Срок службы солнечных батарей- как долго?

Большинство из нас впервые солнечные батареи увидели в калькуляторах. Возможно, кто-то при этом задумывался и о том, сколько их нужно, чтобы сделать собственную солнечную электростанцию для частного дома и удивлялся, почему они до сих пор недостаточно распространены.

Солнечные батареи – это комплекс оборудования, состоящий из панелей, инвертора, аккумулятора (не всегда), контроллера, и прочей «электромелочёвки» – для соединения и крепления.

Опыт показывает, что современные солнечные батареи дорого обходятся для использования в частном секторе в качестве основного источника электроэнергии для мощных отопительных устройств. Но при этом есть широкие возможности их применения для экономии электроэнергии, работы в качестве автономного источника для запитывания маломощных устройств и резервного источника питания на случай поломки основной сети.

Когда солнечные батареи не нужны

Чтобы понимать, как правильно и наиболее эффективно использовать солнечные батареи, сперва будет полезно определиться с тем, где, когда и в каком виде они точно не понадобятся.

Логично будет предположить, что нет смысла в таком источнике электроэнергии, например, в местности с коротким световым днём, но это справедливо только частично. На самом деле, надо понимать, что при установке солнечных батарей вы платите за электричество сразу за несколько лет наперёд, поэтому надо  более внимательно смотреть в сторону рентабельности.

Например, есть дом с автономным отоплением и подогревом воды от электрокотла. Устройство и так прилично «тянет» электроэнергии, а если добавить к этому остальные электроприборы, то пиковая и даже средняя мощность в сети будет достаточно внушительная.

Если для этого случая проектировать солнечную электростанцию, то расчёты количества панелей и ёмкости аккумуляторов надо делать для зимней поры года, когда и световой день короче и пасмурная погода случается чаще, а значит, панели будут выдавать значительно меньше номинальной мощности и придётся увеличивать их количество, плюс, аккумуляторы понадобятся значительно бо́льшей ёмкости.

Соответственно, даже приблизительные расчёты покажут огромную стоимость необходимого оборудования, которое окупится очень и очень нескоро. И хорошо, если это произойдёт в течение срока службы всех компонентов сети. Второй нюанс обнаружится летом, когда все панели начнут выдавать максимальную мощность и электроэнергии будет избыток.

Количество панелей надо тщательно рассчитывать, чтобы не переплатить за ненужную генерацию электроэнергии

Варианты использования солнечных батарей

Отталкиваясь от предыдущей мысли, можно точно определить оптимальные способы использования солнечных батарей.

Это сокращение платежей за электроэнергию (использование сетевой солнечной электростанции без аккумуляторов) и  автономная (или гибридная)  домашняя электростанция, предназначенная для запитывания наиболее важных электроприборов:

• освещения
• холодильника
• водяного насоса
• работы интернета (роутера)
• зарядки телефонов и работы прочих, не слишком энергоёмких устройств.

Солнечные батареи вполне могут обеспечить полноценную работу неэнергоёмких приборов

Рассмотрим сценарии использования солнечных батарей подробнее.

Сокращение расходов на электричество

Подобная схема идеальна для тех потребителей электроэнергии, которые вынуждены в дневное время платить за неё по повышенному тарифу.

С одной стороны, это частный сектор, где установлены двухтарифные счётчики, а с другой – владельцы коммерческих предприятий, которым электроэнергия продаётся  в 2 раза дороже. Это могут быть офисы, магазины, торговые центры, производственные предприятия, многоквартирные дома, для которых по каким-либо причинам действует дорогой тариф и любые другие абоненты энергоснабжающих компаний, которые хотят экономить.

Для всех этих потребителей оптимальным вариантом является сетевая солнечная электростанция. Прелесть этой схемы в том, что здесь нет необходимости в использовании аккумуляторов, цена которых составляет ощутимую часть сметы всего комплекта солнечных батарей.

Аккумуляторы – одна из наиболее дорогих частей системы – для сетевой солнечной станции не нужны

Чем дороже стоит киловатт электроэнергии от энергоснабжающей компании, тем быстрее окупится оборудование солнечных батарей.

