Постійне здорожчання «комуналки» змушує багатьох українців всерйоз задуматися про «енергонезалежність» своїх осель. Один з найбільш поширених способів добитися такої незалежності — встановити сонячні батареї на даху будинку або гаража. «Апостроф» з’ясував, що потрібно, щоб оснастити своє житло міні-електростанцією, скільки це буде коштувати, чи вийде заощадити гроші, і чи можна на цьому ще й трохи заробити.
Головне — панелі
Протягом останніх років сонячна енергетика в Україні переживає бурхливе зростання. Причому йдеться не лише про великі станції, які виробляють енергію в промислових масштабах, але й про маленькі домашні, яких в країні налічується вже понад 35 тисяч.
І їхня кількість продовжує збільшуватися. Багато українських родин сьогодні розглядають можливість бути не тільки споживачами, але і виробниками енергії, яку можна продавати, отримуючи за це непоганий дохід.
Що ж являє собою домашня сонячна електростанція? Вона складається з трьох основних елементів. Перший — це сонячні панелі, які виробляють електричний струм. Цей струм сильно відрізняється від того, на який розраховані наші побутові прилади. Він постійний, і до того ж його напруга постійно змінюється залежно від того, наскільки освітленою є поверхня панелі. А вночі така станція практично енергії не виробляє.
Панелі є найбільшою частиною електростанції, як за розміром, так і за ціною. Перш ніж братися за створення станції, майбутнім енергетикам варто з’ясувати, скільки вони мають поверхонь, які можна покрити сонячними панелями. Такими поверхнями можуть бути дахи будинку, гаража, повітки чи інших споруд, навіси тощо. Чим більшу площу можна зайняти під панелі, тим більшу потужність матиме майбутня станція. Наприклад, для станції з максимальною потужністю 5 кіловат потрібно 30 квадратних метрів панелей.
Максимальна дозволена законом потужність приватної електростанції складає 30 кіловат. Відповідно, для того, щоб створити таку станцію, потрібно знайти як мінімум 180 квадратних метрів площі під панелі.
Вартість сонячних панелей обчислюється в залежності не від їхньої площі, а від потужності струму, який вони можуть виробляти. За словами директора компанії Solar-Tech Павла Богдана, ціна панелей знаходиться в межах 350-400 доларів за кіловат встановленої потужності. Це — коли йдеться про китайських виробників, які контролюють близько 80% світового ринку. Присутні на ринку також і європейські виробники. Їхня продукція обходиться споживачам дещо більше — близько 500 доларів за кіловат. Проте надто великої різниці між цими виробами немає. Сонячні панелі не мають рухомих частин, всі працюють на одному принципі, і термін їхньої експлуатації складає десятки років.
При підготовці до створення власної електростанції варто передбачити деякий запас по потужності панелей. Це пов’язано з тим, що з часом вони дещо деградують, і кількість струму, який вони виробляють, знижується. Протягом перших п’яти років роботи це зниження майже непомітне, але пізніше воно прискорюється, хоча все одно не становить значної величини. Більшість виробників гарантує, що через 12 років панелі будуть утримувати 90% своєї початкової потужності, а через 25 років — 80%.
Тож, якщо власник розраховує на тривалу експлуатацію своєї станції і хоче, щоб через чверть століття вона ще була здатна видавати 30 кіловат потужності, йому варто одразу встановити панелі загальною потужністю 36-40 кіловат. Це дасть можливість скомпенсувати майбутнє поступове зниження генерації. Або можна передбачити можливість встановлення в майбутньому додаткових панелей, які дозволять скомпенсувати втрати.
«Крім того, якщо станція розрахована рівно на 30 кіловат, то вона працює на повну потужність практично тільки в погожі літні дні з 12.00 до 14.00, коли сонячне випромінювання є найбільшим, — пояснює Павло Богдан.- Решту часу вона даватиме меншу потужність. В той же час, станція, яка має хороший запас потужності, виходить на 30 кіловат зранку і працює на цьому рівні майже цілий день, формуючи досить значні прибутки для власників. Також така станція може працювати на максимально дозволеній потужності в хмарну погоду. Звичайно, в розпал дня така станція дає потужність більше 30 кіловат, що заборонено законом. Проте вона все одно не зможе вийти за рамки дозволеної потужності, оскільки інвертор налаштований таким чином, що не пропускає в мережу більше 30 кіловат».
