Солнечная батарея для дачи: особенности покупки и установки готовых комплектов

Кому нужна энергия солнца

Солнечные батареи действительно необходимы следующим группам дачников:

• Людям, решившим полностью перейти на автономную систему подачи электроэнергии, являющейся экологически чистым продуктом;
• Людям, которые постоянно наблюдают отключения системы энергоснабжения и в тех случаях, когда подобные отключения становятся затяжными;
• Всем, кто принял решение снизить собственные расходы на электроэнергию;
• Если к участку нет подвода электроэнергии вовсе.

Выбирая батареи, за основу необходимо брать не максимальную или пиковую нагрузку, а среднюю. А также следует учитывать такой показатель, как энергопотребление в час.

Зная значения данных величин, специалисты рассчитывают оптимальную емкость используемых аккумуляторов, необходимую производительность модулей и предложат вам комплект солнечной батареи для дачи с оптимальными для вас параметрами.

Гибкое изделие

Стандартные комплекты

Современный рынок предлагает различные солнечные батареи для дачи от заграничных производителей, а также солнечные панели российского производства, исходя из вашего семейного бюджета и сложности поставленных задач.

1. Экономвариант. Если предполагается регулярно использовать гелиопанели для периодической зарядки блоков питания аккумуляторных инструментов, ноутбука и смартфона — мощности в 100–200 Вт вам будет вполне достаточно. В комплекте поставляется один 12-вольтовый аккумулятор на 100 А/ч, PWM контроллер и инвертор.
2. Стандарт. В дачный период с марта по ноябрь на даче будет:
   • светодиодное освещение,
   • зарядка ноутбуков и смартфонов,
   • работать холодильник и телевизор.

   Все это сможет обеспечить панель мощностью 300–600 Вт. МРРТ контроллер на 24 вольт, 1 киловатный инвертор и два аккумулятора по 200 А/час.

3. Макси. В случае отсутствия полноценного электроснабжения от центральных электросетей его способна заменить максимальная комплектация.
   • Панель мощностью 1.5–3.0 кВт/ч;
   • Контроллер ММРТ (48 В);
   • Аккумулятор 48 вольт емкостью 400 А/час;
   • Синусоидальный 10 киловатный ИБП.

Принцип действия

Каждая солнечная батарея для дачи содержит комплект обязательных компонентов, взаимно связанных между собой. Основным элементом является солнечная батарея или панель, работающая на принципе фотоэффекта и выполняющая преобразование световой энергии в электричество.

Конструкция состоит из двух слоев полупроводниковых материалов, плотно совмещенных между собой. Они обладают разной проводимостью, а добавляемые химические соединения придают дополнительные свойства, благодаря которым и возникает фотоэффект. В одном из материалов избыточно количество электронов, а в другом их недостает. Граница между ними известна, как р-п-переход. В этом месте очень тонким слоем наносится материал, препятствующий свободному переходу электронов, когда система находится в нерабочем состоянии.

Фотоны солнечного света попадают на поверхность полупроводника, после чего их энергия передается электронам. Под действием удара они выбиваются, приобретают дополнительную энергию, успешно переходят через защитный слой и занимают место положительных зарядов, двигающихся в противоположном направлении. Таким образом, возникает направленное движение заряженных частиц, то есть, электрический ток.

Далее в работу включаются другие компоненты, входящие в набор. Аккумуляторная батарея накапливает излишки электричества и сохраняет их. При росте энергопотребления или в ночное время, когда панели не работают, накопленная энергия отдается, а в сети поддерживается стабильный уровень напряжения.

Уровень заряда регулируется контроллером, не допускающим отклонений в сторону его уменьшения или чрезмерного увеличения (перезаряда). Постоянный ток преобразуется в переменный с помощью специального инвертора, а стабилизатор создает напряжение в нужном диапазоне, одновременно устраняя возможные скачки и перепады в сети. В результате, получается устойчивый переменный ток с разностью потенциалов 220 вольт, который может использоваться сколько угодно для большинства домашних приборов и оборудования.