Обычно это происходит в срок до 8 лет, а потом ( когда собственник возвратил вложенные средства)  электроэнергия от солнца приносит прибыль. Учитывая, что только гарантия на солнечные панели около 10 лет, предполагаемый срок службы оборудования минимум 25-30 лет, а самая старая солнечная панель беспрерывно работает уже 60 лет, выгода очевидна.

Автономное энергоснабжение основных электроприборов или большой бесперебойник

Если не принимать во внимание самые мощные электроприборы, то в целом, для энергопотребления частного дома вполне достаточно средней мощности в пару кВт/ч, что вполне может обеспечить даже не самая дорогая комплектация солнечных батарей.

Такая схема работы актуальна как для дачных участков без подведённого электричества, так и для тех населённых пунктов, где электричество могут отключить в самое «подходящее» время (разумеется, о предварительном оповещении, обычно, речь даже не идёт) и на неопределённый срок – из-за поломок на линии или плановых работ.

Это важно! Что бы ни испортило основную линию: ураган, молния, воровство масла/меди из трансформатора, военные действия, эпидемия или другие форс-мажорные обстоятельства – солнечные батареи не оставят дом без освещения, водоснабжения (если оно тоже автономное) и связи.

И это всё не учитывая того, что пока электричество в сети есть, то генерируемый солнечными батареями ток можно отводить (продавать) в сеть энергоснабжающей компании, тем самым возвращая вложенные инвестиции.

Солнечная батарея или генератор с ДВС

Объективно, что главных преимуществ у генератора два – это его размеры и возможность полноценно работать не только в ясную погоду. Но далеко не всегда эти характеристики являются решающим, а во всех остальных аспектах солнечные батареи явно выигрывают.

Самый главный момент, на который обычно обращают внимание в первую очередь – первоначальная стоимость оборудования, которая у солнечных батарей действительно примерно в 2 раза выше. Но и тут, если разобраться, то генератору надо ставить минус – достаточно посмотреть на себестоимость выработки одного кВт/ч.

Берём первоначальную стоимость оборудования + цену техобслуживания + затраты на топливо и делим всё на количество электроэнергии, выработанное за заявленный срок службы.

В итоге, для генератора и солнечных батарей примерно равной мощности соотношение себестоимость выработки одного киловатта составит примерно 1 / 2,5 в пользу последних. Разумеется, это очень примерные выкладки, но смысл тот, что солнечные батареи – это вложения сейчас, но ощутимая экономия в будущем.

На заметку! Есть случаи, когда автономности уделялось настолько большое внимание, что приходилось совмещать солнечные батареи и генератор – чтобы был дополнительный резерв на тот случай, если по каким-либо причинам аккумуляторы не успевают накопить заряд.

Срок службы комплектующих

Так как солнечные батареи являются достаточно молодой технологией, то некоторые данные о сроке службы их компонентов могут быть примерными.

Например, панели – на них производители обычно дают гарантию 10 лет. При этом, известно, что в первые 10 лет работы выработка электроэнергии панелью падает на 10 %, что прямо указывается в гарантийных обязательствах. Срок службы панелей предполагается 25-30 лет и по прошествии этого времени выработка падает на 20 % от первоначальной. То есть, за 25-30 лет панель теряет всего лишь пятую часть мощности и продолжает работать.

Разумеется, современные производители не имеют возможности подождать четверть века, чтобы точно выяснить, как будут вести себя солнечные панели, поэтому, вынуждены использовать специальные методы исчисления. Но один факт зафиксирован чётко – самая первая солнечная панель была запущена в работу 60 лет назад и работает до сих пор. При этом, падение её мощности составляет не больше чем 30 %.

Гарантия на инверторы от известных производителей составляет порядка 10 лет, а срок службы уже зависит от правильного использования устройства. Если нет регулярных перегрузок или скачков напряжения, то качественный инвертор может проработать не меньше солнечных панелей.

«Самое слабое звено» солнечных батарей – это аккумуляторы. Гарантия на эти устройства колеблется от 2 до 5 лет, а предполагаемый срок службы зависит от количества циклов разряда/заряда, но для современных устройств составляет 10-12 лет.