Не як у Європі
Тож інвертор є другим найголовнішим елементом домашньої електростанції. Його завдання — перетворення струму, що виробляється панелями, і управління його використанням.
Необхідність цього приладу пов’язана з тим, що струм, який виробляють сонячні панелі, одразу використовувати не можна. Як уже было сказано, це — постійний струм, напруга якого, до того ж, весь час змінюється залежно від рівня освітленості панелей. Тому кожна хмарка, що пропливає над дахом, на якому стоять панелі, одразу спричиняє зменшення генерації.
Ось для того, щоб перетворити цю «неякісну» електрику в звичний для електромереж змінний струм напругою 220 Вольт і частотою 50 Герц і потрібен інвертор.
Окрім перетворення струму, він також здійснює його розподіл між споживачами. Його автоматика налаштована таким чином, що в першу чергу подає енергію на поточні потреби домогосподарства — роботу побутових приладів, освітлення тощо. А коли потужність станції виходить на рівень вищий, ніж це наразі потрібно в господарстві, то надлишок енергії інвертор подає в зовнішню електромережу.
Інвертори, які встановлюються на домашні електростанції, виробляються в різних країнах. Традиційно високу якість пропонують європейські виробники. Проте останнім часом їх стрімко наздоганяють китайці.
«Європейські інвертори, хоча і володіють досить широкими можливостями, проте і пред’являють високі вимоги до стабільності мережі, — говорить Павло Богдан. — І в разі різких коливань, які є досить звичною справою для України, вони просто вимикаються. В той же час китайці останнім часом пропонують техніку, яка чудово підлаштовується до наших нестабільних мереж і стабільно в них працює».
Крім того, деякі китайські виробники пропонують додаткові можливості, такі, як, наприклад, включення в домашню мережу дизель-генератора, який допомагає покрити потреби домогосподарств в енергії в ті моменти , коли потужності сонячних панелей не вистачає.
У ланцюжку між панеллю і інвертором також може бути присутнім акумулятор, який дозволяє накопичити трохи електрики в періоди, коли її виробляється більше, ніж споживається, і, відповідно, використовувати під час зниженого вироблення. Однак акумуляторні батареї поки занадто дороги — в кошторисі сонячної електростанції їхня вартість приблизно вдвічі вище, ніж панелей.
Рахуємо кіловатти
Звичайно, для того щоб продати енергію державі за «зеленим» тарифом, треба її обліковувати. Для цього потрібен третій важливий елемент системи — двонаправлений лічильник, який здатен рахувати як енергію, яку споживає домогосподарство з загальної мережі, так і ту, яку виробляє домашня електростанція і подає в мережу на продаж. Ці функції здатні виконувати сучасні лічильники, які можна запрограмувати для роботи у двох напрямках.
Необхідність встановлення двонаправленого лічильника обумовлена тим, що обладнаний власною електростанцією будинок не завжди виступає джерелом енергії. З настанням вечора потужність електростанції починає знижуватися, і вночі вона практично вимикається, В той же час, потреба в електриці нікуди не зникає: люди продовжують користуватися світлом, побутовими приладами, гаджетами тощо.
Тому, як правило, вдень домогосподарство є виробником і продавцем енергії, а вночі стає її споживачем і покупцем. Лічильник акуратно підраховує вироблену і спожиту енергію. І в кінці місяця підбиває баланс, на основі якого власникам будинку виставляється рахунок. Якщо, наприклад, будинок за місяць виробив 1000 кіловат-годин енергії, а спожив 500 кіловат-годин, то держава заплатить власникам за 500 зайвих кіловат-годин. Якщо навпаки, то вже власники повинні будуть заплатити державі.
