От ночника до электростанции

Дата публикации: 15 октября 2014

nochnikПодарили мне друзья на день рождения светодиодный ночничок. Красиво оформленная вазочка, внутри лампочка с миниатюрным аккумулятором энергии. Ставишь её на тумбочку возле кровати, за день она получает зарядку от дневного света, а в темноте автоматически включается. По всей комнате разливается слабый свет, не мешающий заснуть. И всё видно. Часов через пять после включения, глубокой ночью, почти перед рассветом, лампочка гаснет. Заряд кончается. Теперь в спальне почти всю ночь не господствует кромешная тьма, как раньше. Наступает новый день и возобновляемый источник энергии снова заряжает мой ночничок.

И вот о чём подумалось: раз такая маленькая лампочка может так просто гореть почти целую ночь от миниатюрного аккумулятора, то почему бы не попробовать часть расходов за электроэнергию переложить на солнце? То есть, установить на крыше дома фотоэлементы, которые, по-простому выражаясь, соберут за день солнечную энергию, зарядят мощный аккумулятор, а вечером можно пользоваться от домашней солнечной электростанции дармовой электроэнергией.

Над этой идеей я сейчас и работаю. Постепенно изучаю технические детали, прицениваюсь к тарифам, подсчитываю возможные выгоды, бросаю на чашу весов все плюсы и минусы. Что перевесит. О ходе моего знакомства с солнечной энергетикой, о сомнениях и выводах я и решил с вами поделиться в данной статье.

А мнения о солнечной электростанции довольно противоречивые. Одни утверждают, что солнце не способно полностью удовлетворить запросы, особенно в зимние хмурые дни, другие им возражают. Что есть, дескать, такие фотоэлементы, которые способны впитывать даже слабый рассеянный свет и успешно заряжать батареи. Давайте спокойно вникнем в существо спора и до конца разберёмся

На что способно солнце?

Сразу договоримся называть полупроводниковые устройства, фотоэлементы, преобразователи по- народному – солнечные батареи. Те, что мы изредка видим на крышах российских домов. А кто бывал в Японии, то убедился, что буквально все крыши частных строений сплошь покрыты солнечными панелями. Неужели японцы настолько непрактичны, что будут ставить батареи, от которых мало проку? Вопрос риторический, не требующий ответа. Разве это не существенный аргумент в споре в пользу солнечной энергетики?

Теперь главная задача – определить какой тип солнечных батарей надо выбрать, чтобы максимально приблизить количество получаемой энергии к желаемым потребностям. Поступают в продажу монокристаллические и поликристаллические, из аморфного кремния и тонкоплёночные. Вот пока четыре типа батарей представлены на выбор потребителям. Какому типу отдать предпочтение?

Монокристаллические сделаны из отполированного кремния. Примерная площадь таких изделий однокиловаттной мощности составляет до 7 квадратных метров. Оптимальное применение подобных батарей практикуется в солнечных установках мощностью до 10 квт.

Поликристаллические батареи тоже кремниевые, но производительность их несколько ниже, чем у первых. Чтобы получить один киловатт энергии, такими батареями надо занять площадь уже более 8 квадратных метров. Их удобно применять там, где нужны элементы небольшой мощности.

Солнечные батареи, сделанные из аморфного кремния наиболее экономичны в процессе изготовления. Здесь кремний наносится тонким слоем на инородный материал и расходуется гораздо меньше, чем в остальных типах батарей. Отсюда и цена батарей относительно невысока и применяются в туристических наборах невысокой мощности.

Наконец, тонкоплёночные выгодно отличаются от первых трёх по производительности, их КПД достигает 25-процентного показателя, в отличие от 12-17 % первых трёх типов. Изготавливаются они на нескольких американских заводах и предназначены для производства энергии для промышленных предприятий. Особое преимущество их – могут вырабатывать энергию при слабом солнечном освещении, даже в хмурую погоду и зимой. Но очень дорогие.

Оптимальным вариантом для южной полосы России являются монокристаллические солнечные батареи, которые намного дешевле тонкоплёночных и чуть дороже остальных двух. Их с успехом можно применять на параллели Одесса – Ростов-на-Дону – Астрахань – северное побережье Каспийского моря. На таких широтах можно разместить батареи на крыше площадью до 70 квадратных метров и вполне обеспечить потребности всех электрических потребителей в домашнем хозяйстве. Особенно в летнее время.