Как итог, если не случится каких-либо форс-мажорных обстоятельств, то солнечная батарея прослужит как минимум 25 лет. Если выбрана комплектация с аккумуляторами, то примерно через 10-12 лет их придётся заменить. Но к этому времени оборудование обычно окупается, плюс, панели и инвертор продолжают работать.

В большинстве случаев, солнечные батареи предпочитают комплектовать необслуживаемыми аккумуляторами.

Где чаще всего используются солнечные батареи

Сфера применения солнечных батарей огромна. Уже сейчас их с успехом используют для электроснабжения частных и многоквартирных домов, хозяйств, в том числе для освещения и обогрева теплиц, построек, освещения придомовой территории, питания приборов.

Общие характеристики и доступность приобретения

Оборудование не наносит вреда окружающей среде и обеспечивает стабильное питание без скачков напряжения. И, главное, поставляет бесплатную энергию: за которую не приходят коммунальные счета.

Внешний вид солнечных панелей мало изменился, после их изобретения, чего не скажешь о внутренней «начинке».

Солнечная модуль преобразовывает свет в электрическую энергию, генерируя постоянный ток. Площадь панелей может достигать нескольких метров.

Когда необходимо увеличить мощность системы, увеличивают количество модулей.

Их эффективность зависит от интенсивности солнечного света и угла падения лучей:

• от местоположения
• сезона
• климатических условий
• времени суток.

Чтобы грамотно учитывать все эти нюансы, монтаж должны выполнять профессионалы.

Состоят из силиконовых ячеек, преобразующих солнечную энергию. Отличаются компактными размерами.  Комплект (цена его одна из дорогостоящих) обойдется от 100 тыс. рублей.

В них используется поликристаллический кремний.

Имеют тонкопленочные фотоэлементы на основе кремния.

Эффективно работают как в облачную погоду, так и при высоких температурах.

В России единственным производителем модулей по этой технологии является компания «Хевел», которая входит в пятерку мировых производителей, выпускающих гетероструктурные солнечные модули.

В магазинах можно приобрести как отдельные компоненты, так и целые системы. При этом мощность устройств определяется исходя из конкретных потребностей.

Как солнечная энергия используется для получения тепла

Гелиосистемы применяются для нагревания воды и отопления жилища. Они могут давать тепло (по желанию владельца) даже тогда, когда отопительный сезон закончится, и обеспечивать дом горячей водой бесплатно. Простейшее устройство представляет собой металлические панели, которые устанавливают на крыше дома.

Они аккумулируют энергию и согревают воду, которая циркулирует по скрытым под ними трубам. Функционирование всех гелиосистем основано на этом принципе, несмотря на то, что конструктивно они могут отличаться друг от друга.

По типу конструкции различают плоские и вакуумные коллекторы. У первых дно покрыто теплоизоляционным материалом, а жидкость циркулирует по стеклянным трубам. Вакуумные коллекторы отличаются большой эффективностью, потому что теплопотери в них сведены к минимуму.

Этот тип коллектора обеспечивает не только отопление солнечными батареями частного дома – его удобно использовать для систем горячего водоснабжения и подогрева бассейнов.

Популярные производители солнечных батарей

Самой распространенной в России является продукция китайских производителей, благодаря относительной дешевизне, по сравнению с продукцией, произведенной в других странах. К примеру, солнечные батареи из Китая почти вдвое ниже по цене, чем немецкие.

Чаще всего на прилавках встречается продукция компаний Yingli Green Energy и Suntech Power Ко. Также популярностью пользуются панели HiminSolar (Китай). Их солнечные батареи производят электроэнергию даже в дождливую погоду.

Производство солнечных батарей налажено и у отечественного производителя.

По стоимости всегда можно найти подходящий вариант. Например в Москве на солнечные батареи для дома стоимость будет варьироваться от 21 000 до 2 000 000 руб. Стоимость зависит от комплектации и мощности устройств.

Солнечные батареи не всегда плоские – есть ряд моделей, которые фокусируют свет в одной точке

Для эффективного функционирования оборудования и продолжительного срока службы необходимым условием является правильно выполненный монтаж, который под силу только опытным специалистам.

