Сколько нужно солнечных батарей для квартиры

Можно ли устанавливать солнечные батареи на балконе или крыше многоэтажки

Обычно рядовые граждане устанавливают солнечные панели на крышах частных домов, и это самое разумное и эффективное решение. А что если вы обитатель многоквартирного дома и тоже хотите перейти на чистую энергию? Скажем, что установить солнечные батареи для квартиры можно, но есть оговорки касательно целесообразности этого решения и возможностей размещения модулей.

Какие солнечные батареи подойдут для квартиры

Площадь под «квартирные» установки ограничена, потому имеет смысл использовать модули с большой мощностью. Например, если установить 4 панели мощностью 300 Вт, то в летний период они смогут вырабатывать около 1 кВт/ч в сутки, чего в принципе достаточно для питания некоторых электроприборов и зарядки гаджетов, но не более.

То, сколько панели будут вырабатывать энергии, зависит от их угла наклона, вашего региона и количества солнечных дней.

Если есть желание перевести всю квартиру на солнечную энергию, то нужно брать максимально мощные панели, но даже в этом случае их может не хватить. Тут всё упирается в выбор места установки, и чем больше площади под фотоэлектрические модули, тем лучше.

Где расположить солнечные батареи

Панели можно устанавливать только на солнечной стороне дома. На них не должны падать тени ближайших строений или деревьев.

Даже частично затенённая поверхность модуля значительно влияет на его общую эффективность.

Любая панель будет работать эффективнее, если солнечные лучи будут падать на её поверхность под углом 90 градусов. Поэтому их лучше располагать не точно по вертикали, а под наклоном. В идеале должна быть предусмотрена регулировка положения панелей, но в условиях квартиры в многоэтажном доме её будет сложно реализовать.

Также нужно подумать, где будет располагаться остальное оборудование, особенно аккумуляторы. Они боятся холодов, поэтому незастеклённый холодный балкон — точно не лучшее место. Если других вариантов нет, то стоит подумать о защитных коробах, предохраняющих аккумуляторы от влажности или же разместить их непосредственно в квартире.

Установка на балконе

Установка панелей на балконе не потребует особых разрешений в том случае, когда батарея не создает опасности и не причиняет неудобства жителям расположенных рядом квартир (но соседей уведомить всё же придётся).

Согласование с властями нужно только в том случае, когда дом является культурным достоянием или находится в историческом районе города.

Преимущество такого варианта — относительно простой монтаж и подключение, т.к. всё происходит в рамках вашего балкона. О недостатке говорили выше — много панелей так разместить не получится.

Панели на стене

Вам придется обзавестись письменным разрешением от жителей соседних квартир в том случае, если панели будут закрывать им солнце, либо же если частично окажутся на их стене.

Крайне редко панели крепят на стены многоквартирных домов. Это связано как с трудностями установки, так и с опасениями насчёт надёжности таких конструкций.

• Небезопасный монтаж.
• Проблемы изменения угла наклона настенных панелей.
• Вследствие чего КПД ниже, чем у батарей на крыше.
• Часто возникают недоразумения с чиновниками, которые по-разному трактуют законы о частном домохозяйстве.

Сам монтаж уже предполагает высотные работы, поэтому придётся тратиться на профессионалов. На стену обязательно крепятся алюминиевые кронштейны, на которые монтируются солнечные панели.

Монтаж на крыше

Монтаж панелей на крыше многоквартирного дома сопряжен с многими трудностями. Вы должны заручиться разрешениями всех жильцов и решить множество чисто юридических вопросов. Кроме того, хозяин батарей должен будет за свой счёт поддерживать в надлежащем состоянии как сами панели, так и крышу под ними.

Возможно, вам удастся добиться совместного участия соседей в проекте и в складчину покрыть панелями всю крышу. Опыт показывает, что мощная установка может сократить до 40% расходов на освещение лестничных площадок и прилегающих территорий. Из того же опыта известно, что уговорить остальных жильцов на такой подвиг практически невозможно.

Если вы решились, то идеально подойдет крыша со скатом на юг. Даже при использовании алюминиевых креплений вес получается значительный, поэтому он должен равномерно распределяться по поверхности.

Важно убедиться, что управляющая компания не запланировала ремонт крыши на ближайшее время.

