Собственная солнечная электростанция на крыше дома сегодня привлекательна как с технической, так и с финансовой точки зрения. Многие производители предлагают комплектные наборы солнечных установок — пакеты со всеми важными компонентами, необходимыми для установки фотогальванических модулей на крыше. Но что именно входит в такой набор и какие есть варианты (с аккумулятором или без)? Эта статья даёт исчерпывающий обзор всех компонентов домашней PV-системы, объясняет их функции и взаимодействие на примере схемы. Мы также приводим примеры популярных устройств с указанием производителей, моделей и цен. Таким образом, вы будете точно знать, из каких элементов состоит комплект для солнечной энергии и на что следует обратить внимание.
Основные компоненты солнечной установки – обзор
Типичный PV-набор для частного дома включает следующие основные компоненты:
- Солнечные модули (панели) — преобразуют солнечный свет в электрическую энергию (постоянный ток).
- Монтажная система — крепления, направляющие и фиксирующие элементы для установки панелей на крыше (в зависимости от типа крыши).
- Инвертор — устройство, преобразующее постоянный ток от модулей в переменный ток (230 В, 50 Гц), пригодный для бытового использования.
- Кабели и соединения — солнечные кабели, разъёмы (например, MC4), а также предохранители и подключение к домашней электросети.
- Аккумулятор (опционально) — система хранения энергии, сохраняющая избыточную солнечную энергию для использования вечером или при облачности.
- Контроллер заряда (опционально) — контролирует заряд батареи в автономных системах без подключения к сети (в сетевых системах с гибридными инверторами эта функция часто встроена).
Как работают компоненты в системе
Указанные выше компоненты работают совместно, чтобы преобразовать солнечный свет в пригодное для использования электричество. Солнечные модули обычно соединяются последовательно в так называемые стринги. При попадании солнечного света они вырабатывают постоянный ток, который по солнечным кабелям поступает в инвертор. Инвертор преобразует ток в переменный и подаёт его в домашнюю сеть. В первую очередь питаются текущие потребители в доме. Если вырабатывается больше энергии, чем используется, излишки поступают в общественную сеть (если нет аккумулятора) или сохраняются в аккумуляторе (если есть). При необходимости — например, вечером — накопленная энергия снова подаётся в сеть. Современная система управления энергией следит за тем, чтобы в первую очередь использовалась солнечная энергия, а не сетевая.
Приведённая выше схема иллюстрирует типичную сетевую солнечную установку: солнечные модули на крыше соединены в стринги и подключены через DC-выключатель к инвертору, который затем соединён через счётчик с домашней и общей сетью. В системах с аккумулятором также присутствует батарея с контроллером. Схемы подключения могут незначительно отличаться в зависимости от системы — в отдельной статье мы показываем подробные примеры для различных сценариев.
(Пример: солнечные панели на крыше дома)
Монтажная система и крепление
Чтобы солнечные модули можно было безопасно установить на крыше, комплект всегда включает монтажную систему. Для скатных крыш это крюки, винты, алюминиевые направляющие и зажимы, которые фиксируют панели. Для черепичных крыш, например, используются стальные крюки, устанавливаемые под черепицу и прикручиваемые к стропилам. На них монтируются алюминиевые направляющие, к которым крепятся панели.
Для плоских крыш применяются специальные треугольные опоры или лотки, обеспечивающие оптимальный угол наклона. Часто они утяжеляются (балластируются), а не крепятся к крыше.
Хорошая монтажная система устойчива к коррозии и рассчитана на снеговые и ветровые нагрузки. В комплектных наборах крепёж обычно подобран под размеры крыши и модулей. Затраты на материалы составляют примерно 10–15 % стоимости всей установки. Для системы на 10 кВт можно заложить 1.000–2.000 € на подконструкцию и крепеж. Лучше выбирать качественные системы (например, Schletter или K2 Systems), чтобы панели прослужили десятилетиями.
Инвертор – мини-электростанция
Инвертор — центральное устройство любой солнечной установки. Он принимает постоянный ток от модулей и преобразует его в переменный ток, пригодный для использования в доме или передачи в сеть. Подбирается по номинальной мощности установки — обычно его мощность равна или немного меньше суммарной мощности модулей (например, ~5 кВт для системы 6 кВт, так как модули редко выдают максимум одновременно).
Современные инверторы имеют КПД 97–99 % и оснащаются трекерами MPP (точка максимальной мощности), чтобы максимально эффективно использовать модули. Также они содержат защитные устройства (например, автоматическое отключение при сбое в сети — NA-защита) и коммуникационные модули для мониторинга (через приложение или портал).
Существуют разные типы инверторов:
- Стринговые инверторы: стандарт для большинства крышных установок. Цена: 700–1.500 € для 5–10 кВт. Примеры: SMA Sunny Boy 5.0 (~1.200 €), Fronius Symo 6.0-3-M (~1.500 €).