Несмотря на сложность подключения и калибровки, срок работ невелик – при наличии соответствующих инструментов, грамотные монтажники затратят на все про все примерно полдня.

Для монтажа системы всегда разрабатывается персональный проект, который учитывает все особенности ситуации: как будет выполняться установка солнечных батарей на крыше дома, цена и сроки. В зависимости от вида и объема работ, все проекты рассчитываются в индивидуальном порядке. Клиент принимает работу и получает на нее гарантию.

Установка солнечных батарей должна производиться профессионалами и с соблюдением мер безопасности

Классы солнечных батарей

На современном рынке представлен огромный ассортимент классических и тонкопленочных фотоэлектрических модулей. Для удобства ориентирования, независимо от типа, их разделяют на четыре класса.

«Grade A».

Высший класс качества. Отличительными чертами является полное отсутствие механических и структурных дефектов. Производители – компании из ТОП-20 широко известного мирового рейтинга Tier-1 от Bloomberg.

Лучше всех прочих вариантов переносят неблагоприятные условия эксплуатации. Гарантированный срок службы таких солнечных батарей – 12-15 лет при сохранении 90% первоначального КПД и 25-30 лет – 80%.

«Grade В».

Незначительно уступает по качеству модулям высшей категории. Визуально определить различия практически невозможно, поэтому класс изделий можно перепроверить только по технической документации.

Изготавливаются преимущественно на заводах Поднебесной. При отсутствии форс-мажорных условий использования способны прослужить те же 25 лет при потере не более 20% эффективности.

«Grade С».

Производители модулей такого класса – малоизвестные азиатские фирмы. Обходятся они на 25-30% дешевле, но характеризуются наличием заметных внешних дефектов.

Теоретически сохраняют приемлемую производительность на протяжении 10-15 лет, но могут резко деградировать (о причине такого процесса писали тут) и раньше. Для надежной СЭС их покупка специалистами настоятельно не рекомендуется.

«Grade D».

Данный сегмент включает бывшую в употреблении продукцию, а также панели без классификации, предлагаемые «серым» и «черным» рынком. Предсказать оставшееся время их эффективной работы не представляется возможным.

Срок службы инверторов

Следующим обязательным элементом оборудования любой гелио станции является инвертор. Этот прибор выполняет преобразование постоянного тока от панелей в переменный 220 вольт, поступающий на потребляющие устройства.

Конструктивно инверторы для солнечных батарей отличаются друг от друга незначительно. Разница между моделями состоит преимущественно в функциональности и надежности.

По этой причине срок службы инверторов премиального и бюджетного классов примерно одинаков и составляет 10-15 лет. Однако существуют инновационные разработки, позволяющие продлить время эксплуатации до 20 лет и более. В гарантийных обязательствах производителей обычно указывается 5-7 лет.

Значительно меньше данный элемент СЭС может прослужить только в результате преждевременного выхода из строя при форс-мажорных обстоятельствах.

Срок службы аккумуляторной батареи

В автономных и гибридных СЭС наличие АКБ обязательно, поскольку без накопителей система не сможет выдавать энергию круглосуточно. По технологическому исполнению и продолжительности эксплуатации аккумуляторы отличаются друг от друга больше любых других элементов СЭС.

Срок службы аккумулятора солнечной батареи первого типа не превышает 3-4 года, второго 5-7 лет, третьего – до 12-15, четвертого – 20 лет и более.

Срок службы контроллеров заряда

Для всех СЭС, использующих промежуточные накопители энергии, необходимо устройство, контролирующее скорость и уровень их зарядки, а также разрядки.

При отсутствии контроллера аккумуляторные батареи быстро выходят из строя, а время их эффективного использования кратно сокращается.

Данные устройства отличаются значительным разнообразием. Простейшие из них являются обычными прерывателями тока, а потому срок службы такого контроллера почти бесконечен.

Более сложные приборы используют ряд электронных компонент и время их эксплуатации гораздо короче.

В основном на программируемые контроллеры производители устанавливают гарантию от 5 до 8 лет.

Хотя встречаются экземпляры с 10 и даже 12-летним гарантийным сроком.