Работы на крышах многоквартирных домов лучше доверить специалистам. Учитывайте дополнительную графу при составлении сметы.

Выводы

При установке солнечных панелей на балконе или на стене дома очень маловероятно, что вы сможете запитать всю квартиру. Всё упирается в маленькую площадь в вашем распоряжении. Может спасти вариант с монтажом на крыше, но тут придётся договариваться с управляющей компанией. Также перед установкой где бы то ни было обязательно убедитесь, что не вызовете возмущения соседей.

Как сделать расчёт солнечных батарей

Когда вы точно определились с тем, что хотите оборудовать дом солнечными панелями, начинается этап обдумывания всех нюансов. Один из важнейших моментов — это расчёт солнечных батарей. Сам расчёт несложен, больше уйдет времени на определение всех переменных.

Этапы расчёта

1. Определите уровень потребления

Самый важный вопрос — сколько электроэнергии потребляет ваше домохозяйство. Тут два варианта:

• Свериться с квитанциями за электричество.
• Рассчитать всё детально вручную.

Для детального расчёта составьте список всех электроприборов в доме, включая лампочки. Выпишите мощность (Вт) и время работы каждого устройства на протяжение суток. Перемножьте два показателя и вы получите расход электроэнергии на каждый электроприбор (Вт/час). Сложив результаты, вы поймёте, сколько потребляет ваше домохозяйство в сутки, а перемножив на 30 (дней), сможете определить месячный показатель.

Мощность устройства можно посмотреть в документах на него. Нередко там сразу указана потребляемость электроэнергии.

Возьмём простой пример с несколькими потребителями.

Потребитель	Мощность (Ватт)	Время работы (часы)	Расход (Ватт/ч)
Телевизор	150	4	600
Компьютер	100	3	300
Холодильник	250	13	3 250
Стиральная машина	500	1	500
Электрочайник	1000	0,3	300
Люстра	20	6	120
Лампа на кухне	15	4	60
Лампа в прихожей	10	2	20
Итого в сутки	5 150 (5.15 кВт/ч)
Итого в месяц	154 500 (154.5 кВт/ч)

Полученное значение неокончательно: нужно заложить расходы электроэнергии на инвертор и контроллер, а также неизбежные потери разряда-заряда аккумулятора и преобразования постоянного тока в переменный, плюс — нужно учесть пусковую мощность электроприборов. В среднем к показателю потребляемости нужно прибавить ещё 40-50% — это в основном зависит от типа оборудования, которое вы будете использовать в системе солнечной электростанции. Таким образом, в нашем примере окончательное потребление будет около 225 000 Ватт/ч (225 кВт/ч) в течение одного месяца.

2. Узнайте уровень инсоляции в вашем регионе

Инсоляция — количество солнечного излучения, которое попадет на конкретную область Земли. Для каждого региона этот показатель индивидуален. На нашем сайте можно узнать инсоляцию для вашего города, а также рекомендуемый угол наклона солнечных панелей в разные месяцы.

3. Сколько энергии вырабатывает солнечная панель

Расчёт солнечных батарей не обойдётся без значения мощности одной солнечной панели. Если вы ещё не определились с выбором панели, то возьмите значение, на которое ориентируетесь. Потом цифру можно корректировать.

Учитывайте, что производители указывают номинальную мощность панелей. Если заявлено 300 Вт, значит столько энергии вы будете получать в период максимальной солнечной активности, когда погода безоблачная и лучи падают на панели под прямым углом. Максимальная (пиковая) солнечная активность зависит от региона и времени года, то есть она непостоянная. Из этого следует, что в разные времена года один и тот же набор солнечных панелей будет вырабатывать разное количество энергии. Тут нам и понадобится значение солнечной инсоляции.

Чтобы определить, сколько энергии может дать 1 солнечная панель в вашем регионе, используем такую формулу:

Мощность панели = солнечная инсоляция x пиковая мощность солнечной панели x 30 дней.

Для примера посчитаем, сколько выработает солнечная панель на 300 Вт в Москве в месяц, если использовать её в июне.

5,55 x 300 x 30 = 49 500 Вт (49,5 кВт)

4. Рассчитываем, сколько нужно солнечных панелей

Мы знаем, сколько энергии потребляет наш дом в месяц и знаем, сколько может выработать энергии одна панель в месяц. Формула будет простой:

Количество солнечных панелей = количество потребляемой домохозяйством энергии в месяц / количество производимой энергии одной солнечной панелью в месяц.