Техника для летней кухни

Солнечная энергия подходит не только для освещения и работы садового оборудования. Ее можно применять и для готовки пищи. Более того, как бы это странно ни звучало, существует такой прибор, как гриль на солнечной энергии. Его выпускает компания GoSun, по утверждению которой устройство пригодится и на даче, и в походе. Судя по размерам устройства, представляющего собой колбу диаметром 7 см и длиной 61 см, в это можно легко поверить. Внутренний объем пространства для мяса и других продуктов – 1,2 литра. Максимальная температура нагрева, которую гриль позволяет достичь всего за 20 минут – 288 градусов.

Гриль на солнечной батарее можно заказать с доставкой примерно за 7000 рублей 

Тот же производитель разработал не только гриль, но и холодильник, для работы которого не нужен ни лед, ни специальные охлаждающие элементы. Модель GoSun Chill работает на солнечной энергии, потребляя около 144 Вт. А батарея располагается здесь отдельно – поэтому покупатель может выбрать несколько вариантов источников. В том числе, гибкий модуль или специальный стол.

В обычных условиях холодильник легко подключается к электросети и даже к автомобильному прикуривателю. После использования на даче аппарат может пригодиться и в городской квартире для хранения небольшого количества продуктов (объем холодильника – 40 литров). Одного полного заряда достаточно на 5-14 часов работы, минимальная температура при этом – минус 20ᵒC.

Холодильник на солнечных батареях стоит почти как классическая модель для большой кухни – около 40 000 рублей 

Среди продукции GoSun есть еще одно не требующее подключения к электросети устройство – раскладной стол со встроенной солнечной батареей. С его помощью можно заряжать другую технику, начиная от телефона или ноутбука и заканчивая холодильником того же бренда. Лучше всего устройство подойдет для пикника, но пригодится и для дачи, и для загородного дома.

Этапы монтажа

Рассмотрим, как монтируются солнечные батареи, как установить в частном доме весь комплект оборудования. В первую очередь необходимо изучить инструкцию, которая прилагается к солнечным батареям. Независимо от типа опорной конструкции или места установки, для каждого типа панелей имеются собственные требования и нюансы. Их необходимо выяснить и учесть при монтаже.

Кронштейны

Перед началом работ необходимо приобрести комплект поддерживающих профилей, на которые производится установка солнечных батарей, цена которых зависит от конструкции и размера. Существуют обычные кронштейны, обеспечивающие вентиляционный зазор между панелями и поверхностью кровли. Есть более дорогие конструкции с регулируемым углом наклона.

Эти профили позволяют получить максимум эффекта от использования солнечных батарей, но создают увеличенную ветровую нагрузку на кровлю и стропильную систему. Необходимо приобретать профили, соответствующие особенностям основного кровельного полотна. Монтажные кронштейны в комплект поставки профилей не входят, их надо приобрести отдельно.

Опорная конструкция

Монтаж опорной конструкции выполняют на освещенной стороне крыши. Размеры и соотношения указаны в инструкции, для большей уверенности можно самостоятельно измерить расстояния между крепежными отверстиями панелей. Если используются прижимные фиксаторы, надо обеспечить правильное расстояние по периметру профилей. Необходимо обеспечить такое расстояние между панелями, чтобы было удобно очищать, обслуживать и менять их по мере необходимости.

Направление

После монтажа профилей приступают к установке панелей. Рекомендуется начинать работы с верхнего ряда и постепенно спускаться вниз (если количество солнечных батарей того требует)

Принципиальной сложности этот процесс не составляет, но работы на высоте сами по себе требуют аккуратности и осторожности

После того, как установка солнечных батарей на крыше, цена которой может быть значительно снижена, если все сделать самостоятельно, завершена, приступают к размещению аппаратуры и соединению ее с панелями. Специальный кабель заводят с крыши в специально отведенное помещение, где находятся устройства хранения и переработки электроэнергии.

Контроллер для солнечных панелей.

Итак, мы разобрали роль солнечных панелей и инвертора для домашней гелиоэлектростанции.

Но в схеме есть еще одно незнакомое устройство — контроллер.

Сначала скажем, что контроллеры есть двух видов модуляции электросигнала:

1. ШИМ — широко-импульсная модуляция (или PWM).
2. MPPT (maximum power point tracking) или ТММ.

Первые — в состоянии задавать многоуровневую зарядку аккумулятора куда входит:

• Наполнение аккумулятора;
• Поглощение излишков;
• Выравнивание тока заряда;
• Поддержание уровня заряда.