Компоненты и преимущества солнечных электростанций

Солнечные батареи, о которых было только что сказано, получают от солнца тепловую энергию и вырабатывают постоянный ток. А большинство приборов работают на переменном токе. Для этого в комплекте солнечной электростанции должен быть второй компонент после батареи – это инвертор — прибор, преобразующий постоянный ток в переменный.

Третьим компонентом станции должен быть контроллер (зарядное устройство), который следит за перегрузкой и не допускает обратного тока ночью. Четвёртым важным компонентом является аккумулятор, сохраняющий электроэнергию для ночного времени. Пятым компонентом необходимо иметь автоматическое реле, которое переключает питание потребителей при полной разрядке аккумуляторов на электросеть. И шестым компонентом является электросчётчик для контроля за потреблённой энергией от централизованных сетей.

Рис.1. Схема работы солнечной электростанцииПростейшую схему солнечной установки вы можете посмотреть на предлагаемой схеме (рис 1).
Преимуществ в ряду источников альтернативной энергетики у солнечных установок тоже предостаточно.

  1. Первое и наиболее важное преимущество – простота установки и монтажа. Здесь не надо башню, что-то бетонировать, иметь дело с большой высотой. Достаточно смонтировать на крыше батареи – остальное дело техники. Простота и краткосрочность монтажа намного сокращают и расходы.
  2. Отдельные панели дают возможность в любое время добавить к имеющимся ещё несколько батарей для увеличения мощности всей установки, чего нельзя сделать в ветровой энергетике. Здесь можно по мере накопления денег постепенно увеличивать мощность солнечной электростанции до нужной кондиции.
  3. Отсутствие вращающихся деталей намного продлевает срок службы установки.
  4. Длительный срок эксплуатации даёт возможность пользоваться бесплатной энергией.
  5. Совершенно исключается тщательное эксплуатационное обслуживание. Установка работает самостоятельно долгие годы, не требуя ухода.
  6. Все компоненты солнечной установки поставляются к месту монтажа в полном комплекте.
  7. Для строительства не требуется больших площадей, в индивидуальном строительстве с успехом используются крыши домов.
  8. Неисчерпаемый, ежедневно возобновляющийся источник тепловой и электрической энергии.
  9. Солнечные установки не мешают ни людям, ни птицам. Они наиболее экологичны в ряду зелёных технологий, бесшумны, безопасны.

Цены агрегатов солнечной установки

Рис.2. Схема готовой солнечной электростанции Вначале познакомимся ещё с одной схемой солнечной электростанции. Стоимость такой установки в комплекте, вместе с монтажом (под ключ) – 9161 доллар. Заплатил, кто может, и горя не знаешь. Привезут, специалисты смонтируют, подключат, проверят, дадут гарантию. Пользуйся! (см. схему такой установки на рис. 2). Она называется – солнечная электростанция (СЭС-5). Вполне пригодна для частных домов, дачных строений, теплиц. Состоит эта электростанция из 25 батарей, установленных на крыше и средняя производительность её за месяц – 521 квт/час. Если у меня все бытовые приборы и освещение требуют до 10 квт/час в сутки, то такой станции мне вполне достаточно, чтобы всё освещалось, крутилось, работало. Кроме, конечно, отопления. Тут особый разговор.

А если покупать самостоятельно каждый агрегат и каждую батарею в отдельности, то такая установка обойдётся 5158 долларов. Из расчёта, если каждый агрегат стоит:

  • одна батарея – 185 долларов, В СЭС-5 их 25 штук (185 х 25 = 4625 долларов).
  • инвертор — 69 долларов,
  •  контроллер (или зарядное устройство) – 25 долларов,
  • аккумулятор – 190 долларов,
  • автоматическое реле – 33 доллара,
  • электросчётчик – 31 доллар.

Итого 5158 долларов. Если умудриться самому установить и смонтировать электростанцию, то можно сэкономить (9161 – 5158) = 4003 доллара.

Таков несложный арифметический расчёт солнечной электростанции. Может быть, придётся прибегнуть к услугам грамотного соседа-электрика и приплюсовать к расходам ещё полтысячи. Таким образом, за 4 с половиной тысячи долларов можно подключить весь дом к солнечной энергии. Но отопление дома в зимнее время такая электростанция не потянет. Надо увеличивать мощность батарей ещё на столько же. Тогда расходов в 9 тысяч долларов никак не миновать.

В.Ильин

Но некоторые все же создают солнечные электростанции для себя:

Наверх