На нашем примере это будет выглядеть так: 225 000 / 49 500 = 4.54. Можно округлить или пересчитать с панелями другой мощности. Это результат без учёта пасмурных дней, поэтому в каждом индивидуальном случае нужно добавить некоторое количество панелей для уверенности.

Однако расчёт был для июня, когда инсоляция была максимальной. Если мы пересчитаем по тем же формулам для, например, января месяца, то в итоге получим результат 15 панелей.

Так сколько устанавливать панелей?

Мы уже поняли, что в разное время года необходимо различное количество солнечных панелей для покрытия всех потребностей домохозяйства. Ориентируйтесь на такие факторы:

• Как вы хотите использовать солнечную систему: необходима полное обеспечение дома или вы рассматриваете комбинированное использование с центральным электроснабжением.
• В каком регионе вы проживаете. Для мест, где зимой очень низкая солнечная активность, иногда просто нецелесообразно добывать солнечную энергию в это время года.
• Место под солнечные панели. Не всегда на крыше достаточно места для размещения нужного количества солнечных панелей, чтобы круглый год покрывать все потребности в электричестве.

Оборудование дома солнечными панелями: сколько нужно, из чего состоит комплект и цена

Идея использования солнечной энергии вместо привычных источников электричества становится всё более распространённой и популярной. Причиной для этого стали возможность сэкономить на электроэнергии в будущем и сохранение окружающей среды в её первоначальном виде, а также автономность и общедоступность. Поэтому жители солнечных краёв, которые могут себе позволить установку солнечных панелей, пользуются данной возможностью. А чтобы добиться максимальной эффективности, нужно правильно подобрать оборудование.

Как работают солнечные панели

Для начала стоить понять, как из солнечной энергии получается электрическая. Принцип работы основан на законе фотоэффекта: они улавливают солнечный свет, а кремневый или иной преобразователь испускает электроны, концентрирующиеся в электроэнергию. Сами панели подразделяют на четыре вида:

• Монокристаллические. Изготовлены из самого чистого кремния, имеют наивысший КПД среди других видов солнечных панелей, а именно 17-18%, оптимальная температура – 5-25 градусов Цельсия.
• Поликристаллические. Состоят из пластин, полученных в результате охлаждения кремневого расплава. Имеют КПД около 12%, однако стоят дешевле, чем монокристаллические.
• Плёночные. Из-за своей цены не пользуются популярностью. Изготавливаются на основе теллурида кадмия (их КПД не превышает 10%) или смеси галлия, меди, индия и селена. Их КПД сравним с КПД монокристаллических панелей, однако цена такого удовольствия велика.
• Амфорные. Такие панели изготавливаются из аморфного кремния. Принцип изготовления схож с плёночными панелями, однако время изготовления сильно снижено из-за отсутствия необходимости в выращивании кристаллов кремния. Существует три поколения таких панелей, и последнее достигает максимального КПД 12%. Использование амфорных панелей под вопросом из-за их цены.

Что нужно кроме солнечных батарей

После более детального рассмотрения солнечных панелей и их работы необходимо понять, как именно оборудовать ими дом и что нужно для функционирования данной системы.

Как и было сказано ранее, производство электроэнергии батареями происходит за счёт преобразования солнечной энергии в электрическую. Но чтобы эту энергию можно было использовать, сеть должна включать контроллер заряда и инвертор. Первый нужен для распределения тока по сети и его направления. Есть два вида контроллеров: ШИМ и МРРТ. Разница в способе зарядки элементов электропитания и величине потерь напряжения. Наиболее технологичными являются блоки МРРТ. Инвертор же преобразует постоянное напряжение в переменный ток для его использования. Кроме того, к сети должны быть подключены аккумуляторы, чтобы снабжать дом энергией в ночное время суток или пасмурные дни.

