Сонячні батареї та генератори: як забезпечити енергонезалежність під час відключень світла

Відключення електроенергії в Україні змушують багатьох замислитися про альтернативні джерела живлення. У світлі нестабільного енергопостачання, все більшої популярності набувають сонячні батареї та генератори як надійні способи забезпечити енергонезалежність домогосподарств та підприємств. Як правильно обрати та використовувати ці пристрої, щоб пережити блекаути з мінімальними незручностями — розкаже «Дніпро Оперативний».

Сонячні батареї: принцип роботи та переваги

Сонячні батареї – це пристрої, які перетворюють енергію сонячного світла безпосередньо в електричну енергію за допомогою фотоелектричного ефекту. Основу сонячної батареї складають фотоелементи, виготовлені з напівпровідникових матеріалів, найчастіше кремнію.

Принцип роботи:

Коли фотони сонячного світла потрапляють на поверхню фотоелемента, вони передають свою енергію електронам у напівпровіднику. Ця енергія вивільняє електрони з їхніх атомів, створюючи вільні електрони та позитивно заряджені «дірки». Завдяки внутрішньому електричному полю в фотоелементі, вільні електрони починають рухатися в одному напрямку, а «дірки» – в іншому. Цей направлений рух заряджених частинок і створює постійний електричний струм.

З'єднані послідовно або паралельно фотоелементи утворюють сонячну панель, яка здатна генерувати більшу напругу та струм. Згенерований постійний струм зазвичай перетворюється інвертором у змінний струм, який використовується для живлення побутових приладів та електромережі.

Переваги сонячних батарей:

• Екологічність.
• Економічність.
• Енергетична незалежність.
• Довговічність та надійність (25-30 років і більше).
• Автономність.
• Збільшення вартості нерухомості за рахунок встановлених сонячних панелей.
• Державна підтримка.
• Безшумна робота.

Генератори: види та особливості вибору

Генератори є ще одним популярним рішенням для забезпечення резервного електропостачання під час відключень світла. Вони перетворюють механічну енергію (зазвичай від двигуна внутрішнього згоряння) в електричну. На ринку представлено кілька основних видів генераторів, які відрізняються типом палива, потужністю, рівнем шуму та іншими характеристиками.

Основні види генераторів:

• Бензинові генератори.
• Дизельні генератори.
• Газові генератори.

Особливості вибору генератора

При виборі генератора слід враховувати кілька ключових факторів:

• Необхідна потужність.
• Тривалість роботи.
• Тип палива.
• Рівень шуму.
• Тип запуску.
• Наявність додаткових функцій.
• Вартість.
• Мобільність.

Правильний вибір генератора допоможе вам забезпечити надійне резервне електропостачання та мінімізувати незручності під час відключень світла.

Порівняння сонячних батарей та генераторів: що краще?

Вибір між сонячними батареями та генератором як джерелом резервного живлення під час відключень світла залежить від багатьох факторів, включаючи ваші потреби в енергії, бюджет, доступність сонячного світла та тривалість відключень. Обидва варіанти мають свої переваги та недоліки.

Сонячні батареї

Переваги:

• Екологічність.
• Економічність в довгостроковій перспективі.
• Енергетична незалежність.
• Тиха робота.
• Низькі експлуатаційні витрати.
• Довговічність.
• Можливість автономної роботи.

Недоліки:

• Висока початкова вартість.
• Залежність від сонячного світла.
• Потреба в площі для встановлення.
• Необхідність у акумуляторах.
• Менша потужність порівняно з генераторами.

Генератори

Переваги:

• Відносно нижча початкова вартість (особливо бензинових моделей).
• Висока потужність.
• Незалежність від погодних умов. 
• Тривалий час безперервної роботи (дизельні та газові моделі).
• Мобільність (деякі моделі).

Недоліки:

• Залежність від палива.
• Витрати на паливо та обслуговування.
• Шумна робота.
• Викиди шкідливих речовин.
• Обмежений термін служби (порівняно з сонячними батареями).
• Потреба в регулярному обслуговуванні.

Що ж краще?

Однозначної відповіді на це питання немає. Ідеальним рішенням може бути комбінація обох технологій.

• Для забезпечення базових потреб в електроенергії під час короткочасних відключень світла, а також для живлення чутливої електроніки, може бути достатньо генератора. 
• Для довготривалих відключень, значної економії на електроенергії в перспективі та еколочності кращим вибором будуть сонячні батареї. 
• Гібридні системи, що поєднують сонячні батареї з акумуляторами та генератором, можуть забезпечити максимальну енергетичну незалежність та надійність.

Монтаж та експлуатація: важливі аспекти

Правильний монтаж та належна експлуатація є ключовими факторами для забезпечення ефективної та безпечної роботи як сонячних батарей, так і генераторів.

Сонячні батареї: монтаж

• Проектування системи враховуючи: кількість та тип сонячних панелей, тип кріпильної системи, розташування інвертора, прокладання кабелів, встановлення акумуляторів (за наявності), захисне обладнання.
• Кваліфікований монтаж сертифікованими фахівцями.
• Дотримання будівельних норм.
• Отримання дозволів (за потреби).

Сонячні батареї: експлуатація

• Регулярний огляд на наявність забруднень (пилу, листя, пташиного посліду), пошкоджень та надійність кріплень. 
• Очищення панелей.
• Перевірка інвертора (наявність помилок, температурний режим) та стан акумуляторних батарей (рівень заряду, напруга, відсутність корозії). 
• Моніторинг продуктивності.
• Сервісне обслуговування.

