Что такое солнечная электростанция? Сфера использования, плюсы и минусы

В современном мире существует множество различных способов получения электричества. Если промышленный метод получения электроэнергии является вполне обыденным делом, то солнечная электростанция для дома еще не стала особенно популярной, что объясняется достаточно высокой стоимостью оборудования. Есть ли возможность у солнечной энергии в дальнейшем вытеснить с лидирующих позиций традиционную энергию, получаемую с электростанций? Попробуем разобраться в этом вопросом в частности, оценим плюсы и минусы, а также разберемся с основными особенностями домашних солнечных электростанций.

Солнечная электростанция в промышленных масштабах

Что из себя представляет?

Солнечная электростанция для дачи представляет собой совокупность устройств, которые используют солнечную энергию для преобразования ее в переменный ток. По своей сути, это абсолютно бесплатная энергия, которой можно пользоваться в своих бытовых целях. Солнечные электростанции могут использоваться в качестве альтернативного средства обеспечения электричеством для различных сооружений, торговых комплексов и т.д.

На первый взгляд может показаться, что солнечные электростанции для дома представляют собой достаточно сложную систему, для обустройства которой потребуется немало трудов и затрат. Однако, при более детальном знакомстве с устройством становится понятно, что все устроено достаточно просто. Вот основные элементы стандартной системы, работающей от солнца:

Солнечная панель – одна или несколько.
Устройство, контролирующее мощность заряда.
Накопительные аккумуляторные батареи.
Инвертор.
Это основные компоненты, входящие в любую электростанцию, работающую от солнечных лучей. Конечно, помимо этих элементов есть и другие второстепенные составляющие, вроде различных перемычек, элементов крепежа, разъемов и т.д.

Сфера использования

Существуют системы промышленного назначения, но в большинстве случаев они применяются в бытовых нуждах населения:

Солнечные электростанции для дачи. Такие установки не отличаются особой мощностью, поэтому они более доступны по цене. Объясняется это тем, что на дачном участке находится небольшое количество приборов и прочей техники, которую нужно обеспечивать электричеством.
Домашние солнечные электростанции. В большинстве случаев, такая установка представляет собой совокупность множества солнечных панелей, которые устанавливаются на больших коттеджах и частных домах. Аккумуляторы для этих солнечных электростанций отличаются большей емкостью, что делает систему намного мощнее дачных аналогов.

Как это работает?

Многие люди, слабо знакомые с устройством таких установок, спрашивают – как же работает солнечная электростанция? Итак, принцип работы следующий. Основой являются солнечные лучи, которые поступают на специальные панели, которые преобразуют их в постоянный ток. Большая часть этого тока затем передается на аккумуляторы, ведь напрямую от панелей могут питаться лишь незначительные приборы, вроде часов, калькуляторов и т.д.

Специальное контролирующее устройство регулирует уровень заряда аккумуляторной батареи, чтобы она не разряжалась и не перезаряжалась. Есть варианты с силовым диодом, что конечно делает установку более доступной по цене, но тогда вам самим придется контролировать состояние АКБ.

Накопительные аккумуляторные батареи обеспечивают электричеством не все устройства, а лишь те, которые обладают блоками питания на 12 и 24 Вт. К таким агрегатам относятся ноутбуки, системные блоки и прочая компьютерная техника.

Что касается остальной бытовой техники, вроде стиральных машин и холодильников, то за их питание отвечает инвертор. Данное устройство преобразует постоянный ток в переменный, от которого и работает большинство приборов, ведь его мощность составляет привычные всем нам 220 Вт.

Преимущества и недостатки

Не существует абсолютно идеальной системы или устройства, поэтому домашние солнечные электростанции также имеют свои плюсы и минусы.

Вот основные преимущества:

  1. Использовать такие панели можно практически в любой точке мира. Естественно, регионы, где уровень солнечной активности небольшой, менее приспособлены под использование подобных установок.
  2. Солнечный свет абсолютно безопасен и, что немаловажно, бесплатен.
  3. Строительство солнечной электростанции может окупиться уже через несколько лет.
  4. Высокий эксплуатационный срок.
  5. Абсолютно автономно работающая система электроснабжения на солнечных батареях.
  6. Система стабильна, поэтому перепады напряжения исключены.

Есть и свои недостатки:

  1. Первоначальные затраты достаточно высоки.
  2. Солнечная автономная электростанция может вырабатывать электричество только тогда, когда солнечные лучи попадают на панели устройства. Иными словами, когда солнца нет, т.е. ночью или в дождливую погоду, выработка энергии прекращается.
  3. За установкой требуется периодический уход, в том числе и очищение от грязи и пыли.

Если рассматривать с точки зрения выгоды в перспективе, то монтаж солнечной электростанции для дома выглядит очень целесообразным мероприятием, ведь цена на энергоресурсы постоянно увеличивается.

Расчет стоимости

Перечисляя плюсы и минусы, которыми обладают автономные электростанции, использующие солнечные лучи для получения энергии, мы в числе прочего сказали о высокой стоимости таких установок. Именно поэтому, чтобы приблизительно знать уровень предполагаемых затрат, необходимо произвести расчет солнечной электростанции в плане ее стоимости.