На практиці, як правило, виходить так, що влітку виробництво енергії перевищує споживання, і власники станції отримують дохід. Взимку споживання енергії значно зростає, а виробництво через скорочення тривалості дня знижується. І тоді господарі опиняються «в мінусі» і мають заплатити за частину енергії, яку вони взяли з мережі. Знаючи про це, власники електростанцій відкладають влітку частину своїх доходів для того, щоб витратити їх взимку на оплату енергії. Але, якщо порахувати в цілому за рік, електростанція великої потужності дає суттєвий прибуток.
За нинішніми цінами, прибуток від електростанції потужністю 30 кіловат може складати 5500-6000 доларів на рік. Таким чином витрачені на її будівництво 15-18 тисяч доларів окуповуються приблизно за три роки.
В той же час серед власників будинків набирає популярності практика будівництва невеличких станцій, потужністю 3-5 кіловат, для забезпечення власних енергетичних потреб. Така електростанція коштує набагато дешевше — близько 4 тисяч доларів. Для неї потрібно 30 квадратних метрів сонячних панелей, які досить легко розмістити на даху будинку.
«Припустимо, що будинок споживає в середньому 300 кіловат-годин на місяць. Це — 3600 кіловат-годин на рік, — говорить Павло Богдан. — Таким чином домовласник за рік витрачає на електроенергію близько 6 тисяч гривень (якщо рахувати за тарифом 1,68 за кіловат-годину). Станція потужністю 5 кіловат дає на рік близько 6000 кіловат-годин енергії. 3600 йдуть на власні потреби. Залишаються 2400 кіловат-годин на продаж. За них власник отримає близько 10 тисяч гривень. Плюс 6 тисяч гривень економії на сплаті за електрику. Таким чином господарі отримують додатково 16 тисяч гривень, за які можна оплатити взимку газ чи дрова для опалення. Це дозволяє родині забезпечити собі енергетичну незалежність».
При цьому у сонячних електростанцій дуже низькі експлуатаційні витрати. Завдяки відсутності рухомих частин, обладнання дуже рідко виходить з ладу. Догляд за сонячними панелями практично зводиться до їх періодичного протирання для того, щоб забезпечити максимальне поглинання сонячних променів.
Інвертори також виходять з ладу дуже рідко. Для того, щоб такий прилад серйозно пошкодити, потрібна якась екстраординарна подія на кшталт прямого влучання блискавки. Проте, за словами Павла Богдана, навіть в такому випадку ремонт не коштує більше чверті від початкової ціни інвертора.
Побудував — зареєструй
Звичайно, просто збудувати у себе на подвір’ї сонячну електростанцію ще недостатньо для того, щоб почати робити на ній бізнес. Її треба ще правильно оформити. Проте, як правило, цей етап не становить великих проблем.
Якщо у споживача є договір з постачальником електроенергії (а такий договір є у кожного домогосподарства, якщо туди проведена електрика), то для переходу на «зелений» тариф оформлюється додаток до цього договору. У договорі вказується максимальна потужність споживання даного господарства (на таку потужність розрахований вхідний кабель будинку), і згідно з додатком власник станції отримує право продавати таку ж потужність, яку він може споживати. Тобто, якщо в договорі вказано, що господарство може споживати до 20 кіловат потужності, то воно отримає право подавати в мережу власний струм такої ж потужності.
Оформлення такого додатку потребує двох візитів до РЕМ (регіональної електричної мережі). Перший раз потрібно написати заяву, подати документи і здати лічильник на параметризацію. Після цього додому приїздять інспектори РЕМ, які встановлюють лічильник і оформлюють необхідні документи. Через два тижні власник приходить до РЕМ за готовим додатком до договору і з наступного місяця він може вже продавати електроенергію.
«Часом обленерго намагаються чинити бюрократичні перепони, запрошувати якісь непотрібні чи неіснуючі документи, — говорить Павло Богдан. — Проте, як правило, якщо попросити їх, щоб вони написали відповідного листа на офіційному бланку, питання зникають, і все оформлюється вже без проблем».
Деякі обленерго навпаки заохочують створення домашніх сонячних електростанцій. Наприклад, в Житомирській області якийсь час обласна адміністрація навіть відшкодовувала частину вартості обладнання.
