Куди дівати надлишки сонячної енергії: чотири сценарії

Сонячна станція видає піковий виробіток опівдні, коли будинок майже порожній: техніка вимкнена, мешканці на роботі, панелі працюють на повну. Ця енергія або йде в мережу за безцінь, або взагалі не виробляється, бо інвертор упирається в обмеження експорту й притримує панелі. Питання, куди дівати надлишки електроенергії, постає перед кожним власником, щойно станція виходить на потужність. Відповідей чотири: накопичити в батареї (а тут одразу постає вибір, LiFePO4 чи звичайний літій), нагріти воду, віддати тепло на опалення чи зарядити електромобіль. Нижче ми ставимо ці сценарії поруч, порівнюємо за одними критеріями й даємо простий спосіб зрозуміти, який має сенс саме для вашого будинку.

Чому надлишок узагалі виникає

Надлишок виникає тому, що станція виробляє найбільше тоді, коли будинок споживає найменше. Профіль виробітку прив’язаний до сонця: крива піднімається зранку, досягає максимуму опівдні й спадає надвечір. Профіль споживання житла виглядає навпаки: невеликий ранковий сплеск, провал удень, поки всі на роботі й у школі, і головне навантаження ввечері, коли вмикаються плита, пральна машина та освітлення. Різниця між цими кривими опівдні й є той надлишок сонячної енергії, який нікуди не витрачається.

Без окремого рішення інвертор віддає його в мережу, а за обмеження експорту частину потужності станція просто не виробляє. І там, і там енергія, за яку ви заплатили обладнанням, не працює на вас. Самоспоживання сонячної енергії, тобто частка виробітку, яку будинок з’їдає сам, у типовій станції без додаткових пристроїв рідко перевищує половину. Підняти цю частку й означає прибрати надлишок. Найпростіше зсунути споживання на вечір допомагають системи накопичення енергії, з них і почнемо.

Сценарій 1. Накопичення в батареї

Накопичення в батареї, це найуніверсальніший спосіб розпорядитися надлишком: денна енергія зберігається до вечора. Система накопичення енергії заряджається, поки станція виробляє більше, ніж треба, і віддає накопичене, коли виробіток падає, а споживання росте. Так власна сонячна енергія переноситься з дня на вечір, і ви майже перестаєте купувати її з мережі в години пікового тарифу.

Що дає: одразу два ефекти. Перший, зростання самоспоживання за рахунок перенесення енергії з дня на вечір. Другий, резерв: при відключенні заряджена батарея живить будинок або хоча б критичні лінії, і для багатьох саме ця функція, а не економія, стає головним аргументом.

Обмеження: вартість входу тут найвідчутніша серед перших чотирьох сценаріїв. Ємність батареї доводиться підбирати під реальний вечірній профіль, бо надто мала не покриє потребу, а надто велика не встигне зарядитися й не окупиться. Акумулятор має обмежений ресурс за кількістю циклів, і від його типу залежить, скільки років він відпрацює. Батареї потрібне місце й правильні умови.

Кому підходить найкраще: тим, кому потрібен не лише зсув споживання, а й резерв при відключеннях. Якщо стабільність живлення критична, накопичення виправдовує ціну навіть там, де сама економія окупалася б повільно.

Сценарій 2. Нагрів води

Нагрів води, це найдешевший вхід у самоспоживання: надлишок гріє бойлер, а гаряча вода тримає цю енергію до вечора. Бойлер від сонячних панелей працює як теплова батарея: замість віддавати денний надлишок у мережу, ви вмикаєте тен, коли панелі виробляють більше, ніж споживає будинок, і до вечора маєте повний бак гарячої води.

Що дає: теплову акумуляцію без окремого дорогого накопичувача. Нагрів води від сес не потребує нічого, крім звичайного електробойлера, який у більшості будинків і так є, та нескладного керування. Це найдоступніший перший крок, з якого варто починати майже кожному.

Обмеження: запасена енергія існує лише як гаряча вода й назад в електрику не перетвориться. Обсяг обмежений баком: щойно вода прогрілася до максимуму, надлишок знову нема куди подіти. Тому бойлер закриває частину проблеми, а не всю.

Що потрібно: керування навантаженням за наявністю надлишку. Звичайний термостат вмикає тен за розкладом, а тут потрібен пристрій, який стежить за виробітком і вмикає нагрів саме тоді, коли енергія зайва.

Сценарій 3. Тепловий насос

Тепловий насос дає найбільший ефект від надлишку, але й вимагає найбільше: він перетворює зайву електрику на тепло з коефіцієнтом, недосяжним для простого тена. Зв’язка тепловий насос і сонячні панелі працює так: одна витрачена кіловат-година дає в кілька разів більше теплової енергії, бо насос не гріє, а переносить тепло з повітря чи ґрунту в будинок.

Що дає: опалення й гарячу воду одночасно, з високим коефіцієнтом перетворення теплового насоса. Там, де бойлер із тена віддасть приблизно стільки тепла, скільки взяв електрики, насос віддасть у кілька разів більше. На денному надлишку сонячної енергії це перетворює станцію на джерело майже безкоштовного тепла.

