За последние три года я обследовала под сотню частных домов, где хозяева ставили солнечные панели ради одного — чтобы в доме были свет, вода и тепло, когда света в сети нет. И почти в каждом втором случае система собрана не под эту задачу. Панелей много, а холодильник ночью всё равно стоит.
Причина простая. Панели считают по годовой выработке, а отключения случаются вечером и зимой, когда выработки нет вообще. Работает не солнце, а батарея. Панель только пополняет её днём.
Разберу по порядку, как считать систему именно под отключения, сколько это стоит и где в деревянном доме нельзя ставить оборудование.
Сначала считаем не панели, а суточное потребление
Я всегда начинаю с одного и того же: прошу хозяина выписать, что должно работать, когда света нет. Не «всё», а именно критический минимум. Обычно получается такой список.
- Холодильник — 1–1,5 кВт·ч в сутки. Современный класса A++ ближе к нижней границе, старый двухкамерный съедает вдвое больше.
- Газовый котёл с циркуляционным насосом — 0,5–1,2 кВт·ч в сутки в отопительный сезон. Сама автоматика ест копейки, основное берёт насос.
- Скважинный насос — 0,2–0,5 кВт·ч в сутки на семью из четырёх человек.
- Освещение — при полностью светодиодном свете 0,3–0,6 кВт·ч в сутки.
- Роутер, ноутбуки, телефоны — 0,2–0,4 кВт·ч.
Итого выходит 2,5–4 кВт·ч в сутки. Это и есть цифра, вокруг которой строится вся система. Если в список попадает электрочайник, бойлер или варочная поверхность, цифра сразу утраивается, и разговор идёт уже о другой технике и других деньгах.
На объекте под Броварами хозяин настаивал, что от батареи должен работать и бойлер на 80 литров. Мы посчитали: один нагрев с холодной воды — это 4–5 кВт·ч, то есть больше, чем весь остальной дом за сутки. В итоге поставили газовую колонку с батарейным розжигом, а бойлер оставили на сеть. Система вышла вдвое дешевле.
Батарея определяет, сколько вы продержитесь
Ёмкость аккумулятора подбирается по суточному потреблению, умноженному на запас. Литий-железо-фосфатные батареи (LiFePO4) разряжают до 80–90 процентов, поэтому от паспортной ёмкости реально доступно чуть меньше.
Простая привязка, которой я пользуюсь на первичном разговоре:
- 5 кВт·ч — сутки критической нагрузки без подзарядки. Минимальный вариант, который имеет смысл.
- 10 кВт·ч — двое суток, либо сутки с более свободным набором приборов.
- 15 кВт·ч и больше — если в доме тепловой насос, скважина с мощным насосом или мастерская.
Свинцовые батареи в частных домах я больше не рекомендую. Они дешевле на входе, но разряжать их глубже половины нельзя, живут они три-четыре года против десяти-пятнадцати у литиевых, и пересчёт на киловатт-час хранения выходит дороже. Один раз клиент под Полтавой сэкономил на этом, а через два сезона менял банки целиком.
Теперь панели
Задача панелей — вернуть в батарею то, что вы за сутки потратили. В украинских широтах один установленный киловатт панелей даёт в среднем около тысячи киловатт-часов за год, но распределены они крайне неравномерно.
В июне киловатт панелей выдаёт примерно 130–150 кВт·ч за месяц. В декабре — 25–40. Разница почти в пять раз, и именно декабрьская цифра решает, хватит вам мощности или нет.
Считается это так. Возьмите суточное потребление и разделите на декабрьскую суточную выработку одного киловатта — это примерно 1–1,3 кВт·ч в сутки при облачной погоде и правильном угле.
При потреблении 3 кВт·ч в сутки зимой нужно около 3 кВт панелей, чтобы в среднем закрывать расход. Это шесть панелей по 550 Вт. Летом та же система будет давать втрое больше, чем вам нужно, и излишек либо уходит в сеть, либо просто не производится — инвертор ограничивает выработку.
Ставить меньше трёх киловатт под задачу автономности почти бессмысленно: в пасмурную неделю декабря батарея не будет успевать заряжаться, и вы вернётесь к генератору.
Угол и сторона важнее количества
Самая частая ошибка, которую я вижу на кровлях, — панели уложены заподлицо со скатом, потому что «так красивее». На скате в 25 градусов, направленном на юг, зимняя выработка процентов на тридцать ниже, чем на том же массиве под углом 55–60 градусов.
Объяснение простое: зимой солнце низко, и крутой угол ловит его лучше. Плюс с крутой поверхности сходит снег, а с пологой он лежит неделями и выработка падает до нуля.