У вторых — функция отслеживания точки максимальной мощности. В принципе, функции остаются те же, но этот прибор в состоянии увеличить выработку электричества тем же комплектом солнечных панелей без установки дополнительных.

Устройства разные и цена на них также сильно отличается.

Если у вас есть пара панелей и вас интересует просто резервное питание для просмотра телевизора и света в комнате, то для этого достаточно ШИМ-контроллера. Бюджетные модели от 1000 до 1300 рублей поддержат напряжение 12/24 V с максимальным током на выходе в 10 А.

Если у вас более мощная солнечная электростанция, то уж точно без MPPT контроллера не обойтись. Выбор устройств такого типа очень велик и нижняя ценовая планка на них в районе 7000 рублей.

Устройство солнечной батареи

Батарея состоит из модулей, объединяющих последовательно соединенные полупроводниковые фотоэлементы. Большинство фотоэлементов производится из кремния. Ячейки панелей используют фотогальванический эффект – ток образуется во время освещения полупроводника или диэлектрика. Либо ток образуется электродвижущей силой при разомкнутой цепи на освещаемом образце. Фотогальванические элементы заключены в корпус. Верхняя часть батареи покрыта стеклом, через которое проникают фотоны света. Так же стекло защищает от вредных воздействий элементы батареи. Крышка с креплением из пластика надежно закрывает заднюю часть модуля батареи. Чтобы достичь необходимого соотношения напряжения и силы тока соединение модулей производится последовательно и параллельно. Передача энергии от солнечных батарей конечному потребителю производится через инверторы напряжения. Преобразованная энергия хранится в батареях.

Расчет потребляемой энергии и окупаемости

Как мы видим, вопрос, как выбрать солнечную батарею далеко не праздный.

Составим для себя небольшую таблицу всех предполагаемых потребителей электричества в вашем дачном доме.

В таблице необходимо собрать:

• все устройства потребляющие электроэнергию,
• их существующее или предполагаемое количество во всем доме,
• мощность каждого устройства,
• время работы в часах и потребляемую мощность прибора в кВт.

Вторая таблица дает возможность оценить те затраты, которые необходимо отдать за покупку оборудования.

Очень важно рассчитать полную нагрузку автономного инвертора при одновременном включении всех потребителей электроэнергии в вашем доме. Полученные показатели в правой колонке суммируем

Результат — мощность вашего будущего инвертора для вашей сети

Полученные показатели в правой колонке суммируем. Результат — мощность вашего будущего инвертора для вашей сети.

Не забудем про пиковые скачки напряжения при пуске некоторого электрооборудования, например, такого как поливочный электронасос. Если у будущего инвертора пиковая нагрузка окажется ниже вашего суммарного скачка всех приборов, подключённых к домашней сети, то ваш преобразователь может просто этого не выдержать и сгореть.

Контроллеры

Перейдем к контроллерам заряда. Через них проходит выработанная энергия и подается на аккумуляторы.

Сейчас производятся два типа контроллеров – широтно-импульсной модуляции (ШИМ-контроллер) и слежения за точкой максимальной мощности (МРРТ-контроллер).

ШИМ-контроллеры более простые и доступные.

Однако при их использовании теряется до 30 % выработанной панелями энергии.

МРРТ-контроллер же способен произвести 100% выработку энергии, но и стоимость его значительно выше.

К примеру, выходная мощность панелей составляет 2 кВт. При использовании ШИМ-контроллера из-за потерь выработки конечная мощность составит 1400-1600 Вт. А вот МРРТ-контроллер способен обработать все 2 кВт мощности.

Поэтому рекомендуется при установке панелей с выходной мощностью свыше 1 кВт использовать МРРТ-контроллер.

Что касается мощностных показателей, то подбирается контроллер по мощности, которую он способен обработать.

Что входит в комплект

Применяется солнечная батарея для дачи, комплект которой включает несколько функциональных элементов.

Панели. Их вид, количество и генерируемую мощность можно подобрать в зависимости от установленного на даче электрооборудования.

Аккумуляторы необходимы для накопления энергии и для ее при подключении мощных потребителей и в ночное время.

