Перевести дом на солнечную энергию

Перевести на солнечную энергию дом в Калининграде — на личном опыте

Сергей Рыжиков рассказал в блоге о том, как перевел свой дом на потребление солнечной энергии: выбор оборудования, эффективность этой системы и подключение к городской сети как к неограниченному аккумулятору.

18 фото и много букв via vc.ru

Сегодня исполняется год, как я сделал солнечную электростанцию, научился обеспечивать себя электричеством и даже отдавать излишки в городскую электросеть и официально крутить счетчик в обратную сторону. Говорят, у меня первый в стране частный дом, который делится излишками энергии с соседями.

Однажды в Facebook в комментариях под интересной статьей Александра Чачавы про его опыт работы с Tesla я упомянул про солнечную электростанцию. Оказалось, что это многим интересно, и меня попросили поделиться опытом — делюсь. Мне казалось, что писать будет особенно не о чем и статья получится короткой. Но получилось много букв, картинок и ссылок.

Идея жить на солнечной энергии

Я решил сделать в своем доме солнечную электростанцию и научиться полностью обеспечивать себя электричеством. Плана сэкономить или заработать, как это делают немцы, я себе не ставил. Мне просто понравилась идея жить на солнечной энергии, ну и проект показался интересным.

Мой дом находится в городе. Перебоев с электричеством не случается, ну или крайне редко, необходимости в резервном генераторе нет. Но ведь интересно попробовать: может ли дом жить полностью автономно на солнечной энергии в нашей полосе. Начал собирать информацию. Моя жена, кажется, еще не верила до конца, что я это все серьезно затеваю. Да и я не знал, что из этого может получиться толк.

Первые поиски не дали много сведений. Живых проектов в России очень мало. Кто-то что-то делает, но это только дополнительные источники питания и на нескольких панелях. Солнечные электростанции создают в основном компании или госструктуры — частных проектов в стране очень мало. Много проектов в Украине, но это гораздо южнее и солнечнее.

В поездках по Германии я видел много домов с солнечными панелями на крышах. Сестра моей жены, Юлия, замужем за немцем и живет в Берлине. Ее муж, Кристоф, — предприниматель, он занимается альтернативной энергетикой. У Кристофа я подробно разузнал, как это все устроено в Германии. Оказалось, что немцы чаще всего делают солнечные электростанции для выгоды: они просто зарабатывают на государстве, которое платит особый высокий тариф за выработку солнечного электричества. В банках даже были кредитные линии под такие проекты. Я сделал для себя главный вывод: на широте Калининграда можно обеспечивать себя солнечной энергией — и начал подбирать оборудование.

Выбор оборудования

Для реализации проекта в Калининграде я выбрал компанию «АЭС-Центр». Их сайт оказался на «Битриксе»: я давно уже заметил, что это хороший индикатор адекватности руководства. Кстати, совершенно не ошибся: ребята оказались профессиональными и честными, а, когда евро в конце прошлого года пошел в гору, они сами предложили зафиксировать низкий курс для завершения проекта. Спасибо Виктору Фетисову, директору компании «АЭС-Центр» за терпение в работе со мной.

Обычная схема подключения солнечной электростанции выглядит так: пластина + инвертор = электричество.

Но эта схема не обеспечивает полной автономии: в ночное время электричество потребляется из городской сети, а днем избыток электричества скидывается в городскую сеть. Нет аккумуляторов для бесперебойной работы только на солнечной энергии. Но я еще вернусь в своем рассказе к этой схеме как к одной из самых выгодных и простых в реализации.

Так как я хотел перевести дом полностью на солнечную энергию, к схеме добавились аккумуляторы и контроллер.

В процессе проектирования обсуждалось много разных схем включения электростанции в домашнюю сеть. Некоторых из них мне показались совсем неудобными для урбанизированного человека. Я выбирал вариант подключения, который был бы совершенно незаметен для семьи, чтобы они вообще не должны были задумываться, откуда в розетке электричество и есть ли сейчас солнце.

