собственную жизнь более комфортной и даже заработать довольно значительные средства. Поэтому, скорее всего, в ближайшие годы спрос на строительство солнечных электростанций будет только возрастать. Тем более, что, как говорят специалисты, благодаря технологическому развитию, цены на соответствующее оборудование будут дешеветь.