Сколько нужно солнечных панелей

Теперь необходимо понять, сколько же панелей нужно для дома. В данном случае всё зависит от площади жилища и целей, ведь с помощью солнечной энергии можно даже обеспечить дом горячей водой, но для этого потребуется гораздо больше энергии и специальное оборудование. Точной формулы для расчёта затрат нет, поэтому рекомендуется поспрашивать на форумах у тех, кто уже перешёл на данный вид электроснабжения. Если же потребитель решает сам посчитать, сколько панелей ему необходимо, есть обязательные пункты, которые стоит учитывать при расчётах:

• мощность солнечных батарей;
• количество пасмурных дней в месяце;
• к зиме эффективность батарей снижается из-за уменьшения длительности светового дня. Более того, энергии может выделяться настолько мало, что её не будет хватать на обеспечение дома. Стоит подумать об этом заранее;
• энергии должно выделяться на 30-40% больше, чем может потреблять вся электроника в доме. Эта энергия будет запасаться в аккумуляторах;
• при выборе аккумулятора стоит брать тот, объёма которого хватит, чтобы обеспечить дом энергией в течение суток и более без подзарядки, если весь день будет пасмурно;
• при подсчёте потребляемой энергии стоит учесть и потребление оборудования для работы системы. Для полной уверенности нужно добавить 30-40% от получившегося потребления энергии.

Расчет мощности солнечных батарей на квадратный метр

Солнечные батареи получают энергию солнца и преобразуют ее в электроэнергию. Использование дармового ресурса обходится не совсем даром — стоимость оборудования достаточно велика, к тому же комплекс требует обслуживания, замены отработанных элементов, обновления состава. Для того, чтобы не тратить лишних денег, следует заранее определить мощность солнечных батарей, необходимых для обеспечения дома. Для этого надо знать параметры оборудования, какое количество энергии вырабатывает солнечная батарея в течение светового дня, сколько приходится на одну панель и на весь комплекс в целом. Вопрос сложный и емкий, поэтому рассмотрим его по порядку.

Что такое солнечная батарея

Если принято решение установить дома солнечную электростанцию, необходимо иметь точное представление о ее устройстве. В первую очередь, надо знать, что представляют собой солнечные панели и как они работают.

Прежде всего, надо уточнить терминологию. Под названием «солнечные батареи» принято понимать весь комплекс по принятию, преобразованию и накоплению солнечной энергии. Видимые элементы, расположенные на открытых участках (крышах, специальных опорных сооружениях или просто на земной поверхности) — это солнечные панели. Она представляют собой плоскость, составленную из отдельных солнечных элементов. Каждый из них является самостоятельным приемником солнечной энергии, преобразующим ее в электричество. Для этого использован фотоэлектрический эффект, возникающий при освещении полупроводников:

Эффективность солнечных батарей напрямую зависит от размера, типа и количества отдельных элементов, составляющих данный комплект. Один элемент способен выдать определенное, довольно небольшое количество энергии. Однако, объединенные в батарею (подключенные параллельно) и выполненные в виде сплошной принимающей поверхности (панели), они могут обеспечивать энергией определенное количество потребителей. Для пользователя остается лишь выполнить расчет солнечных батарей и определить, сколько нужно приобрести панелей и дополнительного оборудования.

Разновидности

Эффективность и производительность солнечных панелей зависят от конструкции отдельных элементов. Существует несколько разновидностей:

1. Монокристаллические. Изготавливаются из одного монокристалла, выращенного из кремния в определенных условиях. Представляют собой тонкий поперечный срез. КПД составляет 17–22 %. Это самые дорогие и качественные элементы. Внешне выглядят как черные прямоугольники со скошенными краями.
2. Поликристаллические. Разработаны для того, чтобы снизить себестоимость и конечную цену элементов. Изготавливаются из расплава кремния, состоящего из множества кристаллических образований. КПД составляет 12–18 %. Характеристики этих элементов несколько снижены, но и цена более доступная для массового покупателя. Внешне они представляют собой синие прямоугольники.
3. Аморфные элементы. Эти элементы имеют более слабые характеристики, чем моно- или поликристаллические конструкции. Однако, они намного дешевле, что позволяет получить общую мощность аморфных солнечных панелей, не уступающую более производительным конструкциям. Разница только в количестве элементов. Аморфные солнечные батареи изготавливаются из разных материалов, могут быть жесткими или гибкими. Особенностью таких панелей является способность работать в пасмурную погоду, когда освещенность низкая.