Для этого нужно учитывать следующие моменты:

  • Среднее значение потребности всей семьи в электричестве за один расчетный день.
  • Показатель максимальной мощности всех электрических приборов, которые включены в сеть одновременно.
  • Также нужно знать о том периоде, на который потребуется запас энергии.

Предположим, что семья состоит из трех человек:

  1. Согласно данным, которые есть в счетах за электроэнергию, среднее потребление электричества составляет 150 кВт в месяц, т.е. в день уходит 5 кВт.
  2. Каждый день в семье включены: компьютер (1,1 кВт), холодильник (230 Вт), телевизор (90 Вт), чайник (1,2 кВт), а также четыре лампочки по 10 Вт каждая. Получается 2660 Вт в день.
  3. Дополнительной статье расхода будет покупка накопительных аккумуляторных батарей. Лучше брать АКБ, рассчитанные на 12 часов.

Расчет будет следующим:

  • Определяем количество панелей. Делим суточное потребление энергии на среднюю продолжительность работы всех приборов за одни сутки: 5000 Вт/8 часов = 625 Вт в час. Производительность панелей разная – от 150 до 300 Вт, поэтому рассчитывать придется индивидуально. Если приобретаете 200 ватные панели, то расчет такой: 625/200 = 3,125. Округляем до 4 – такое количество панелей нам понадобится.
  • Число аккумуляторов. Предположим, что станция работает на АКБ мощностью 12В и емкостью в 200 Ампер в час. Делим 5000 Вт на 12В = 417 А/ч. Далее делим 417 на 200 = 2,085. Округляем до 3 – такое количество АКБ нам понадобится.
  • Тип инвертора зависит от того, сколько всего потребляется энергии в день теми приборами, которые включены в сеть одновременно. Мы выяснили, что этот показатель равен 2660 Вт, т.е. инвертор должен обладать минимальной нагрузкой в 3000 Вт.
  • Контролирующее устройство. Нужно разделить суммарную мощность панелей на напряжение АКБ. Если мы приобрели АКБ на 24В, то расчет будет следующим: 625 Вт/24В = 26 Ампер. Для лучшей работы системы лучше приобрести более мощный контроллер – порядка 30 А.

Если вы не хотите утруждать себя всеми этими вычислениями, вы можете довериться специалистам компаний, реализующих данные установки. Другое дело, если вы осуществляете монтаж и сборку системы собственноручно, то тогда вам все придется вычислять самому.

Правила установки

Монтаж системы, получающей энергию от солнца, нужно осуществлять по определенным правилам:

  • Зимой на панели будет падать снег, поэтому нужно либо вовремя очищать их, либо ставить панели под большим наклоном.
  • Монтаж солнечных панелей следует производить на самой солнечной стороне дома.
  • Кстати о наклоне. Для Северного полушария равен примерно 60 градусам, а азимут должен составлять 180 градусов в южную сторону.
  • Между панелями следует оставлять определенное пространство.

Схема солнечной электростанции

Разновидности систем

До этого момента мы рассматривали стационарные типы систем, т.е. предназначенные для зданий и иных сооружений. Но бывают ситуации, когда электроэнергия нужна вдали от дома, когда человек отправляется в поход или путешествие. В таком случае, ему поможет портативная солнечная электростанция, которая обладает достаточно компактными размерами.

Такая мини солнечная электростанция может обеспечить питанием несколько мобильных телефонов, планшет и прочие приборы, для которых не требуется большое электропитание. Такие системы имеют преимущественно те же плюсы и минусы, что и описываемые ранее установки, но надо отметить некоторые отличия:

  • Мобильные солнечные электростанции обладают меньшим эксплуатационным сроком – порядка 5 лет. Объясняется это тем, что солнечные лучи буквально выжигают кремниевый слой панелей, да и осадки играют свою роль.
  • Походная электростанция обладает недостаточной мощностью. В среднем, устройство может обеспечить мощностью всего в 300 Вт.
  • Высокая стоимость также может отпугнуть вероятных покупателей, ведь многие ставят под сомнение, что покупка может себя окупить в дальнейшем.

Существует также гибридная солнечная электростанция, которая сочетает в себе не только энергию солнца, но и энергию, получаемую от ветра. Это оказывается очень эффективным именно в качестве круглогодичного использования, ведь зимой солнца практически нет, а вот сила ветра может оказаться достаточно высокой. Именно такая компенсация солнечной энергии с помощью энергии ветра и позволяет обеспечивать дом постоянным электричеством.

Вывод

Строительство солнечных электростанций безусловно может оказаться делом прибыльным, но только в качестве отдаленной перспективы. Дело в том, что стоимость готовой установки, учитывая цену за комплект, монтаж, а также другие нюансы, может составлять от 70 тысяч и до одного миллиона рублей. Есть альтернатива – солнечная электростанция своими руками, но и здесь придется заплатить за все основные элементы. Экономия может заключаться лишь в том, что вы сами осуществляете установку и прочие работы.

В целом, оценив все плюсы и минусы, можно сделать один вывод – если вы обладаете достаточной суммой, то покупка вполне может себя оправдать. Естественно, мы говорим о людях, живущих в своих частных домах, которые могут сделать себя полностью независимыми от тарифов на электроэнергию, обеспечивая себя ею самостоятельно.