Сонячні панелі для резервного живлення: коли окуповуються і з чим поєднати

Сонячні панелі для резервного живлення — тема, де найбільше розчарувань через завищені очікування. Панель не є джерелом резерву сама по собі: вночі вона не дає нічого, у грудні — дуже мало, а без акумулятора енергію нікуди подіти. Зате в парі з зарядною станцією чи інвертором з акумулятором сонце помітно зменшує залежність від мережі й генератора.

Нижче — скільки енергії реально дає панель по сезонах, на що вистачить панелі на 100, 200 і 400 Вт, які комплекти працюють для квартири, будинку й дачі, як рахувати окупність сонячної електростанції й дохід від неї — і чесно про переваги й недоліки.

Скільки реально дає сонячна панель

Потужність на етикетці виміряна в лабораторних умовах: яскраве сонце під прямим кутом і прохолодна панель. На практиці навіть у ясний день панель видає 60–80 % номіналу — через кут, нагрів, пил і втрати в кабелі й контролері.

Для України корисне правило: улітку в ясний день панель збирає енергію, еквівалентну 4–5 годинам роботи на повну потужність, узимку — близько години, а в похмуру погоду — у рази менше. Звідси орієнтири для портативних панелей з розділу сонячних панелей:

Для порівняння з побутом: роутер на 15 Вт за добу споживає 0,36 кВт·год, сучасний холодильник — близько 1 кВт·год, газовий котел з насосом — 3–6 кВт·год залежно від режиму. Тобто портативна панель на 200–400 Вт улітку реально тримає зв'язок і холодильник, а котел узимку не потягне.

Сонячна панель 100 Вт: на що вистачить

Панель на 100 Вт у ясний літній день дає близько 0,3 кВт·год. Цього вистачає, щоб 15–20 разів зарядити смартфон, кілька разів — ноутбук або тримати роутер на 10–15 Вт приблизно добу. Світлодіодні лампи по 5–10 Вт — кілька вечорів. Холодильник, чайник, обігрівач чи котел від однієї такої панелі не працюватимуть: їм потрібно в рази більше енергії.

Важливо: панель не живить прилади напряму — енергію спершу накопичує зарядна станція або акумулятор, і вже від них працюють прилади. Тому панель на 100 Вт, наприклад ALLPOWERS SOLAX SE100, — це доповнення до невеликої станції для зв'язку й світла. Для холодильника дивіться на панелі 200 Вт і 400 Вт або на дві-три панелі разом.

Вироблення сонячної електростанції по місяцях

Річне вироблення в Україні — орієнтовно 1 100–1 300 кВт·год на кожен кіловат панелей при правильному куті й без затінення. Але розподілене воно дуже нерівномірно: травень–серпень дають майже половину року, а грудень і січень — лічені відсотки.

Два сценарії: портативний і стаціонарний

Портативний — складні панелі на 100–600 Вт і зарядна станція. Нічого не монтується: панель виносять на балкон, подвір'я чи дах авто, кабель заводять до станції. Підходить для квартири, дачі, виїздів і як доповнення до генератора. Бюджет — від кількох тисяч гривень за невелику панель.

Стаціонарний — модулі на даху або на землі на кілька кіловат, гібридний інвертор з контролером MPPT і акумулятори LiFePO4. Це вже система для будинку: вона живить його в звичайному режимі, накопичує надлишок і тримає резерв на час відключень. Гібридні інвертори й акумулятори є в розділах інвертори та акумулятори, а стаціонарні модулі для даху підбирають під конкретний інвертор разом з монтажниками.

Сумісність панелі й зарядної станції: що перевірити

Найчастіша помилка — купити панель, яка не підходить до станції за напругою чи роз'ємом. Перед покупкою відкрийте характеристики станції й звірте три речі.

• Діапазон вхідної напруги PV. Напруга панелі, а особливо напруга холостого ходу, має вкладатися в діапазон входу станції. У різних портативних панелей вона відрізняється в рази — від близько 20 до понад 40 В, тож панель «на ту саму потужність» може не підійти.
• Максимальна вхідна потужність. Якщо станція приймає 500 Вт, панелі на 800 Вт не зарядять її швидше — зайве просто не використається.
• Роз'єм. Поширені MC4, XT60, Anderson і фірмові роз'єми. Інколи потрібен перехідник — уточнюйте в картці.
• Послідовне й паралельне з'єднання. Послідовно — напруги складаються, паралельно — струми. Дві панелі послідовно можуть перевищити межу входу станції, особливо на морозі: у холод напруга панелі зростає.
• Однакові панелі. З'єднувати краще однакові моделі: різні панелі в одному ланцюжку працюють на рівні найслабшої.