О назначении инвертора написано выше. Выходная мощность должна соответствовать сумме мощности используемых приборов.

Контроллер заряда увеличивает срок службы аккумуляторных батарей, некоторые виды способны взрываться при перезаряде.

Или может быть сделать своими руками?

Своими руками подбирать комплектующие стоит в основном только при наличии тех или иных устройств из комплекта. Разница в цене между комплектующими по отдельности и целым комплектом в одном и том же магазине пренебрежимо мала или отсутствует. Другое дело, если покупатель разбирается во всех тонкостях работы генерирующей системы, и его не устраивают выбранные производителем комплектующие.

Стоит также упомянуть сбор сверхбюджетных станций, распространенный в странах СНГ по экономическим причинам. Покупатели экономят буквально на всем, покупая самые дешевые панели, или даже собирая их из фотоэлементов, используя старые аккумуляторы от автомобиля, самые дешевые инверторы с прямоугольной формой подачи напряжения, самодельные On/Off или PWM контроллеры, самодельные крепления из металлопрофиля. Такие комплекты чаще всего бесполезны в холодную половину года, но способны выполнять минимальные функции в сельскохозяйственный сезон.

Как правильно выбрать местоположение

Исходя из всего сказанного выше, место для установки солнечных батарей должно отвечать следующим критериям:

• отсутствие тени;
• легкая доступность;
• удаленность от источников пыли, например, автомобильной дороги;
• ориентация на юг;
• хорошая обдуваемость ветром, но с учетом высокой парусности модулей.

Если вам кажется, что на вашем объекте отсутствуют площадки, отвечающие этим требованиям, — не отчаивайтесь и не спешите отказываться от бесконечного источника бесплатной солнечной энергии.

Специалисты компании «Энергетический центр» имеют огромный опыт комплектования и установки солнечных электростанций любой мощности. На сайте «Со светом» можно получить бесплатную консультацию в любом объеме — позвоните, закажите обратный звонок или используйте онлайн-чат.

За последние 10 лет цены на оборудование для солнечной генерации снизились многократно, сделав этот способ получения энергии общедоступным и выгодным. Обращайтесь к специалистам и будьте со светом!

Мнения экспертов о продукции

Выбор типа солнечной станции зависит от задачи, которую необходимо решить с помощью альтернативных источников энергии.

В настоящее время наиболее широко применяются три типа солнечных электростанций:

1. Автономные. В местах, где нет подключения к центральной сети, в садах, на дачах, автономные солнечные электростанции самые востребованные, хорошо подходят для освещения и других жизненно важных электроприборов. Применение автономных солнечных станций позволяет существенно экономить финансы, на жидкое топливо для генераторов, особенно в районах с большим количеством солнечных дней.
2. Комбинированные с сетью. Если есть центральная сеть, то не нужно отказываться от нее, лучше сделать систему совместную с сетью. Автоматическая работа инвертора, входящего в состав такой станции, будет самостоятельно выбирать источник питания электрических приборов. А входящие в состав аккумуляторные батареи будут источником резервного электроснабжения, при отключениях сети.
3. Сетевые on-grid. Сетевые солнечные электростанции самые выгодные и быстро окупаемые, поскольку не имеют в составе аккумуляторных батарей и преобразование энергии происходит с высоким КПД. Более того, позволяют передавать (продавать) излишки генерируемой электроэнергии в сеть, тем самым ускоряя процесс окупаемости. Во многих странах при такой генерации с помощью возобновляемых источников для продажи электроэнергии действует «зеленый тариф». В РФ в 2019 году принят в первом чтении Федеральный закон №581324-7 «О внесении изменений в ФЗ «Об электроэнергетике» в части развития микрогенерации», который позволит реализовывать электрическую энергию, вырабатываемую альтернативными источниками, по специальному тарифу. Покупка гарантирующим поставщиком электроэнергии от объектов микрогенерации будет обязательной. Цена купли-продажи будет равна средневзвешенной нерегулируемой цене на электроэнергию на ОРЭМ. Доходы физических лиц, возникшие при реализации лишней электроэнергии, произведенной для нужд своего домохозяйства, не будут подлежать налогообложению.

