Солнечная электростанция на 3 кВт. Опыт эксплуатации1
Для ЛЛ:
Никогда не окупится, если есть подключение к сети.
Для отопления не годится.
В солнечный день мощность реальная.
В пасмурную погоду 30-50%.
В дождь выдает 10% от максимальной мощности.
Всем доброго времени суток.
В связи со стройкой дома и отсутствием внятных сроков подключения со стороны энергетиков в прошлом 2023 году приобрел комплект солнечной электростанции:
Инвертор Sila VII 3000MH.
Инвертор с обвязкой
Имеет функцию подмешивания, т.е. основная энергия берется от солнечных панелей, а недостаток забирается из электрической сети. В случает пропадания электричества, переход на АКБ происходит практически мгновенно. Может работать без АКБ. Самая главная особенность, можно настроить на свой тип АКБ , указав верхний и нижний пределы напряжения. Нижний предел ограничен 40.6В, верхний 64В. Способен работать с высоким напряжением от панелей до 450В. В моей системе панели соединены последовательно и выходное напряжение в солнечную погоду более 300В
Максимальный ток заряда батарей - 60А.
При нагрузке до 2кВт шумит не сильно, на 3кВт уже ощутимо..
Инвертор можно запитывать от генератора, однако нужно учитывать, что для него лучше всего чистый синус от инверторного генератора, хотя и на китайском генераторе 6кВт с автоматической регулировкой напряжения тоже работал. В процессе эксплуатации выяснилась особенность. Если АКБ полностью заряжены, то внешний генератор уходил в защиту. У инвертора есть функция отдачи в сеть и, по всей видимости, он пытался проверить наличие сети, чем перегружал генератор, хотя в настройках эта функция была выключена.
Ещё особенность, хоть инвертор на 3кВт, но максимальный зарядный ток АКБ можно ставить 60А и при напряжении 58.8 это уже 3500Вт, и генератор надо подбирать с запасом либо снижать ток заряда в настройках.
Солнечные панели SilaSolar 580Вт/725Вт 16BB TOPCon ( TP Bifacial ) х 6шт.
Панели считаются наземного исполнения. Заявлена пиковая мощность 725Вт, на деле проверить не удалось, т.к. инвертор позволяет забрать только по 500Вт с каждой. Выходное напряжение каждой до 50В.
Обвязка инвертора:
Солнечный кабель PV1-F 4.0 красный и черный - 40м
Разъем MC4-01 (30A) - 1шт, состоит из 2х половинок, каждая подключается к крайним панелям.
Автомат постоянного тока FPV-63 С16 - 1шт на вход от солнечных панелей
Автомат постоянного тока FPV-63 С63 - 1шт на вход от АКБ
Предохранитель FDS-32 - 2шт
Устройство защиты от импульсных перегрузок FSP-D40-2P - 1шт
Сдвоенные пакетники на 220В 16А на вход и выход.
Обвязка инвертора
Аккумуляторы от Nissan Leaf.
Даже сейчас аккумуляторы для солнечных систем стоят более 300 000 рублей. Да, они более компактные, но цена тоже имеет значение.
Купил б/у батарею на разборке за 95 000 рублей, 7 делений по описанию. Там же на месте ее разобрал, т.к в сборе ее невозможно было поместить в багажник. Все шины,винты, провода в дальнейшем пригодились при компоновке в новую сборку.
Сама батарея содержит 48 Li-ion ячеек по 8.4В каждая, для солнечной системы используется 42 ячейки, соединённых по схеме 6 параллельно - 7 последовательно.
Хотелось задействовать все 48 ячеек, но схема 6 параллельно - 8 последовательно не реализуема, т.к. максимальное напряжение такой сборки 67,2В, при максимальном напряжении инвертора 64В. А схема 8 параллельно - 6 последовательно не укладывается в нижний предел инвертора 40.6В.
В настройках инвертора выставил максимальное напряжение заряда 58.6В, минимальное 40.6В. Емкость собранной батареи при испытании в реальных условиях составила 13кВт*ч . Новая батарея от Лифа имеет ёмкость 26кВт*ч. Так что мне попался достаточно живой экземпляр не смотря на возраст 12 лет.
Вес каждой ячейки 3,8кг, общий весь 3,8*42=159,6 кг, поэтому для удобства перемещения для батареи был изготовлен постамент на колесиках.
Балансир.
При последовательном соединении АКБ вещь обязательная. Ячейка АКБ Ниссан Лиф на 8,4В внутри содержит 4 блока на 4.2В по схеме 2 последовательно - 2 параллельно. Наружу ячейки выведен средний общий контакт и его также надо задействовать при балансировке. Таким образом, для 7 ячеек нужен балансир на 14 батарей.
Балансир куплен на Али. Версия 12-16S. Реально выравнивает с точностью 1мВ. С подключением проблем не возникло. Стартуем от минусовой шины черным проводом до нужной плюсовой. Надписи на плате подскажут.
Медная шина.
Использовалась для соединения ячеек параллельно.
Стоимость шины 2мм толщины запредельная и сложно было найти. В итоге купил на барахолке моток толщиной 1мм и шириной 16мм нарезал на полосы и сложил по 2. При заряде АКБ ничего не греется.
Провода 25кв.мм. и наконечники
Нужны для подключения АКБ к инвертору. При длине проводов не более 1,5м нагрев не ощущается. Смысла переплачивать за более толстый провод нет.
