Солнечная энергетика в частном доме
Используем погоду с выгодой
Солнечная энергетика, как и другие источники альтернативной энергии, находится сегодня на пике актуальности и интереса. Но информация по ним слишком неоднозначна. Есть ли практический смысл и здоровый прагматизм у этих решений?
Любой рукотворный космический объект имеет солнечные батареи на своём борту. В космосе они являются, пожалуй, единственным стабильным источником энергии, проигрывая по эффективности лишь ядерному реактору.
На Земле же в текущий момент любой вид связи, теле/радиовещания, позиционирования и навигации возможны именно за счёт использования энергии солнечных батарей, которые десятилетиями работают в условиях космоса без сбоев. А любой тип генерирующей электростанции использует тысячелетний опыт мельницы. Несколько тысячелетий человечество использовало силу воды и ветра, пока не пришла эра пара и электричества. Однако при этом любая из существующих ГЭС, ТЭЦ, АЭС использует в своих турбинах древний принцип водяной мельницы.
Мы же живем в 21 веке и имеем не только накопленный опыт предков, но и все плюсы нашего времени, а значит имеющиеся на рынке источники на базе энергии солнца и ветра – это не изделия кустаря-одиночки или гениального слесаря, а отработанные серийные продукты, которыми уже пользуется половина человечества, причём пользуется давно и успешно.
Солнце является наиболее очевидным источником «бесплатной» энергии. Необходимо выделить и подчеркнуть множество главных достоинств солнечных батарей: простота использования (поставил и забыл); простота монтажа (только подсоединить кабели); интуитивно понятный механизм работы (есть солнце – много энергии, мало солнца – меньше, нет солнца – ноль); долгий срок эксплуатации (30-50 лет); полувековой опыт использования; отсутствие шума, запаха и загрязнений.
Несомненно, солнечная панель не есть абсолютно стабильный источник электроэнергии, так как они вырабатывают электроэнергию при наличии солнечного освещения, а управлять Солнцем пока никто не научился. Но насколько это критично? Ответ очевиден: там, где преимущественно пасмурная погода и нет чистого неба над головой солнечные панели будут генерировать меньше энергии, чем могли бы.
Например, солнечная панель номинальной мощностью 100 Вт способна генерировать в ясную и солнечную погоду до 100 Вт за 1 час, а значит за 10-часовой солнечный день такая батарея способна сгенерировать 1 кВт/ч. Но если погода пасмурная, освещённость падает и выработка энергии снижается. То есть солнечная батарея будет вырабатывать за 1 час менее 100 Вт, а её 10-часовая генерация будет меньше расчетного 1 кВт/ч.
Это логичное следствие работы солнечных батарей и тот, кто игнорирует этот момент - строят радужные замки. Таким образом, солнечная батарея как генератор электроэнергии максимально работает там, где больше света – а это южные регионы и страны.
Бытует мнение, что солнечная энергетика неэффективна на Урале и в Челябинской области, ведь в наших широтах солнца мало. На самом деле солнечного света на Урале более чем хватает, хотя при сравнении с Крымом или Краснодаром Урал конечно проигрывает. Между тем и у нас появляются вполне довольные полученным результатом энтузиасты.
Давайте обратим более пристальное внимание на цифры. Как уже указывалось выше, солнечная батарея мощностью 100 Вт способна за световой день сгенерировать до 1 кВт/ч электроэнергии. Эффективный срок эксплуатации такой панели не менее 30 лет.
Простая калькуляция даёт нам гарантированные 10,95 МВт электроэнергии, генерируемых батареей за весь эффективный срок её службы (есть ещё и неэффективный). Стоимость такой батареи в районе 6 тыс. руб, то есть себестоимость 1 кВт/ч электроэнергии от данной батареи на всем цикле её использования составляет порядка 0,55 руб. В то же время для Челябинска текущая стоимость по одноставочному тарифу для сельской местности 1,69 руб/кВт/ч, то есть уже в 3 раза дороже.
Понятно, что весь приведенный анализ расчетов построен на 10-часовом ярком световом дне, когда производительность панели 100%. Ясно, что не учтена стоимость дополнительного оборудования. Всё это так, но ведь и величина энерготарифа также закладывается фиксированная, без учёта роста цен на электроэнергию, которая происходит каждый год. Да и первоначальные затраты на подключение к внешней электросети тоже не учтены.