Самыми производительными панелями считаются арсенид-галлиевые, но их обычно не учитывают в общей классификации. Они слишком дорогие, поэтому для частных пользователей не доступны.

Кроме этого, существуют одно- и двухсторонние солнечные батареи, способные поглощать свет одной или обеими сторонами. Однако, пока применения двусторонним панелям не найдено, так как для использования одновременно обеих сторон требуется отражающая система. Она сложна в изготовлении и настройке, дешевле использовать большее количество обычных панелей.

Состав комплекта солнечных батарей

Комплект солнечных батарей для дома представляет собой набор оборудования, где сами панели играют роль только приемника и источника энергии. Сами панели, принимая и перерабатывая свет в электрический сигнал, отдают его через контроллер заряда на аккумуляторные батареи. Они соединены с сетевым инвертором — устройством, преобразующим постоянный ток в стабильные переменные 230 В. Инвертор выдает это напряжение на потребителей, а излишки (если они есть) он может отдавать в централизованную сеть. Некоторые комплекты малой мощности работают только на снабжение собственного потребления и в сеть ничего отдать не способны. В европейских странах уже достаточно давно используется схема выдачи в сеть излишков энергии, за что владельцы частной солнечной электростанции получают определенные льготы, скидки или доплаты.

Все оборудование размещается в доме, снаружи только солнечные панели. Для частного дома этого комплекта может хватить даже без дополнительной подпитки из централизованной сети, если расчет количества солнечных батарей и дополнительного оборудования выполнен правильно. Особенностью любого комплекта является возможность увеличения его параметров путем установки дополнительных панелей и увеличения емкости аккумулятора. Поскольку производительность напрямую завязана на площадь освещенной поверхности, суммарный размер панелей определяет возможности всего комплекта.

Вычисляя параметры комплекса, необходимо делать поправку на непостоянство солнечного освещения. Например, в летнее время комплекс выдает в 10 раз меньше энергии, чем летом. Кроме того, погодные условия также вносят свои поправки. Поэтому, определить показатели солнечной электростанции можно только приблизительно, а при расчетах приходится делать большой запас. Максимальной эффективностью обладают крупные солнечные электростанции промышленного назначения, способные питать большие населенные пункты.

После закупки всего необходимо можно подумать и проекте, для которого все это использовать, к примеру, можно соорудить солнечный подогреватель воды для бассейна.

Где купить

Приобрести солнечные панели можно как в специализированном магазине, так и онлайн в Интернет-магазине. Во втором случае, особого внимания заслуживает бюджетный вариант приобретения изделий на сайте Алиэкспресс. Для некоторых панелей есть вариант отгрузки со склада в РФ, их можно получить максимально быстро, для этого при заказе выберите «Доставка из Российской Федерации»:

От чего зависит мощность солнечный батарей

Конструкция гелиобатареи — не единственный фактор, определяющий эксплуатационные показатели комплекса. В процесс вмешиваются внешние факторы, которые уменьшают возможности комплекса. Они воздействуют на работу оборудования поодиночке и сообща, снижая эффективность и уменьшая показатели гелиостанции.

Мощность солнечной батареи — это количество электроэнергии, которое она способна выдать в единицу времени. Это величина конечная, то есть рассчитанная по максимальному значению и имеющая определенный предел. Известно, что солнечная постоянная — 1 кВт на 1 м². Эта величина измерена в определенных условиях, обозначает количество энергии, падающее на земную поверхность в солнечный день при температуре 25° и постоянно вертикальном падении на поверхность. На практике получение полного расчетного объема энергии невозможно.

КПД солнечных панелей ограничен и не превышает 24 %, поэтому максимальной мощностью, полученной от 1 м² принимающей поверхности может быть 0.24 кВт. Это в идеальных условиях и с постоянной коррекцией положения поверхности относительно Солнца. На практике таких условий не бывает. В ситуацию вмешиваются погодные, климатические и сезонные условия. Возможны целые пасмурные недели, длительность светового дня в летний и зимний период существенно отличается.

Кроме этого, температура также влияет на способность солнечных элементов производить энергию — ее выработка значительно падает, как только температура поднимается выше +25°. Это означает, что в ясный летний день, когда мощность солнечных батарей на каждый квадратный метр должна быть максимальной, получить ожидаемый результат не удастся из-за сильного нагрева фотоэлементов. Поэтому, производя расчет солнечной электростанции, надо делать поправки на сезонные условия, длительность дня и прочие природные факторы.