Куплены в магазине электротоваров.
BMS на 100A.
Система управления батареей. Защищает от глубокого разряда, от перезаряда и, вообще, нужная вещь. Куплен на Али. Версия 14S 48V. Имеет связь по Bluetooth с приложением на телефоне, очень удобно отслеживать состояние батареи. Хитрые китайцы написали 100А, а я не прочитал, что это на разряд. На заряд пишут предел 50А, однако и 60А держит спокойно, не перегревается.
Стоимость всего вышеперечисленного вышла ориентировочно 310 000 рублей.
Размещение.
Размещение панелей на крыше не рассматривалось. Комплект панелей на 3 кВт из-за размера на южной стороне было не разместить, независимо от типа панелей, а на земле места с избытком. Из подручных материалов и штатных опор был изготовлен постамент, который прекрасно перенёс зиму. Угол установки выбран равным широте, в моем случае - 43 градуса. В будущем планируется перенос батарей на сварную конструкцию.
Окупаемость.
Вопрос об окупаемости системы не ставился. Но если альтернативой является только бензиновый генератор, то за полтора-два года расходы на бензин и покупку генератора оказываются соизмеримыми, а срок подключения к электричеству обещал быть именно таким. В итоге был суд с энергетиками, волшебные пинки из прокуратуры и ФАС и электричество подключили быстрее, но это уже другая история.
В среднем система может дать 15 кВт*ч/день, при средней стоимости за 1 кВт 4,5 рублей , экономия в день составит 67,5 рублей. Т.е. затраты отобьются только через 12 лет.
Эффективность работы.
В солнечный день панели дают честные 3 кВт в течение как минимум 3 часов. На восходе, когда солнце только встало и освещает панели выработка в районе 1 кВт. Производитель заявляет среднюю выработку 15кВт*ч/день, в короткие зимние дни это реально достижимо, но погода должна быть идеальной. Основная мощность забирается в середине дня.
На закате весной, когда солнце перпендикулярно панелям - 300-400 Вт.
При переменной облачности максимум 1,5-2кВт.
В пасмурную погоду максимум 700-1200Вт.
В сильный дождь максимум 250-300Вт. Т.е. как и пишут в открытых источниках, 10% от максимальной.
Панели обязательно должны быть полностью открыты солнцу. Даже незначительное затенение одной панели существенно снижает выработку. Для примера , затенение ладонью одной секции снизило мощность с 3 до 2 кВт. Что тогда говорить о тени от дерева.
Итог.
В настоящее время система работает в резерве. Обеспечивает практически мгновенный переход на АКБ в случае отключения света и достаточную автономность.
Стал бы я ее приобретать, если бы у меня было постоянное электричество? Скорее всего нет. При отключениях на пару часов можно использовать либо генератор либо менее мощные и менее дорогие солнечные системы. В том случае, если электричества нет вообще, то подобная система имеет место быть, но только совместно с дополнительным источником тепла либо газовым, либо твердотопливным. Отапливать помещения от солнечных панелей крайне неэффективно. Если говорить о солнечных коллекторах, то оценив их стоимость сложность их монтажа на крыше дома, т.к. других мест не было, я решил поставить дровяную печь.
До подключения основного электричества к дому, система обеспечивала работу котла отопления на мощности 1кВт, чтобы предотвратить замерзание водяного теплого пола. И 1кВт тратился тепловентилятором на обогрев зоны, где стояли АКБ. Литиевым аккумуляторам не рекомендовано заряжаться при минусовых температурах. Температура ночами была до -11. Раз в неделю приходилось при помощи генератора подзаряжать АКБ. Того, что система вырабатывала днем оказывалось недостаточно. Когда к дому было подключено электричество, проверка системы на прочность была прекращена.
P.S. Ответ на часто задаваемый вопрос - почему не генератор?
Генератор шумит, за ним надо следить, его надо шумоизолировать, ему желательно отдельное помещение.
Генератор тратит бензин и ему все равно, что он питает, или простую зарядку от телефона или тэны водонагревателя. Значит, все равно будут нужны АКБ и преобразователь, чтобы генератор за вменяемое время забил АКБ и его можно было выключить.
Чтобы не чувствовать дефицита энергии и нормально пользоваться бытовой техникой нужно порядка 9кВт*ч в день. Т.е. генератор мощностью 3кВт должен будет работать 3 часа на заряд АКБ. Если брать генератор мощнее, то и инвертор надо ставить мощнее.
Расход бензина инверторного генератора на 3кВт составляет 2.1л/час в идеале. В день нужно 3 часа работы. В год будет потрачено бензина 2,1*3*365= 2 299,5л. При цене бензина 52р за литр выйдет расход на бензин в год 119 574 рубля. С большой долей вероятности, генератор за год потратит свой ресурс, поэтому на следующий год придется покупать новый. Добавляем расходы на АКБ и инвертор, в итоге разница получается не слишком впечатляющей. А удобство использование в разы выше.
Расчеты весьма приблизительны, но размер расходов оценить позволяют.
Можно, конечно, использовать режим жесткой экономии, готовить на газу, телефон заряжать на работе, выкрутить все лампочки, холодильник зимой не использовать, и так холодно, но тут уже вопрос комфорта проживания и готовности за него платить.