- Микроинверторы: небольшие устройства для каждого модуля. Цена: 100–200 € за единицу. Пример: Enphase IQ7.
- Гибридные инверторы: совмещают функции PV и аккумулятора. Цена: 1.500–2.500 €. Примеры: Sungrow SG5HY, SMA Tripower Storage.
В зависимости от системы может использоваться отдельный аккумуляторный инвертор, который связывает батарею с домашней сетью. Это необходимо, если добавляется аккумулятор к существующей установке, у которой нет гибридного инвертора. Цена: 700–1.500 € для домашних решений.
Аккумулятор — энергия круглосуточно
Аккумулятор — ключевое устройство, позволяющее использовать солнечную энергию вечером или при отключении электричества. Современные домашние аккумуляторы обычно литий-ионные, с ёмкостью от 5 до 15 кВт·ч. Обычно они устанавливаются в подвале или хозпомещении, крепятся к стене или ставятся как шкаф. Аккумуляторный или гибридный инвертор заряжает аккумулятор избыточным током и отдаёт его при необходимости, увеличивая долю самоиспользования.
Цены на аккумуляторы снизились, но остаются на уровне 400–800 € за кВт·ч. Система на 5 кВт·ч — от 2.500–3.500 €, на 10 кВт·ч — 5.000–7.000 €. Пример: Tesla Powerwall 2 (13,5 кВт·ч) — около 8.000–9.000 € без установки. Также популярны BYD, LG Energy Solution, Sonnen. Выбор зависит от нужной ёмкости и совместимости с инвертором. Важно: аккумуляторы в наборах часто опциональны — можно установить их позже.
Контроллер заряда – обязателен для автономных систем
Контроллер заряда используется в автономных (off-grid) установках и небольших системах на 12/24 В. Он регулирует заряд аккумулятора, предотвращая перезаряд и переразряд. В сетевых установках с гибридными инверторами отдельный контроллер не нужен, так как его функции встроены в инвертор.
Бывают два типа:
- PWM-контроллеры (дешевле, для малых систем 12/24 В)
- MPPT-контроллеры — отслеживают точку максимальной мощности и работают с более высокими напряжениями.
MPPT-контроллер для средней автономной системы (напр., 48 В, 60 А) стоит около 300–500 €. Victron Energy — один из известных производителей. Контроллер подключается между панелями и аккумулятором и важен для продления срока службы батареи.
Кабели, соединения и безопасность
Кроме основных устройств, комплект PV-системы включает необходимые электрические аксессуары:
- Солнечные кабели: специальные стойкие к ультрафиолету провода соединяют панели (стринги) и идут к инвертору. Обычно сечением 4–6 мм².
- Разъёмы: стандартизированные соединения MC4, устойчивые к погодным условиям.
- Распределители и предохранители: крупные системы могут иметь комбинированные боксы (combiner box) для параллельных стрингов. Также устанавливаются предохранители DC или выключатели для отключения генератора при обслуживании.
- Счётчик: в сетевых установках устанавливается двухсторонний счётчик от энергокомпании для измерения потребления и отдачи в сеть. Хотя он не входит в комплект, он обязателен для расчётов.
- Мониторинг: большинство инверторов поддерживают мониторинг (веб-портал или приложение). Дополнительно можно установить smart-meter для отслеживания собственного потребления.
Монтаж кабелей и соединений требует высокой аккуратности. Хотя опытный мастер может самостоятельно установить панели, электрическое подключение должен выполнять лицензированный электрик. Это обеспечивает соответствие стандартам безопасности и необходимо для подключения к сети.
(Здесь можно разместить упрощённую схему подключения всех компонентов.)
Планирование и следующие шаги
Комплектная солнечная установка — это простой старт в собственную генерацию энергии, так как все компоненты уже согласованы. Однако перед покупкой стоит тщательно спланировать размер и оснащение. Важные вопросы: каков ваш расход энергии? Сколько площади на крыше? Хотите ли вы аккумулятор? Какие расходы и доходы можно ожидать?
Для ответа рекомендуем наш солнечный калькулятор. Этот онлайн-инструмент поможет определить нужное количество панелей, подобрать инвертор и рассчитать экономическую эффективность (срок окупаемости). Вы получите точные данные по комплекту и потенциальной экономии. Попробуйте калькулятор — и получите детальный результат, адаптированный под ваш дом и регион.
Напоследок: установка солнечной системы — это инвестиция на годы. Изучите тему внимательно — например, с нашими материалами о затратах и субсидиях. С нужными знаниями и правильно подобранным комплектом вы тоже сможете скоро производить собственное "зелёное" электричество прямо у себя на крыше.