Не однією електрикою
До речі, виробництво електрики — не єдина користь, яку може отримати домашнє господарство від сонячного світла. Існує цілком реальна можливість забезпечити себе також гарячою водою. Це робиться за допомогою пристроїв, які називаються сонячними колекторами.
На вигляд такі колектори виглядають як ряди довгих скляних трубок, які встановлюються на добре освітлених місцях, як і сонячні електричні панелі.
Труби сонячного колектора за своєю конструкцією нагадують колби для термосів. Вони також складаються з двох скляних трубок — одна всередині другої, з простору між якими відкачане повітря. Зовнішня трубка прозора і вільно пропускає промені. Внутрішня має спеціальне чорне покриття, що поглинає ці промені, перетворюючи їхню енергію на теплову. Ця енергія передається воді, що знаходиться в нижній частині внутрішньої трубки. Вода закипає, і пара піднімається вгору, де нагріває металеві труби, по яких тече холодна вода, конденсується і стікає вниз по трубі, де знову нагрівається. В трубах при цьому утворюється гаряча вода, яку можна використовувати для господарських потреб.
Енергетична ефективність сонячного колектора надзвичайно висока. Він використовує до 95-98% отриманої сонячної енергії. Для порівняння, коефіцієнт корисної дії сонячних панелей залежно від конструкції і якості коливається в межах 11-23%.
До системи гарячого водозабезпечення на колекторах входить також насос, що прокачує воду по трубах всередині будинку і бойлер, який служить акумулятором гарячої води.
Звичайно, з колекторами існує така ж проблема, як і з сонячними панелями: вони виробляють енергію тільки вдень і набагато більше влітку, ніж взимку. Тому виникає задача найбільш раціонального використання отриманої енергії. Тож, перш ніж братися за монтаж колектора на своєму даху, треба чітко розуміти, як буде використовуватися отримана від нього енергія.
Втім, проблему добового коливання сонячної активності вирішує місткий бойлер, в якому протягом дня накопичується гаряча вода, яку можна використовувати ввечері і вночі.
З сезонними коливаннями складніше. В бойлері не запасеш гарячої води на зиму. Тому найбільш ефективним є колектор, якщо в господарстві існує якийсь об’єкт для споживання значної кількості гарячої води влітку, розповів Павло Богдан. Наприклад басейн, що потребує підігріву. В цьому випадку використання потужностей установки є максимальним. Влітку вона забезпечує господарство гарячою водою і підігріває басейн. Восени і навесні колектор дає достатню кількість гарячої води для господарства, а також деякий надлишок, який можна направити в систему опалення для обігріву приміщень.
Взимку тривалість дня є найкоротшою, але попри це колектори все ж таки виробляють певну кількість енергії, яка йде на підігрів води для бойлера. Як правило, ця вода недостатньо гаряча, і до потрібної температури її догріває бойлер. Проте це все ж таки дозволяє забезпечувати значну економію електроенергії. Адже одна справа — підігрівати до 60 градусів воду, початкова температура якої 10 градусів, і зовсім інша — догрівати воду, яка завдяки сонячному колектору вже нагрілася до 40 градусів.
Для забезпечення середньостатистичного будинку достатньо батареї сонячних колекторів розміром 2 на 2,5 метри. Він буде давати в середньому 200 літрів гарячої води на день. Завдяки використанню такого приладу, будинок буде забезпечений гарячою водою 250 днів на рік. Вартість такої установки складає близько 54 тисяч гривень (близько 2000 доларів).
Проте кожне домогосподарство може проєктувати систему залежно від своїх власних потреб і можливостей. Невеликі споживачі можуть обрати варіант з добовим виробництвом 80 літрів води (32 тисячі гривень), а великі господарства — великі установки на 1000 літрів, вартість яких перевищує 180 тисяч гривень.
Як бачимо, сонячне світло є практично невичерпним джерелом енергії, за допомогою якої можна зробити власне життя більш комфортним і навіть заробити досить значні кошти. Тож, скоріше за все, найближчими роками попит на спорудження сонячних електростанцій буде лише зростати. Тим більше, що, як кажуть фахівці, завдяки технологічному розвитку, ціни на відповідне обладнання будуть дешевшати.
