Дата додавання: 14.01.2015
Дана стаття присвячена розрахунку собівартості електроенергії, виробленої сонячними батареями . Наведені розрахунки не претендують на абсолютну точність, це скоріше, спроба перевести модні зараз слова «енергоефективність», «безкоштовна сонячна енергія» в якісь цифри, що дають уявлення про реальну вартість сонячної енергії.
За точку відліку ми взяли якусь «усереднену» сонячну панель, найбільш часто використовується в домашніх сонячних установках. Зазвичай це фотоелектричний модуль потужністю 270 Вт, частіше полікристалічний, ніж монокристаллический (що, втім, не так істотно для розрахунків), вартістю близький до нижнього цінового діапазону на дане обладнання в Україні, приблизно 0,65 долара за Вт, або 175,5 $ за панель. Природно, зустрічаються як більш дешеві варіанти, так і значно дорожчі, при бажанні все можна перерахувати самостійно, грунтуючись на даному прикладі.
Отже, в наших розрахунках сонячна панель має певну потужність при певних умовах, яка схильна до зміни з часом (деградація матеріалів); зазвичай виробник вказує номінальну потужність, і дає на її зміну певну гарантію. Найчастіше, це десятирічна гарантія 90% потужності і двадцятирічна гарантія 80% потужності. Якщо узагальнити ці всі зміни, сонячна батарея після першого року експлуатації втрачає в потужності приблизно 3%, і далі щороку по 0,7%. Нижче діаграми і графіки від різних виробників, що ілюструють зменшення потужності сонячних панелей.
Використовуючи значення потужності і її поступове зменшення, порахуємо електроенергію, яку зробить наша сонячна батарея за умовний відрізок часу, скажімо, двадцять років. Тут невелике пояснення - даний часовий відрізок прийнятий, виходячи з інформації європейських компаній про максимальний періоді експлуатації їх клієнтами сонячних установок до модернізації; в нашій країні трохи інша картина - лічені приватні сонячні установки експлуатуються більше семи - восьми років. Разом з тим, двадцять п'ять років, після закінчення яких виробники дають гарантію на 80% потужності - не межа експлуатації сонячних батарей. Є приклади успішної роботи сонячних панелей, встановлених 30 і більше років тому, знову ж таки, не в Україні.
Отже, прогнозований розрахунок продуктивності нашої панелі в автокалькуляторе по Києву дає цифру 310 кВт * год електроенергії на рік на виході, але не панелі, а на виході фотоелектричної системи, пов'язаної з мережею, тобто, системи для прямого перетворення сонячної енергії в мережеву електричну. Нам це якраз і важливо, яка енергія буде на виході установки, а не те, що дає сама панель. При цьому в автокалькуляторе враховується і оптимальний кут установки сонячної батареї, і втрати енергії, як в самій сонячній батареї - температурні втрати, втрати на відбиття, так і системні втрати - через не узгодженості параметрів, в кабелі, в инвертор, інше. Електрика від сонячних батарей реально!
Тепер масштабується на обраний період роботи сонячної батареї (двадцять років) її енергетична ефективність, з урахуванням погіршення параметрів; перший рік роботи пораховано, виходячи з втрати потужності в 3%, інші - 0,7%. Для наочності всі зведено в таблицю.
рік
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
всього
310
301
299
297
295
293
291
289
287
285
283
281
279
277
275
273
271
269
267
265
263
5950
Далі проста арифметика: за двадцять років сонячна панель вартістю 175,5 $ зробить 5950 кВт * год електроенергії, відповідно, вартість цієї енергії -
175,5 $ / 5950 кВт * год = 0,029 $ / кВт * год
В цілому це не повна картина по реальній вартості кВт / год, так як сонячні батареї - хоч і головний, але не єдиний елемент системи для перетворення енергії сонячного випромінювання в електричну. В повний комплект фотоелектричної мережевий системи входять так само сонячний інвертор, автоматика захисту по постійному і змінному струму (іноді вона вбудована в інвертор), система кріплень, кабельно-провідникові з'єднання, і інші елементи. У процентному співвідношенні панелі займають приблизно 60-65% від повної вартості такої системи, в залежності від потужності (нагадуємо, розглядаємо тільки домашні сонячні установки), виробників перетворювати обладнання, матеріалу кріплень, і так далі.
Таким чином, умовна вартість системи з нашої сонячною панеллю 270 Вт становитиме: 
175,5 $ / 65% х 100 = 270 $ або 175,5 $ / 60% х 100 = 293 $
Розраховуємо тепер повну вартість електроенергії на виході системи:
270 $ / 5950 кВт * год = 0,045 $ / кВт * або 293 $ / 5950 кВт * год = 0,049 $ / кВт * год
Разом, вартість електроенергії від домашньої сонячної мережевий установки становить приблизно 0,045-0,049 $ / кВт * год. Це за умови, що установка працює безаварійно протягом 20 років. На практиці таке цілком досяжно, так як базова гарантія на інвертори європейського виробництва, а так само деякі китайські, становить 5 років. Конструкція, автоматика прослужать не менше. Якщо ж врахувати додаткові витрати, наприклад, періодичне очищення панелей, продовження гарантії на інвертори, регламентні роботи, то собівартість сонячної енергії в таких системах буде на рівні 0,05 $ / кВт * год.