Обмеження: вартість входу тут найвища серед усіх сценаріїв, а монтаж потребує узгодження з наявною системою опалення, іноді часткової її перебудови. Це не пристрій, який вмикають у розетку.

Сезонність: у ній головна складність. Надлишок найбільший улітку, коли опалення не потрібне зовсім, а потреба в теплі максимальна взимку, коли станція виробляє в рази менше. Сонце дає енергію не тоді, коли насосу треба найбільше. Частково це вирівнюють робота на гарячу воду цілий рік і охолодження влітку, але повністю розрив насос не закриває, і закладати його лише заради літнього надлишку не варто.

Сценарій 4. Зарядка електромобіля

Зарядка електромобіля дає найшвидшу віддачу тим, у кого авто вже є: денний надлишок їде в бак замість того, щоб іти в мережу за копійки. Зарядка електромобіля від сонця заміщує найдорожче, покупну електрику або пальне, якщо авто прийшло на зміну бензиновому. Кожна кіловат-година, залита від власних панелей, це та, за яку не довелося платити.

Що дає: пряме заміщення покупної енергії найбільшим одиничним споживачем у домі. Електромобіль з’їдає стільки, скільки не з’їсть жоден бойлер, тому саме він здатен поглинути навіть значний надлишок сонячної енергії без залишку. За обсягом це найємніший зі сценаріїв.

Обмеження: щоб заряджатися від сонця, авто має стояти вдома вдень, а не на парковці біля офісу. Для тих, хто вдень на роботі, потрібне відкладене заряджання: машина під’єднана з вечора, а заряджається в денне вікно, коли є надлишок.

Що потрібно: зарядна станція для електромобіля з керуванням за надлишком. Звичайна розетка заряджає будь-коли й з мережі, а тут потрібна керована зарядка, яка сама піднімає струм, коли з’являється зайва потужність, і притримує, коли надлишок зникає.

Порівняльна таблиця сценаріїв

Продаж у мережу як п’ятий варіант

Продаж у мережу стоїть окремо, бо це не спосіб використати надлишок, а спосіб не втратити його зовсім. Коли жоден із чотирьох сценаріїв не встигає поглинути денний виробіток, залишок можна віддати в мережу за зеленим тарифом. Тому питання «накопичення чи продаж у мережу» хибне: продаж не конкурує з рештою, а доповнює будь-який сценарій, забираючи те, що не вмістилося в батарею, бойлер чи авто.

Різниця в тому, що чотири основні сценарії підвищують самоспоживання, а продаж працює з тим, що після них ще лишилося. Спершу є сенс налаштувати споживання під себе, а вже потім віддавати справжній залишок у мережу, а не навпаки.

Щоб продавати електроенергію в мережу легально, потрібні оформлення й облік. Як це влаштувати, ми розбираємо окремо: двонаправлений лічильник: як оформити. Сам механізм розрахунку за зеленим тарифом і net billing заслуговує окремої розмови, бо цифри залежать від тарифу й умов договору, тож тут ми його не розкриваємо.

Як обрати свій сценарій

Обрати сценарій простіше, ніж здається: вибір визначають три питання, а не десятки характеристик обладнання. Відповіді на них одразу відсікають зайве.

Чи потрібен вам резерв при відключеннях, чи тільки економія. Якщо світло має бути завжди, шлях один, накопичення в батареї: лише вона дає живлення при аварії в мережі. Якщо ж завдання суто зменшити рахунок, дешевші сценарії впораються не гірше.

Скільки готові вкласти на вході. За мінімальний бюджет найбільше віддачі дає нагрів води. Середній бюджет відкриває зарядку авто, а найбільший, накопичення й тепловий насос. Порядок величин тут важливіший за точну суму, а конкретні строки окупності залежать від вашого тарифу, обсягу споживання й регіону.

Чи є вже електромобіль або планується зміна опалення. Наявне авто робить зарядні станції для електромобілів найшвидшим за віддачею кроком. Плани перебудувати опалення, це привід придивитися до теплового насоса ще на етапі проєкту станції, щоб закласти потрібну потужність одразу.

Висновок і що далі

Почніть з найдешевшого й розширюйте систему за потребою. Нагрів води прибирає надлишок майже задарма, накопичення додає резерв, зарядка авто дає найбільшу віддачу власникам електромобіля, а тепловий насос має сенс там, де ви й так перебудовуєте опалення. Продаж у мережу лишається тлом, що підбирає залишок. Один сценарій не виключає інші: більшість будинків з часом поєднують кілька.

Готові порахувати під свій об’єкт? У Sanlarix ми робимо підбір системи під об’єкт і консультацію з розширення станції, допомагаємо купити системи накопичення енергії та акумулятори для сес, підбираємо зарядні станції для електромобілів. Почніть із каталогу: сонячні станції в каталозі.

FAQ: запитання про надлишки сонячної енергії