З чим поєднати: готові комбінації

Для квартири з відключеннями за графіком найпростіша робоча зв'язка — ALLPOWERS R1500 LITE на 1 600 Вт і 1 056 Вт·год плюс ALLPOWERS SP035 на 200 Вт. Для будинку, де станція має тримати котел, береться більша ємність, як ALLPOWERS R3500 V2 з LiFePO4 на 2 880 Вт·год, і панель на 400 Вт, наприклад ALLPOWERS SP037. Як вибрати саму станцію, розбираємо у статті як вибрати зарядну станцію.

Стаціонарна система: гібридний інвертор, акумулятор, модулі

Гібридний інвертор поєднує три функції: контролер MPPT для панелей, зарядний пристрій від мережі й інвертор з чистою синусоїдою. Удень панелі живлять будинок і заряджають акумулятор, уночі або під час відключення будинок живиться від акумулятора. Для однофазного будинку типовий вибір — інвертор на 5–8 кВт, як Deye SUN-8K-SG05LP1-EU-AM2-P, і акумулятор LiFePO4 на 5–10 кВт·год, як Deye SE-G5.1Pro-B на 5,12 кВт·год. Як скласти таку систему під будинок — у статті сонячна електростанція для дому.

Ємність акумулятора рахують так само, як для будь-якого інвертора: потреба на час відключення / 0,9. Чому для таких систем обирають LiFePO4, а не свинцеві батареї, — у статті LiFePO4 чи AGM, а про схему інвертора з акумулятором без панелей — у статті інвертор з акумулятором.

Монтаж стаціонарної системи — робота для фахівців: на даху постійна напруга в сотні вольт, потрібні запобіжники, роз'єднувачі, правильне заземлення й кріплення, розраховане на вітер і сніг.

Окупність сонячної електростанції: резерв, дім і СЕС на 30 кВт

Чесна відповідь залежить від того, навіщо панелі.

Лише для резерву. Якщо панель заряджає станцію кілька разів на місяць під час відключень, у грошах вона не окупиться — вона купує автономність. Але є й пряма економія: кіловат-година від бензинового генератора коштує 0,4–0,6 л бензину, тож кожна кіловат-година від сонця замість генератора — це заощаджене паливо й моторесурс.

Для власного споживання будинку. Окупність рахують за формулою: вартість системи / (річне вироблення, яке ви реально споживаєте × ваш тариф). Умовний приклад: 5 кВт панелей дадуть близько 6 000 кВт·год на рік. Помножте частку, яку будинок справді спожив, на свій тариф — і порівняйте з вартістю інвертора, акумулятора, модулів і монтажу. З акумулятором окупність довша, ніж без нього, бо батарея коштує дорого, але саме вона дає резерв.

Сонячна електростанція 30 кВт: дохід. Запит про дохід зазвичай стосується продажу енергії в мережу. Станція на 30 кВт панелей виробляє орієнтовно 33–39 тис. кВт·год на рік. Дохід = відданий у мережу обсяг × чинний тариф продажу мінус податки, обслуговування й заміна інвертора за строк служби. Умови продажу електроенергії змінювалися не раз, тому перед розрахунком звіряйте їх на сайтах програм, енергопостачальників і банків. Для такої станції потрібен інвертор з віддачею в мережу і проєкт.

Вартість компонентів розбираємо в статті скільки коштує сонячна електростанція, а загальні схеми фінансування — у статті кредит і гранти на сонячні панелі.

Переваги й недоліки сонячних панелей для резерву

• Плюс: безкоштовна енергія без шуму й вихлопу. Панель можна поставити на балконі чи подвір'ї, де генератор заборонений або заважає сусідам.
• Плюс: менше годин роботи генератора. Улітку сонце закриває денне споживання, генератор чи мережа потрібні рідше.
• Плюс: майже немає обслуговування. Чистити від пилу й снігу, перевіряти кабелі й роз'єми.
• Мінус: нічого вночі й мало взимку. Без акумулятора панель не дає резерву, а в грудні вироблення в кілька разів нижче за літнє.
• Мінус: залежність від погоди й тіні. Кілька похмурих днів — і потрібне друге джерело зарядки.
• Мінус: висока вартість стаціонарної системи. Окупність вимірюється роками, а для портативних панелей — переважно не в грошах, а в автономності.