Следующий фактор, который необходимо учесть при выполнении расчета — деградация гелиопанелей. Этот показатель у разных моделей отличается, есть образцы, сохраняющие до 90 % рабочих качеств даже через 20–25 лет эксплуатации. однако, у большинства панелей деградация происходит равномерно и пропорциональна длительности использования.

Кроме этого, расчет количества солнечных панелей необходимо делать с учетом потерь на дополнительном оборудовании — инвертор имеет КПД около 92–96 (и это одна из лучших моделей). Кроме этого, неизбежны потери на АКБ и контроллере, которые достигают 40 % и также снижают общие параметры комплекса. Сами приборы расходуют энергию на питание собственных плат. Поэтому, полный и точный расчет солнечных панелей — задача крайне сложная, требующая экспериментального подтверждения.

Расчет мощности

Рассмотрим подробно, как рассчитать мощность гелиопанелей. Прежде всего, необходимо вычислить свое потребление. Для этого надо сложить потребляемую мощность всех электроприборов, нагревателей, освещения и прочих потребителей. Сделать это непросто, так как придется вспомнить все мелочи, которых оказывается довольно много.

Стоит отметить, что если планируется установить солнечные батареи на дачу, то как правило, такое решение окупится по причине достаточно небольшой требуемой мощности.

Для простоты рассмотрим пример расчета по готовой сумме потребления. Например, есть частный дом, который потребляет в месяц 300 кВт*час. Это означает, что в день потребление составляет 10 кВт*час. Здесь необходимо определить, сколько солнечных панелей, способных вырабатывать в сутки не менее 10 кВт*час энергии, нужно для дома.

Прежде всего, надо определиться с временем работы системы. Даже самые мощные элементы способны принимать энергию только в определенное время суток. Рабочий период называется пиковыми солнечными часами. Их не следует путать с длительностью светового дня, которая гораздо больше. Однако, утренние и вечерние часы в расчет не берутся, так как для оборудования они непродуктивны.

Как правило, учитывается время с 9 до 16 часов. Этот период можно еще сократить, чтобы скорректировать потери от деградации панелей, изношенного оборудования или АКБ. Допустим, рабочее время панелей в сутки составит 5 часов. При потребности в 10 кВт*час, необходимо, чтобы мощность, вырабатываемая панелями была 2 кВт. Руководствуясь этим значением, можно подсчитать, сколько солнечных батарей нужно для обеспечения дома. Для этого надо изучить технические характеристики разных моделей и выбрать наиболее удачные варианты.

Существуют и другие методы. Можно рассчитать мощность по формуле:

где Рсп — мощность панелей, кВт;

Еп — суточное потребление, кВт*час;

К — коэффициент потерь (1.2–1.4);

Ринс — мощность инсоляции на земной поверхности;

Еинс — среднемесячное значение инсоляции (берется в таблицах).

Эта формула дает достаточно корректный результат, но неподготовленному человеку пользоваться ей трудно. Придется искать величины инсоляции, которые различаются по регионам. Для неопытных людей проще всего использовать онлайн-калькулятор, которых в сети довольно много.

Предположим, что мощность панели 100 Вт, чтобы вычислить количество потребуется 2 кВт поделить на 100, т. о. получается, что нам необходимо купить 20 панелей, чтобы обеспечить дом с потреблением 300 кВт*час в месяц бесплатной энергией. Есть маломощные модели, по 50 Вт, пригодные для питания осветительных приборов с низким потреблением, но таких уже понадобится в 2 раза больше. Выбирать устройства необходимо с некоторым запасом, учитывая возможность появления дополнительных потребителей и деградацию оборудования. На практике приходится учитывать также стоимость панелей и условия их работы. Например, если солнечных дней в году мало, оптимальным вариантом станут гибкие модели, хорошо работающие даже в сумерках.

В заключение необходимо напомнить, что самостоятельный расчет мощности — задача трудная даже для профессионалов. Приходится учитывать большое количество факторов, о которых неподготовленный человек даже не имеет представления. Поэтому, лучшим вариантом будет обращение к специалисту, или расчет с помощью онлайн калькуляторе (что несколько хуже).