Генератори: монтаж

Вибір місця встановлення: 

• Бензинові та дизельні генератори: повинні встановлюватися на відкритому повітрі або в добре вентильованому приміщенні для відведення вихлопних газів. 
• Газові генератори: потребують підключення до газової магістралі або встановлення газових балонів з дотриманням правил безпеки. 
• Забезпечення вентиляції для запобігання перегріву генератора.
• Надійна установка для запобігання вібрації та переміщенню під час роботи. 
• Підключення до електромережі повинно здійснюватися кваліфікованим електриком з використанням спеціального перемикача (АВР або реверсивного рубильника).
• Обов'язковим є заземлення корпусу генератора для забезпечення електробезпеки.

Генератори: експлуатація

• Регулярна перевірка рівня масла та палива.
• Перевірка повітряного фільтра.
• Перевірка акумулятора (для моделей з електростартером).
• Перший запуск та обкатка.
• Періодичне технічне обслуговування.
• Правильне зберігання палива.
• Дотримання інструкції з експлуатації.

Додаткове обладнання: інвертори та акумулятори

Інвертори:

Інвертор є ключовим елементом сонячної електростанції та може бути корисним і для деяких типів генераторів. Його основна функція полягає у перетворенні постійного струму (DC), який виробляють сонячні панелі або акумуляторні батареї, у змінний струм (AC) стандартної напруги (зазвичай 220 В) та частоти (50 Гц), який використовується більшістю побутових приладів.

Основні типи інверторів для сонячних батарей:

• Мережеві інвертори (on-grid): працюють паралельно з центральною електромережею.
• Автономні інвертори (off-grid): призначені для роботи в системах, повністю від'єднаних від центральної електромережі. 
• Гібридні інвертори (hybrid): поєднують функціональність мережевих та автономних інверторів. 

Важливі характеристики інверторів:

• Потужність.
• Ефективність.
• Форма вихідного сигналу: синусоїдальна форма, модифікована синусоїдальна форма, наявність захисних функцій.

Інвертори для генераторів:

Деякі сучасні генератори оснащені інверторною технологією. Інверторні генератори виробляють змінний струм, який потім перетворюється на постійний і знову на змінний. Цей процес дозволяє отримати більш стабільний та чистий вихідний сигнал з правильною синусоїдальною формою, що робить їх безпечними для живлення чутливої електроніки. Вони також часто є більш тихими та економічними у споживанні палива при низьких навантаженнях.

Основні типи акумуляторів для сонячних систем:

• Свинцево-кислотні акумулятори (Lead-acid): заливні (Flooded), герметизовані (Sealed).
• Літій-іонні акумулятори (Lithium-ion): Найбільш сучасний та популярний тип акумуляторів для сонячних систем. Вони мають: 
  • Високу щільність енергії.
  • Велику глибину розряду. 
  • Довгий термін служби.
  • Низькі вимоги до обслуговування.
  • Вища вартість.

Важливі характеристики акумуляторів:

• Ємність (Ah — ампер-годин).
• Напруга (V — вольт).
• Глибина розряду (DoD - Depth of Discharge).
• Кількість циклів заряду/розряду.
• Швидкість заряду/розряду.

Акумулятори для генераторів:

Генератори з електричним стартером використовують невеликі акумуляторні батареї (зазвичай свинцево-кислотні) для запуску двигуна. Ці акумулятори заряджаються під час роботи генератора. Для автономного живлення від генератора акумулятори великої ємності зазвичай не використовуються, оскільки основна функція генератора - виробляти електроенергію безпосередньо. Однак, у гібридних системах генератор може використовуватися для підзарядки акумуляторних батарей, які потім забезпечують живлення при вимкненому генераторі.

Гібридні системи: поєднання генератора та сонячних панелей

Гібридні системи електропостачання, що поєднують сонячні панелі та генератор, є одним з найбільш ефективних способів досягти максимальної енергетичної незалежності, особливо в умовах частих або тривалих відключень централізованого електропостачання. Така комбінація використовує переваги обох технологій, мінімізуючи їхні недоліки.

Принцип роботи гібридної системи

У гібридній системі сонячні панелі генерують електроенергію протягом світлового дня, яка може безпосередньо живити споживачі, заряджати акумуляторні батареї (за наявності) або передаватися в мережу (за наявності відповідного інвертора та дозволу). Акумулятори зберігають надлишкову енергію для використання вночі або в похмуру погоду. Генератор виступає як резервне джерело живлення, яке автоматично або вручну запускається, коли заряд акумуляторів вичерпується або коли сонячної енергії недостатньо для покриття поточного споживання.

Переваги гібридних систем:

• Максимальна енергетична незалежність.
• Надійність електропостачання.
• Економія коштів.
• Зменшення експлуатації генератора.
• Екологічність.
• Можливість масштабування.
• Безперебійне живлення (за наявності гібридного інвертора).

При виборі слід ретельно проаналізувати свої потреби, бюджет та умови експлуатації, щоб прийняти найбільш оптимальне рішення.

Раніше ми писали, як українці адаптувалися до відключень світла та чим займаються.

Також ми розповідали про основні загрози, які криються за раптовими відключеннями електроенергії, та як мінімізувати їхні негативні наслідки.