Солнечные батареи подключаются к инвертору, который из постоянного напряжения делает переменные 220В. Инвертор подключается к контроллеру, который выполняет ключевую распределительную роль: к нему подключается инвертор от солнечных батарей, аккумуляторные батареи и городской электрический кабель. И именно контроллер выдает в дом 220В для использования. В общем, подключаем все запчасти к контроллеру, и пусть уже он думает, где брать электричество.

Логика работы такая. Если есть достаточное солнце, контроллер использует солнце; если солнца нет или недостаточно, он добирает электричество из аккумуляторов; если они пусты — подключает городской источник электричества. Если солнца больше, чем нужно дому, контроллер направляет электричество на зарядку аккумуляторов. Если они заряжены, он направляет излишки электричества в город. В город? Этот вопрос я на тот момент отложил. Фетисов сказал мне: «Подключиться к городу нереально, так что будем выкидывать излишки, не парься».

Так получилась схема подключения. Дальше нужно было определиться с мощностью солнечной электростанции и числом солнечных батареи. Сколько брать пластин?

Дом в среднем потребляет 8–10 кВт⋅ч в день — эта цифра вычислена делением среднего счета за несколько месяцев на 30. Не очень точный метод, но его достаточно, чтобы прикинуть, что столько энергии солнечная батарея должна бы выдавать за светлое время суток.

Фетисов предложил мне ограничиться 10 пластинами из расчета, что мы будем выдавать 2,5 кВт⋅ч в солнечный день и заряжаться 4–5 часов. Но тут я засомневался. Очевидно, что выработка солнечной энергии напрямую зависит от погоды, от угла наклона пластин к солнцу и от КПД самих батарей. Поворачивать пластины я не смогу, просто прикреплю их к крыше на южном склоне. Солнце в течение года тоже гуляет по высоте и наклону, погода частенько пасмурная… В общем, я не придумал ничего лучше, как увеличить число пластин до 20 с запасом в два раза от расчетного. И это, как показал потом опыт, было правильное решение.

Итак, я выбрал 20 пластин. Разместить получилось 8 на южном склоне, 2 на юго-востоке и 10 на восточном склоне. Можно было на западном, но я выбрал восток — решил, что утром больше солнца и если аккумуляторы за ночь разрядились, то зарядка начнется быстрее.

Потом начал выбирать производителя солнечных батарей. Солнечные батареи бывают двух типов: монокристаллы и поликристаллы. Они также отличаются качеством произодства. Лучший — Grade A. Монокристаллы лучше работают в пасмурную погоду. Лидер рынка — китайская компания Yingli, они производят больше всего пластин в мире.

Я честно пытался найти российские пластины: я же видел, что на космических станциях стоят наши, производства НПП «Квант». Но их сайт на тот момент был ужасным, информацию я получить не смог, найти поставщиков — тоже. Также я отверг все польские и немецкие варианты: они оказались из китайского кремния или недостаточно эффективными. А кроме кремния, в пластинах ничего умного нет.

После изучения кучи обзоров я выбрал Yingli YL270C-30b монокристалы Grade A с КПД 17,2%. Увеличение числа пластин привело к увеличению инвертора. С ним я долго не выбирал — по совету Кристофа и Виктора я выбрал лидера немецкого рынка, компанию SMA и устройство Sunny Boy 5000TL.

Следующий шаг — контроллер, штука большая и сложная. По сути, все программирование логики работы дома на солнце находится в ней. С производителем я уже определился — это компания SMA. Первым вариантом, который мне предложили, была модель SUNNY ISLAND 6.0H. 6 кВт – это пиковая нагрузка, которую устройство может держать, кажется, минут 30. А нормальная нагрузка для нее — порядка 4 кВт. Как понять, достаточно этого для дома или нет?

Принялся считать пиковое потребление в доме. Я давно перевел весь дом на диодные лампы, то есть освещение потребляет очень мало: если везде включить свет — будет максимум 500 Вт. Далее большие потребители: электрический чайник 2 кВт, электроплита 2 кВт, стиральная машина и сушилка — по 1 кВт.