Независимо от выбранного типа солнечной электростанции, стоит понимать, что для надежной и эффективной работы лучше приобретать высококачественные солнечные батареи. Несмотря на более высокую стоимость они более эффективны и долговечны. Срок службы батарей может достигать 30 и более лет. Покупатели часто задают вопрос: «Почему выработка зимой меньше?» Не нужно думать, что из-за холода батарея будет хуже работать. Негативное действие на эффективность работы оказывают осадки в виде снега, которые необходимо удалять, плюс меньшая продолжительность светового дня с высокой облачностью – именно это негативно влияет на выработку электроэнергии в зимнее время. Летом солнечная батарея генерирует меньшее напряжение, чем зимой. В жару температура на поверхности гелиопанели может достигать 50–55 °С, что снижает эффективность фотогальванических элементов.

Какую взять: переносную или стационарную солнечную батарею?

Как выбрать солнечную батарею по конструктивному исполнению? Существуют стационарные и переносные модели. Стационарные солнечные панели предназначены для монтажа на крышу дома или гаража. Они имеют немалый вес и не предназначены для перемещения. Стационарную батарею стоит купить, если необходимо запитать дом или дачу.

Переносные складные панели удобны для походов. Если нужно подзарядить телефон или планшет, подключить походный холодильник или телевизор. Некоторые, как например, ФСМ-7МТ, имеют складную конструкцию и превращаются в небольшую сумочку. Они имеют USB-порт для подключения зарядки телефона или планшета. Вес такого устройства всего 300 гр, поэтому его можно свободно носить в рюкзаке.

Существуют мощные складные панели до 150 Вт. Такие панели подходят для палаточных городков или кемпинга на долгих стоянках. Как и мобильные модули они также имеют складную конструкцию – правда, в рюкзак уже не поместятся. Одной из таких хороших складных солнечных батарей является двухпанельный модуль Woodland Sun House мощностью 120 Вт. Длина такой панели в разложенном состоянии составляет 128 см. Производитель предусмотрел для нее специальную сумку для транспортировки, куда солнечная панель помещается в сложенном состоянии.

Так какую солнечную батарею все-таки лучше взять: стационарную или переносную? Если нужно запитать дом, то однозначно стационарную соответствующей мощности. Для походов в лес и долгих стоянок лучше взять складную модель. А для мобильного телефона или планшета небольшую панель в виде сумки.

Что говорит закон

Для того чтобы установить особых согласований не нужно. Главное, чтобы соблюден ряд условий:

1. Ваша конструкция не должна мешать соседям.
2. Не должна нести потенциальной опасности.

Но есть и исключения. Вам потребуется разрешение, если ваш дом относится к памятникам архитектуры или находится в историческом районе города. Изменить облик фасада возможен после получения специального разрешения из управления архитектуры вашего города. Такое же разрешение необходимо, если вы собираетесь переустроить сам балкон, иными словами говоря, изменить его конструкцию. К примеру, снять ограждение балкона.

Да, для установки солнечных панелей на балконе уже продаются готовые наборы. Но необходимо учесть, что такого набора гарантированно не хватит для электроснабжения всей квартиры. 65-вватная панель зарядит смартфон примерно за 3–4 часа. Если отключат свет, квартиру можно осветить с помощью светодиодных лент, подключенных к гелиопанели.

Можно установить панели внутри квартиры. Но помните, что стеклянное окно за счет отражения лучей солнца заберет примерно половину паспортной мощности системы.

И напоследок. Если все же вы твердо решили установить всю конструкцию на балкон или в квартире, то вам нужно будет приобрести и установить качественный гибридный инвертор (не с Алиэкспресс), а лучше два (на случай поломки).

Виды кремниевых ФЭП

Есть несколько видов фотоэлементов на базе кремния:

• монокристаллические;
• поликристаллические;
• аморфные.

Монокристаллические панели (края у них округлые) среди трех разновидностей кремниевых ФЭП наиболее эффективны: КПД достигает почти 25 %. Такие модели при одинаковой мощности стоят дороже своих поликристаллических и аморфных аналогов. Но для производства 1 кВт электроэнергии понадобится меньше фотоэлементов, чем при использовании кремниевых аналогов с другой структурой.