Если система нужна именно для зимы, я советую разделить массив: часть панелей на скат, часть — на подставки под большим углом или на фасад южной стены. Фасадный монтаж на деревянном доме требует отдельного расчёта крепления, но зимой такие панели работают лучше кровельных.
Восток и запад теряют около 15–20 процентов относительно юга. Север не рассматриваем вообще.
Гибридный инвертор и что он должен уметь
Для дома, который должен пережить отключение, подходит только гибридный инвертор — тот, который умеет одновременно работать с сетью, панелями и батареей и переключаться на автономный режим без паузы.
На что смотреть при выборе:
- Время переключения. Должно быть меньше 20 миллисекунд, иначе компьютер и котёл будут перезагружаться при каждом отключении.
- Пиковая мощность. Насос при пуске берёт втрое больше номинала. Инвертор на 5 кВт должен держать 10 кВт хотя бы несколько секунд.
- Чистая синусоида. Обязательно. Котельная автоматика на модифицированной синусоиде либо не запускается, либо выходит из строя.
- Возможность подключить генератор на отдельный вход. Пригодится в затяжную непогоду.
Отдельно про мощность. Инвертор на 5 кВт закрывает потребности обычного дома. Брать 8–10 кВт есть смысл, только если у вас трёхфазный ввод и мощные потребители вроде тепловой помпы или сварочного поста.
Где всё это ставить в деревянном доме
Здесь я строже, чем нужно, и не извиняюсь за это. Деревянный дом прощает меньше, чем кирпичный.
Батарея и инвертор должны стоять в отдельном техническом помещении или в пристройке. Не в жилой комнате, не в спальне, не под лестницей. Помещение должно проветриваться и не промерзать: литий при минусовых температурах не принимает заряд, и зимой в неотапливаемом гараже система превращается в мёртвый груз.
Основание под оборудование — негорючее. Лист гипсокартона или цементно-стружечной плиты между деревянной стеной и корпусом инвертора стоит копейки и снимает главный вопрос.
Всю проводку постоянного тока от панелей я веду в металлической трубе или металлорукаве. Дуга в цепи постоянного тока не гаснет сама, в отличие от переменного, и повреждённый кабель в деревянной конструкции — это то, чего нельзя допускать в принципе.
И обязательно устройство защиты от импульсных перенапряжений на стороне панелей. Гроза бьёт не в панель, а рядом, и наведённого импульса хватает, чтобы выжечь вход инвертора.
Во что это обходится
Порядок цифр на момент написания, без монтажа. Курс и наличие меняют их постоянно, поэтому смотрите на соотношение, а не на абсолютные значения.
- Панель 550 Вт — примерно 4,5–6 тысяч гривен за штуку.
- Гибридный инвертор на 5 кВт — от 35 до 70 тысяч в зависимости от бренда.
- Батарея LiFePO4 на 5 кВт·ч — 45–70 тысяч.
- Крепления, кабель, автоматика, защита — 15–25 тысяч.
- Монтаж — обычно 15–20 процентов от стоимости оборудования.
Комплект «3 кВт панелей плюс 5 кВт инвертор плюс 5 кВт·ч батареи» под ключ выходит в районе 150–200 тысяч гривен. Это система, которая закроет критические нагрузки дома при любом графике отключений и заметно срежет счёт за электричество летом.
Если бюджет ограничен, я советую собирать её поэтапно и начинать с инвертора и батареи. Они дают автономность сразу. Панели можно добавить следующей весной — их подключение к готовой системе занимает день.
Чего делать не стоит
Три ошибки, которые встречаю чаще всего.
Считать по годовой выработке. Продавец показывает красивую цифру за год, вы её делите на двенадцать и получаете ложное представление о зиме. Спрашивайте помесячный расчёт, и особенно декабрь с январём.
Экономить на сечении кабеля от панелей. Потери на длинной тонкой линии съедают тот самый процент выработки, ради которого покупали лишнюю панель.
Подключать к автономной линии весь дом. Тогда при отключении в резерв уходит и бойлер, и духовка, и тёплый пол, батарея садится за час. Критические потребители выделяют на отдельную группу в щите — это самая дешёвая и самая полезная часть всей работы.
И последнее. Прежде чем считать панели, пройдитесь по дому и посмотрите, что вы можете просто выключить. Старый морозильник в подвале, тёплый пол в санузле, который никто не отключает летом, вторая холодильная камера. Каждый убранный киловатт-час суточного потребления экономит примерно двадцать тысяч гривен на оборудовании. Это самая выгодная работа в проекте, и она бесплатна.