Я хотел, чтобы семья не задумывалась о потреблении и жила как на городоском электичестве. Как ни крути, получалось, что утром мы можем поставить новую стирку, то, что достигалось за ночь, закинуть в сушилку, и одновременно готовить завтрак и кипятить воду для кофе. Это не очень частый сценарий, но вполне возможный. Будет не очень хорошо, если дом в этот момент аварийно отключится. Я опять подстраховался и взял модель SUNNY ISLAND 8.0H на 8 кВт в пике и 6 кВт в рабочем режиме. Пока еще дом ни разу не выключился аварийно из-за пикового потребления.

С аккумуляторами была та еще головоломка. Я опять изучил несколько обзоров, графики живучести и списки производителей. Помогли мои консультанты — выбрал гелевые аккумуляторы фирмы MHB модель MNG200-12.

Мое потребление — 8–10 кВт⋅ч в день. Я решил взять аккумуляторы из расчета на два дня без выработки солнца. Признаться, я тогда упустил один очень важный показатель. Долговечность аккумулятора напрямую зависит от глубины разрядки: если разряжать его не более чем на 30%, то проживут они 1800 циклов, это примерно пять лет. Но если разряжать на 100%, они проживут всего 350 циклов — считай, год, — а это совсем немного.

Подключил восемь аккумуляторов, и они накапливают примерно 20 кВт⋅ч. Уже после запуска всего проекта у меня перегорел предохранитель перед домом, и мы узнали об этом только через два дня. Так что расчет на автономное питание на два дня оправдался. А вот накопление при 30% зарядке обеспечивает всего 5–6 кВт⋅ч, что потом явно окажется недостаточным для эффективной работы в полностью автономном режиме.

Нужно отметить, что проблема накопления солнечной энергии вообще сейчас одна из самых сложных и дорогих в решении. Многие слышали про проект Элона Маска с аккумуляторами — если его аккумуляторы реально будут жить десять лет при 100% перезарядке, это будет прекрасно, мне бы хватило трех таких. Но я пока не нашел никакой информации про число циклов.

В августе схема подключения была готова и оборудование выбрано. К сборке станции «АЭС-Центр» приступил в октябре, работа шла почти месяц. Приехали ребята с альпинистским оборудованием, забрались на крышу и начали монтаж.

Внутри дома я выделил место на чердаке. Там установили контроллер, инвертор и противопожарный шкаф для аккумуляторов. Я попросил поставить автоматическую систему пожаротушения и систему принудительной вентиляции с датчиком. Также у меня есть рубильник, с которым я могу махом переключить весь дом на городскую линию и полностью обесточить солнечную электростанцию. Подстраховался.

Когда все было смонтировано, в один день мы переключили рубильник, и дом отключился от городской электросети и подключился к солнечной электрической станции.

Первый опыт

Итак, большую часть года я обеспечиваю себя солнечной энергией с большим запасом. Вот май 2015 года. За месяц я выработал 745 кВт⋅ч, потребил 300 кВт⋅ч. Больше 0,5 мегаватта в плюс.

12

Как видите, в солнечный день станция выдает примерно 30–35 кВт⋅ч, а потребляю я не больше 10 кВт⋅ч. То есть летом я вырабатываю 300% необходимой мне энергии. Так выглядит график солнечного дня 6 июня 2015 года. Станция начинает давать энергию уже в семь утра. Пиковая выработка 4+ кВт⋅ч, и до 19 часов вечера работает генерация.

Я пишу эту статью 29 ноября. Сегодня был пасмурный день, низкие облака. Выработка составила всего 4 кВт⋅ч — примерно 50% от необходимой мне энергии.

А вот весь ноябрь этого года. Я смог себя обеспечить себя солнечной энергией всего на 40%.

Весь год выглядит вот так. В данных за август ошибка: у меня барахлил интернет, пока мы были в отпуске, и данные не засчитались. Но выработка была лучше июля.