Аморфные ФЭП по структуре – это слой полупроводника (на базе кремния), который нанесен на гибкую основу. Такая особенность позволяет устанавливать их на неровные поверхности. КПД установок с аморфными фотоэлементами доходит только до 10 %. Но высокий уровень поглощающей способности в несолнечную погоду со слабым уровнем освещенности делает их более эффективными.

Нужно ли платить налог на солнечные батареи при эксплуатации?

Здесь российских действующих и потенциальных обладателей СЭС можно обрадовать. Согласно последним изменениям в законодательстве, в 2021 году в России не облагается налогом не только использование, но и продажа энергии, сгенерированная любыми ВИЭ.

Правда, в сфере микрогенерации данное право распространяется только на владельцев станций совокупной мощностью до 15 кВт. При условии выработки подобным объектом излишков генерации их продажа местным Облэнерго:

• не приравнивается к предпринимательской деятельности;
• не облагается налогом на прибыль от солнечных батарей;
• не облагается подоходным налогом.

Но и эти объемы прибыли налогами не облагаются.

Контроллер для солнечных панелей.

Итак, мы разобрали роль солнечных панелей и инвертора для домашней гелиоэлектростанции.

Но в схеме есть еще одно незнакомое устройство — контроллер.

Сначала скажем, что контроллеры есть двух видов модуляции электросигнала:

1. ШИМ — широко-импульсная модуляция (или PWM).
2. MPPT (maximum power point tracking) или ТММ.

Первые — в состоянии задавать многоуровневую зарядку аккумулятора куда входит:

• Наполнение аккумулятора;
• Поглощение излишков;
• Выравнивание тока заряда;
• Поддержание уровня заряда.

У вторых — функция отслеживания точки максимальной мощности. В принципе, функции остаются те же, но этот прибор в состоянии увеличить выработку электричества тем же комплектом солнечных панелей без установки дополнительных.

Устройства разные и цена на них также сильно отличается.

Если у вас есть пара панелей и вас интересует просто резервное питание для просмотра телевизора и света в комнате, то для этого достаточно ШИМ-контроллера. Бюджетные модели от 1000 до 1300 рублей поддержат напряжение 12/24 V с максимальным током на выходе в 10 А.

Если у вас более мощная солнечная электростанция, то уж точно без MPPT контроллера не обойтись. Выбор устройств такого типа очень велик и нижняя ценовая планка на них в районе 7000 рублей.

Какого размера солнечная батарея наиболее оптимальна и экономически эффективна?

Для того, чтобы обеспечить средний дом электроэнергией в течение года автономно и полностью, нужна очень большая солнечная батарея. Исключение составляет случай, если вы применяете только энергоэффективные приборы и озабочены перераспределением потребления в соответствии с приходом солнечной энергии. Что в обычном случае далеко не так — все мы стремимся к максимальному комфорту без необходимости постоянного слежения за тем, «достаточно ли сейчас солнечной энергии для того, чтобы включить стиральную машину, чайник или электроинструмент».

Для соединенной с сетью системы оптимальной является установка солнечной батареи мощностью примерно 4 кВт (16 солнечных панелей по 250-280 Вт). Такая  солнечная батарея позволит вам получить бОльшую часть требуемой для дома электроэнергии в весенне-осенний период. Для того, чтобы ваш дом полностью снабжался электроэнергией от солнечных батарей в этот период, нужна мощность от 6 кВт (24 солнечных панели по 250-280 Вт).

Расчеты по стоимости солнечной электростанции и по ее окупаемости вы можете также посмотреть в статье «Цена средней солнечной электростанции в России«.

Из чего состоит комплект солнечных батарей для дачи

Примерный комплект солнечной батареи для дома

В комплект небольшой солнечной электростанции для дома входит:

система солнечных панелей — тип соединения (последовательный/параллельный) выбирается исходя из необходимого напряжения на инверторе;

система аккумуляторов — соединяются аналогично солнечным панелям для достижения нужного напряжения на инверторе;

контроллер заряда аккумуляторных батарей — подсоединяется последовательно между солнечными батареями и аккумуляторами, принимает важное участие в поддержании стабильности подаваемого на инвертор напряжения;

инвертор напряжения — подключается к аккумуляторам параллельно контроллеру заряда, перерабатывает постоянное напряжение 12/24/48 вольт в переменное 220;
провода, разъемы.

Схема расположения солнечных панелей