Отже, основне завдання ми вирішили. Але це ще не все. Останнім часом ми досить часто чуємо від людей, що, мовляв, електроенергія постійно дорожчає, думаємо поставити сонячну установку, відключитися від мережі, нікому не платити. Що ж, спробуємо відповісти ще на це питання - скільки коштує енергія від домашньої сонячної установки, призначеної для резервного / сезонного автономного електропостачання. Підкреслюю, резервного, або сезонного автономного електропостачання, а не повністю автономна система, так як для автономних установок розрахунок буде виглядати зовсім по-іншому (там вже необхідно враховувати роботу вітрогенератора, дизель-генератора).
У домашніх сонячних установках, призначених для резервного електропостачання, сонячні батареї займають різне співвідношення від загальної вартості системи; можна з великою часткою ймовірності стверджувати, що це приблизно 25%.
Але дана цифра дуже усереднена, так як реальне процентне співвідношення вартості панелей і всієї системи залежить від маси додаткових даних. Наприклад, в системах з недорогим перетворювати обладнанням вартість сонячної панелі досягає майже 30%, а з преміумного обладнанням і високо ресурсними акумуляторами - близько 20%. Крім того, є залежність співвідношення вартості панелей і від необхідного виходу електроенергії. Тому поки зупинимося на очевидному усередненні фінансової частки сонячних батарей в установках для резервного електропостачання - 25%.
Далі, в сонячних установках для резервного електропостачання є компоненти, термін служби яких набагато нижче розрахункового періоду роботи сонячних панелей, це акумуляторні батареї. Кількість відпрацьованих комплектів за розрахунковий період в 20 років складе не менше 3-х (справедливо для акумуляторах батарей з високим ресурсом), а приблизна частка комплекту акумуляторних батарей в загальній вартості системи - 40%. Таким чином, базова вартість сонячних батарей (установок) для резервного електропостачання буде збільшуватися на 40% за період 20 років не менше 2-ух раз.
Ще одна змінна, що впливає на розрахунок вартості енергії від сонячної установки для резервного електропостачання - більш високі втрати енергії в циклі її перетворення від сонячної панелі до кінцевого споживача. Узагальнено можна сказати, що в сонячної установки для резервного електропостачання додатково втрачається не менше 15% енергії.
Взявши до уваги всі вище перераховані фактори, отримуємо наступний розрахунок повної вартості системи з нашої усередненої панеллю за 20 років експлуатації:
(175,5 $ / 25% х 100) + (2 х 40%) = тисячу двісті шістьдесят-три $
Приблизний вихід енергії від такої системи, з урахуванням більш високих втрат:
5950 кВт * год - 15% = 5058 кВт * год
Таким чином, вартість енергії від нашої установки для резервного електропостачання, з урахуванням повного терміну експлуатації - 20 років, становить:
+1263 $ / 5058 кВт * год = 0,25 $ / кВт * год
З огляду на потреби в обслуговуванні такої системи, в регламентні і ремонтні роботи, вартість енергії від неї за 20 років експлуатації становитиме близько 0,26 $ / кВт * год.
З даних розрахунків можна зробити кілька висновків. Перший, що лежить на поверхні - сонячна енергія абсолютно не безкоштовна. Другий - саме виправдане використання сонячних батарей - для компенсації, заміщення мережевий електроенергії, при її вартості, близькою до вартості енергії від сонячних батарей. Або ж, що ще вигідніше, продаж сонячної енергії за більш високим, «зеленим» тарифом. До речі, остання схема в Україні з успіхом працює, незважаючи на всі економічні труднощі. Домогосподарства, які встановили сонячні панелі і отримали «зелений» тариф, не тільки економлять електроенергію, споживану від мережі, але і отримують виплати за високим тарифом за всю не використані ними сонячну енергію.
Ще один висновок, який стосується вартості сонячної енергії - отримання її від сонячних установок для резервного / сезонного автономного електропостачання, з урахуванням періодичної заміни акумуляторів в таких системах, досить дорого, і використання даних систем в кожному конкретному випадку треба добре прораховувати. Тут є маса нюансів, що дозволяють домогтися зниження вартості, в цілому це гідно теми окремої розмови.
А про нову тенденцію в напрямку оптимізації використання сонячної енергії в домашніх системах харчування я обов'язково згадаю. Йдеться про комбінованих сонячних установках для зберігання і власного споживання енергії, що мають функції як прямого перетворення сонячної енергії в мережеву електричну, так і резервного / автономного електропостачання виділених груп. У даних системах, завдяки специфіці компонування і застосовується (гібридного інвертора), краще співвідношення вартості різних компонентів. Сонячні батареї займають приблизно 40% від загальної вартості обладнання, а акумулятори - в районі 20%, так як немає необхідності використовувати дуже ємні і високоресурсні батареї. Крім того, системні втрати енергії в них так само трохи нижче, ніж в установках для резервного / сезонного автономного електропостачання. Всі разом дозволяє занчительно знизити вартість сонячної енергії, зразкове значення якої можете порахувати самостійно, на основі вище наведеного алгоритму.
Ще раз повторимося, електрику від сонячних батарей реально, звертайтеся, ми допоможемо визначитися з вибором.
Безкоштовна консультація