Как видите, я обеспечиваю себя на 100% весь год, кроме четырех месяцев — с ноября по февраль. В это время обеспечение составляет 30–70%.

Подключение к городской электросети

Основная выработка солнечной энергии приходится на середину дня, а основное потребление — на утро и вечер. В течение года максимум генерации приходится на лето, зимой генерация минимальная.

Накапливать солнечную энергию сложно и дорого. Даже в течение дня излишек энергии некуда накапливать — не говорю уже о том, чтобы накопить на зиму.

Первоначально мы запрограммировали контроллер таким образом, чтобы он для дома брал энергию или от солнца или от аккумуляторов при разрядке не больше 40%. В зимний период такой режим работы оказался крайне неэффективным, да и летом он был не самым оптимальным. Я терял электроэнергию днем, гонял батареи лишними циклами.

И в этот момент я как-то физически осознал, насколько важна проблема с накоплением энергии. Но пока она не была решена, я решил, что нужно попробовать подключиться к городской сети и научиться крутить счетчик в обе стороны.

Подключение к городской сети позволяет использовать город как неограниченный аккумулятор. Любой излишек в любое время скидывать в него и при необходимости забирать обратно.

Я опубликовал в своем Facebook просьбу познакомить меня с кем-нибудь из электросвязи — и, о чудо, мне дали директора филиала «Янтарьэнерго», Леонида Александровича Михайлова. Я пошел к нему с просьбой подключить мою солнечную электростанцию к городской электросети и разрешить крутить счетчик в обратном направлении, когда я отдаю энергию городу.

Леонид Александрович — прекрасный человек и профессионал. Внимательно выслушал меня, понял, с чем я пришел, удивился проекту — и захотел мне помочь! Причем сразу объяснил, что будет сложно, структура большая, задача новая, но стоит попробовать. Я написал заявление на подключение и стал ждать. Леонид Александрович неоднократно звонил мне, объяснял, на какой стадии сейчас находится вопрос. Такое внимательное отношение редко встретишь со стороны коммерческих структур, а для большой госкорпорации это вообще удивительно. Когда дело дошло до энергосбыта, я познакомился с еще одним прекрасным человеком, Алексеем Капыловым. Он тоже приложил все усилия, чтобы подключить меня к городской сети.

Всего пять месяцев ушло на выработку технических условий по подключению, и вот в августе на пороге моего дома появилась целая бригада «Янтарьэнерго». Они сняли старый счетчик и подключили крутиться в обе стороны новый, сертифицированный.

Как выяснилось, переток в городскую сеть выполняется очень просто. В городской сети напряжение 220В. Мой контроллер отдает излишки энергии в сеть с напряжением больше 220В (237В, кажется), и электрончики перетекают из моей сети в городскую, как вода в сообщающихся сосудах. Оказалось, что не нужно менять оборудование на подстанциях или вообще в городской сети (город может принимать энергию!). Просто поставили новый счетчик и размыкатель — защита на случай аварийных отключений.

Представьте себе сцену: восемь мужиков стоят перед домом и ждут — и принимаются громко радоваться и шуметь, когда после подключения к городу счетчик закрутился в обратную сторону.

Мне сказали, что у меня первый дом в России, который официально скидывает электроэнергию в городские сети. Странно, конечно, если это так — но и радостно. Надеюсь, что мои технические условия пригодятся и позволят подключать других значительно проще.

Пока еще нет утвержденных тарифов на покупку энергии у таких, как я, к тому же все это монополии, поэтому утверждать тарифы сложно. Но я и не жду, что мне кто-то заплатит. Самое главное для меня случилось: счетчик крутится в обе стороны, и город стал моим вторым аккумулятором. Еще раз хочу сказать спасибо Михайлову Леониду Александровичу. Прямо вот очень круто, что вы есть.