Провести же общий для всех экономический анализ эффективности не представляется возможным по причине того, что у каждого потребителя как разные условия подключения к сети, так и энергопотребления. Кто-то платит немалые деньги за электрификацию своего поселка в размере членских взносов с участка, а кто-то подключается за 550 руб. к уже готовой электросети, переплатив за внешние сети сумму, заложенную в стоимость сотки земельного участка. Но суть расчёта отражена и каждый желающий легко может самостоятельно провести собственный расчёт окупаемости и сравнения стоимости решений.
Никто не говорит, что солнечная энергетика это однозначно самое лучшее решение в мире. Конечно, и тут есть проблемы, но они в большинстве случаев решаемы. Но ведь и внешние электросети тоже неидеальны, и чем дальше от региональных центров, тем качество подстанций и состояние сетей хуже. В итоге потребитель не получает ни качества продукта, ни стабильности, за которые он уже заплатил и платит до сих пор. С любым из нас происходили ситуации, связанные с перебоями внешней электросети, из-за которых каждый нёс как моральные, так и финансовые издержки.
В сравнении с внешней электросетью даже для Уральского региона использование солнечных батарей достаточно выгодно летом при питании электрооборудования в рамках солнечного дня (пока светит солнце). В этих случаях солнечные батареи будут работать максимально эффективно, а значит экономичнее, чем даже существующие тарифы внешней электросети.
Но наиболее эффективным образом солнечные батареи вписываются в случае отсутствия внешней электросети, когда объекты полностью автономны. В таких ситуациях потребителя спасает только генератор. Однако любой тип генератора (дизель, бензин, газ) становится полной и дорогой обузой в условиях холостого хода или близких к нему, когда он тратит много топлива, а энергии требуется крайне мало. И вот в таких ситуациях солнечные батареи это реальная панацея, даже в рамках одного дома, группы домов, улицы или поселка целиком. Солнечные батареи, конечно, не исключают использования генератора в пасмурные дни или других ситуациях, но их использование позволяет значительно сэкономить в расходах на топливо.
В качестве еще одного примера можно привести использование солнечных электростанций в качестве питания одного конкретного электроприбора, например лампочки. Каждый из нас уже знаком с такого рода использованием солнечных батарей в садовых фонариках. Это пример рационального использования идеи. Ведь осветить баню, беседку, веранду, уличный туалет или летний душ вполне реально и очень недорого.
Плюс от такого освещения очевиден: экономичные светодиодные светильники не требуют дорогостоящих панелей, а значит можно использовать маленькие и дешёвые на 5 или 10 Вт и расходы на такую систему очень небольшие. Что сложнее и в итоге дороже (ведь время тоже стоит денег): тянуть кабель 220В от домового распределительного щита, ставить автоматы в РЩ на эту линию, прокидывать "воздушку", искать опоры, делать входную группу в строение и разводку внутри – или же просто в несколько приёмов закрепить маленькую панель и подключить ту же самую разводку?
Аналогично и использование погружных насосов при питании их от солнечных батарей позволит производить накачку воды от солнца, что тоже будет стоить недорого. Приведённые примеры доказывают, что использовать солнечные батареи можно каждому, главное правильно подойти к этому вопросу и увидеть в своей ситуации то рациональное зерно экономии, которую создают солнечные батареи. Ведь как не крути, солнечная батарея будет вырабатывать энергию не менее 30 лет и остается лишь вопрос, как это можно использовать в конкретном случае.
Ещё один способ использование солнечной энергии - в солнечных коллекторах, которые нагревают воду для дома. Принцип аналогичен: много солнца – много горячей воды, мало солнца – вода будет тёплой. В качестве источника горячей воды летом на даче, в саду, для дома – идеальное устройство. Стоимость таких летних комплектов невысока и доступна для любой семьи и окупится такое изделие за пару лет.
Еще один популярный представитель альтернативной энергетики – ветрогенератор. Ввиду более сложного механизма и состава, ветряки менее популярны, чем солнечные батареи, зато они способны генерировать энергию все 24 часа в сутки. Данное преимущество ветряков делает их более эффективными конкурентами солнечных батарей и тому примеры использования ветроэнергетики по всему миру. При этом необходимо обязательно учитывать скорость и постоянство ветра в определённой точке и на высоте, где будет стоять ветряк. Полагаться на глазок в данном случае не стоит, измеряющие скорость ветра приборы недороги, а практическая польза от замеров очевидна. Нужно признать, что ветрогенератор гораздо сложнее солнечной батареи, но при рациональном подходе способен обеспечить больше электроэнергии, чем Солнце.
Как видим, найти рациональное применение и использование альтернативной энергетики, которая принесёт практическую пользу и отработает сделанные в них вложения вполне реально каждому домовладельцу.
