Геліоенергетика. Чи реально використання сонячних батарей в нашій країні?
До недавніх пір при слові «сонячна електростанція» мені представлялися величезні споруди, розташовані де-небудь у спекотній пустелі Арізони. Але нещодавно довелося побувати в Чехії та Німеччині, країнах зовсім не південних і не пустельних, де відразу вразила величезна кількість сонячних батарей.
Вони були абсолютно різного розміру - від невеликих, на дахах ларьків у місті, до гігантських полів в сотні квадратних метрів, здалеку нагадують сині озера. Стало цікаво розібратися, наскільки цікава й ефективна геліоенергетика стосовно до наших кліматичних умов.
Енергія Сонця
Ідеальними вважаються умови перпендикулярного падіння сонячних променів на поверхню, при цьому їх потужність вельми велика і дорівнює кіловату на квадратний метр. Це вельми велика величина, але очевидно, що в реальності стільки отримати важко - погода і кліматичні умови сильно різні. Щоб дізнатися реальні величини, можна звернутися до статистичних таблицях місячних сум сонячної радіації. Досить набрати в Гуглі пошуковий запит «кількість сонячної радіації кВт * год / м2». Для квадратного метра площі виходять наступні дані:
Петрозаводськ (січень) - 17кВт * год, Петрозаводськ (червень) - 166кВт * год
Москва (січень) - 20кВт * год, Москва (червень) - 160кВт * год
Сочі (січень) - 60кВт * год, Сочі (червень) - 185кВт * год.
Ну з Сочі все зрозуміло, там все-таки південь, але навіть для Москви виявляється цілком реально мати 20кВт * год на місяць всього лише з однієї сонячної панелі площею в 1-2 квадратних метра (ККД, природно, менше 100%). Якщо ж говорити, наприклад, про енергопостачання дачі, використовуваної в весняно-літній час, з травня по вересень, то для тієї ж Москви щомісячними значеннями буде більш 100кВт * год на місяць. 100кВт * год на місяць - це 3кВт * год в день. Багато це чи мало?
Звичайний комп'ютер (Не топовий ігровий) разом з монітором споживає близько 300Вт, значить, 3кВт * год вистачило б на 10 годин безперервної роботи. Навіть якщо освітити всі кімнати в будинку енергозберігаючими лампами (Припустимо, знадобиться 10 штук), їх сумарне споживання буде 130Ватт, тобто запасу в 3кВт їм вистачить для горіння протягом доби. Навіть такий потужний прилад, як електрочайник, витрачає 1кВт * год, тобто за 5 хвилин нагріву води він споживе всього лише 85 Вт (з дрилем або болгаркою приблизно аналогічно, навряд чи хто-небудь буде свердлити безперервно більше 5 хвилин підряд). Так що навіть 3кВт * год це не так і мало. І адже зауважимо, йшлося про сонячної енергії, що поглинається всього лише одним квадратним метром площі перетворювача!
Отримання сонячної енергії
З наведених вище розрахунків видно, що теоретично все цілком здійсненно. Звичайно, про «теплих підлогах» або гарячій ванні мови не йде, але користуватися основними благами цивілізації у вигляді освітлення, комп'ютера, телевізора, водяного насоса або дриля цілком реально. Але як це реалізується на практиці?
По-перше, потрібні сонячні батареї. Їх ціна в Росії, звичайно, чимала, але й не настільки позамежна. Для розуміння зразкового порядку цін: сонячна панель потужністю 100 Вт, з вихідною напругою 12 вольт, коштує близько 5 тис. Р. Менш потужні коштують дешевше, наприклад, 2500 р. за батарею потужністю 40 Вт В принципі, цілком реальна ціна, щоб заряджати, наприклад, ноутбук. Покупні батареї мають роз'єми, герметичну конструкцію, та інші зручності для зовнішнього розміщення. Якщо ж купити тільки осередки (один осередок дає напругу приблизно 0.5 В) і зібрати з них батарею самостійно, та ж батарея на 40 Вт обійдеться приблизно в 800-900 р.
Розглянемо тепер кілька основних видів сонячних електростанцій. Ця класифікація не є офіційною, її можна розглядати лише для приблизної оцінки.