Из текущих проблем с подключеним к городской сети пока остался только курьезный момент: я не могу занести в учетную систему энергосбыта актуальное значение счетчика. В акте на подключение в конце августа у меня было указано число 14011. Через пару месяцев уже было 13350, что говорит о том, что я генерировал энергии больше, чем потреблял. Но учетный софт не понимает уменьшения, и мне приходится пока вводить первоначальное значение счетчика, чтобы получать нулевые счета за электричество. Ну и счета еще не приходят с нулем, какая-то автоматика выставляет про запас. Тут есть, над чем работать.

Оптимальная конфигурация

Возможность подключения к городской сети принципиально меняет стратегию проектирования солнечной электростанции.

После подключения к городской сети мы перепрограммировали контроллер. Теперь я не использую аккумуляторы для накопления солнечной энергии — избыток солнца сразу скидывается в городскую сеть. Когда солнца не хватает, энергия берется из городской сети. Аккумуляторы используются только на случай аварийных отключений электроэнергии. В таком режиме ожидания они спокойно проработают 20 лет и не потребуют замены.

Оптимальная конфигурация при наличии технических условий подключения к городской сети будет включать в себя всего два компонента: солнечные панели и инвертор. Этого, по идее, достаточно, чтобы сделать солнечную электростанцию и жить на солнечной энергии. Инвертор сам умеет устраивать переток в городскую сеть. Весь проект получится на 50–60% дешевле, соответственно, окупаемость проекта значительно ускорится. У такого подключения будет только один недостаток — он не будет обеспечивать дом бесперебойным и резервным энергоснабжением. Но в городской сети это, возможно, не так важно.

Экономическая рентабельность

Меня неоднократно спрашивали, окупится когда-то мой проект или нет. Думаю, именно мой проект полностью не окупится никогда: он был сделан не для экономии, к тому же я местами сильно перестраховался от нехватки опыта. Хотя по старому курсу покупки и в условиях подключения к городу у него есть шанс окупиться за десять лет.

Солнечные батареи рассчитаны на десятилетия. Потеря эффективности с возрастом незначительная, надо только не забывать их протирать — я делаю это раз в год. Гарантия на все оборудование — тоже лет десять. Аккумуляторы я научился использовать экономно благодаря подключению к городу.

Уверен, что можно организовать экономически рентабельное подключение, особенно если скидывать энергию в город. Панели и инвертор — вот и все, что нужно. Пять-семь лет — вполне достижимый цикл окупаемости.

Возможно, в будущем появятся более эффективные солнечные пластины или более надежные аккумуляторы. Я также уверен, что появятся готовые наборы для перевода дома на солнечную энергетику и можно будет осуществить такой проект значительно дешевле и быстрее.

В завершение

У меня теперь есть новая привычка: в командировках я открываю мобильное приложение, чтобы узнать, был ли день в Калининграде солнечным. По выработке солнечной энергии и графику я уже представляю, было ли небо безоблачным, с редкими облаками или шел дождь. В момент публикации этой статьи на улице солнечно и дом работает в плюс на 1,8 кВт. Минус в данном случае означает плюс.

Спасибо моей любимой жене за терпение — я испытывал его неоднократно. Особенно круто было зимой после подключения: я был в командировке, перегорел предохранитель на улице, и дом, проработав два дня на аккумуляторах, выключился в два часа ночи при −20 градусах мороза.

Мне нравится, что мой дом работает на солнце и я больше отдаю энергии, чем потребляю. Возможно, это вообще главный принцип, которым нужно руководствоваться по жизни.

Занимаюсь этой темой довольно серьезно.
Лиферами не интересовались? могу немного помочь.

Мой зоопарк.

ФОРМАЛИН

Подозрение на: оффтоп  Статья #2 дезинформационного кодекса  Выполненное действие: пользователь предупрежден  Погрешность принятого решения: 1%

Это сообщение отредактировал system - 1.12.2015 - 12:12

Реклама или рассказ о том как я потратил лишние деньги....?

Это сообщение отредактировал igorv4 - 1.12.2015 - 08:56

Дополни ещё все это сметой, сколько стоит такая автономия

ну таки денег сколько затрачено???

Это все конечно хорошо, но где деньги то? Ммм? Сколько стоит то все это?