1. Харчування малопотужних споживачів
Якщо планується використання сонячної енергії лише для живлення малопотужних споживачів (невеликий телевізор, підзарядка ноутбука, стільникового телефону), можливо їх підключення за допомогою DC-DC перетворювача безпосередньо до сонячній батареї. Це найдешевший і довговічний спосіб, однак батарею доведеться купити з деяким запасом по потужності, адже в похмурий час її віддача буде менше. Також очевидно, що потужні споживачі (наприклад, дриль потужністю 250 Вт) безпосередньо від сонячної батареї (потужністю, наприклад, 100 Вт) працювати просто не будуть.
2. Використання буферного акумулятора
Цей спосіб найбільш універсальний, але і більш дорогий. До виходу сонячної батареї підключається спеціальний контролер, який заряджає свинцевий 12-вольта акумулятор великої ємності. Система працює автоматично і не вимагає втручання людини. Очевидно, що плюсом такої системи є постійна наявність електрики, а не тільки в ясне час доби.
Другий і найважливіший плюс - можливість використання потужної побутової техніки, адже потужність, що віддається акумулятором, може бути вельми висока. Але і вартість такої системи вище: контролер заряду коштує від 1000 р., Також слід врахувати вартість акумулятора. При бажанні мати напругу 220 вольт, до виходу акумулятора також може бути підключений підвищувальний інвертор. Хоча без нього можна й обійтися, якщо підібрати техніку, що працює від 12 вольт.
3. Використання мережевого інвертора
І нарешті, третій спосіб, який навряд чи буде популярний у нас найближчим часом. Якщо сонячних панелей в наявності багато, «як гуталіну на фабриці», можлива збірка системи з мережевим інвертором, який буде віддавати отримане напруга назад в електромережу. Існують навіть і лічильники, здатні крутитися у зворотний бік, якщо віддача енергії більше її споживання, це дозволяє мінімізувати витрати на електрику. Але з урахуванням наших цін на електроенергію, навряд чи вартість такої системи окупиться.
Нарешті, про ціну питання в цілому. Як говорилося вище, найдешевша сонячна батарея потужністю в 40 Ватт обійдеться приблизно від 1 т.р. - За саморобний, до 3 т.р. - За купівельною варіант. До неї може знадобитися стабілізатор напруги вартістю від 150 до 500 р., Разом сумарні витрати вийдуть в 2-4 тис. Р. Цілком невелика сума, щоб «спробувати».
Якщо говорити про другий варіант, то додатково знадобиться контролер заряду, його ціна коливається від 500 р. за найдешевші, до 5-6 т.р. за дорогі потужні моделі, з екраном, веденням логів, USB-виходом та ін. І звичайно, знадобиться акумулятор, тут ціна теж може коливатися: від «нуля» - за що був у вжитку автомобільний акумулятор, до десятків тисяч - за потужні батареї ємністю в сотні ампер-годин. Приблизно можна вважати, що «електрифікація» невеликої дачі може обійтися в 10 тис.р., а для підключення котеджу може не вистачити і 100 тисяч, все залежить від сумарної потужності споживання.
Що стосується третього способу, то один тільки мережевий інвертор коштує більше 50 т.р., вартість сонячних батарей бажаючі можуть прикинути самостійно.
Висновок
Як можна бачити, геліоенергетика - це не щось позамежне, що використовується тільки на МКС. Навіть у наших широтах це цілком реально, особливо для тих місць, де електрика або відсутня (віддалені дачі, туристичні стоянки тощо), або подається з перебоями, або його підключення занадто дорого. Причому мова не обов'язково може йти про дрімучому лісі: як-то в новинах показували звичайну спортмайданчик в центрі Москви, при висвітленні якої використовувалися альтернативні джерела енергії, тому узгодження і підключення до міської електромережі коштувало в рази дорожче.
І нарешті, суб'єктивний фактор: приємно вкласти сили і засоби в екологічно чисте джерело енергії, який, по-перше, прослужить довго (заявлений термін служби батарей від 25 років), по-друге, не дає навантаження на довкілля - ми і так настільки зіпсували природу, що пора подумати про її очищенню. За деякими даними, Німеччина до 2050 року планує на 80% перейти на поновлювані джерела енергії. Можна лише побажати їм успіху в цій справі.
