Автономный дом без сети круглый год: почему станцию считают по декабрю и сколько нужно панелей в разных городах
Автономную станцию для дома, где живут круглый год, считают по самому тёмному месяцу — обычно по декабрю. Если рассчитать по среднегодовой выработке, летом электричества будет с избытком, а зимой его не хватит именно тогда, когда нужны свет, насос и отопительная автоматика. В средней полосе честный расчёт по декабрю даёт мощность панелей в несколько раз больше летней потребности, поэтому там станцию почти всегда дополняют генератором. На юге Сибири и Дальнего Востока картина другая: зимнее солнце там сильнее, и расчёт получается скромным.
Почему считают по худшему месяцу
В сетевом доме недостаток зимней выработки покрывает сеть, и годовая выработка важна только для окупаемости. В доме без сети резервного источника нет: каждая киловатт-час, не выработанный в декабре, это либо отключённая нагрузка, либо генератор. Поэтому исходная формула проста:
- суточное потребление × число дней в месяце = потребность месяца;
- потребность месяца ÷ выработка 1 кВт панелей в этом месяце = нужная мощность панелей.
Выработку на 1 кВт панелей по месяцам для 27 городов можно посмотреть в калькуляторе выработки; в статье использованы эти же данные PVGIS (потери системы 14 %, наклон оптимальный для года, ориентация на юг). Как ведёт себя станция в тёмные месяцы, подробно разобрано в статье «Зимняя выработка панелей», здесь мы идём от результата — сколько панелей нужно под конкретную нагрузку.
Пример нагрузки: 6 кВт·ч в сутки
Возьмём условный дом с газовым или дровяным отоплением, где от электричества работают освещение, холодильник, насос скважины или станции водоснабжения, циркуляционный насос и автоматика котла, телевизор, роутер и зарядка гаджетов. Для такого дома 6 кВт·ч в сутки — реалистичная, но всё же условная цифра: свою нужно собирать по списку приборов, как описано в статье про станцию для дачи без электричества.
Потребность декабря: 31 × 6 = 186 кВт·ч. Разделим её на выработку 1 кВт панелей в декабре:
| Город | Декабрь, кВт·ч с 1 кВт | Панелей для 186 кВт·ч, кВт | Июнь, кВт·ч с 1 кВт | Во сколько раз июньская выработка больше потребности |
|---|---|---|---|---|
| Санкт-Петербург | 8,7 | ≈ 21,4 | 134,5 | ≈ 16 |
| Москва | 19,1 | ≈ 9,7 | 131,1 | ≈ 7 |
| Екатеринбург | 28,7 | ≈ 6,5 | 130,5 | ≈ 4,7 |
| Новосибирск | 34,6 | ≈ 5,4 | 140,4 | ≈ 4,2 |
| Иркутск | 66,9 | ≈ 2,8 | 128,2 | ≈ 2 |
| Чита | 95,8 | ≈ 1,9 | 135,6 | ≈ 1,4 |
| Владивосток | 123,2 | ≈ 1,5 | 105,7 | ≈ 0,9 |
Как читать последний столбец. Для Москвы: 186 ÷ 19,1 ≈ 9,7 кВт панелей; в июне такая станция выработает 9,7 × 131,1 ≈ 1 270 кВт·ч при потреблении 6 × 30 = 180 кВт·ч. То есть летом она производит примерно в семь раз больше, чем нужно, и излишек просто некуда девать: батарея заряжена, продавать некому, контроллеры и инвертор ограничивают мощность панелей.
Во Владивостоке всё наоборот: зимой солнца больше, чем в июне и июле (там летом сказываются туманы и муссонные дожди), поэтому расчёт по декабрю даёт станцию, которой и летом хватает почти впритык.
Что в этих цифрах нужно учитывать
- Это среднемесячные значения. В декабре бывает неделя без единого ясного часа, а бывает солнечная. Среднее не защищает от серии пасмурных дней — для этого нужна батарея.
- Потери на хранении. Энергия, прошедшая через аккумулятор, теряется на заряде и разряде. Закладывайте запас порядка 10–20 % сверху — это ориентир, точный КПД указан в паспорте оборудования.
- Снег. Если панели занесены, выработка в этот день близка к нулю независимо от таблицы. Угол и очистка разобраны в статье про снеговую нагрузку.
- Угол. Значения в таблице получены при наклоне, оптимальном для всего года. Более крутой наклон (ближе к 60–70°) немного поднимает зимнюю выработку и помогает снегу сходить, но уменьшает летнюю; решение о нём принимают вместе с расчётом конструкции.
Батарея: на сколько дней считать
При потреблении 6 кВт·ч в сутки батарея на два–три дня автономии — это 12–18 кВт·ч полезной ёмкости. Для LiFePO4 полезная часть зависит от допустимой глубины разряда и настроек BMS, она указана в паспорте; метод пересчёта в номинальную ёмкость есть в статье «Как рассчитать ёмкость аккумулятора для дома». Прикинуть автономность под свой список приборов можно в калькуляторе автономности.
Но батарея не создаёт энергию, а только переносит её во времени. Две недели серых дней она не закроет ни при какой ёмкости: для этого нужна либо огромная мощность панелей, либо другой источник.
Почему не просто «докупить панелей»
В Санкт-Петербурге формула требует около 21 кВт панелей для дома, потребляющего 6 кВт·ч в сутки. Технически это возможно, но разумно ли:
- это сотни квадратных метров кровли или земли: площадь панелей мощностью 21 кВт измеряется десятками квадратных метров, а точное число зависит от мощности модуля;
- инвертор и контроллеры придётся подбирать под такой ток, а зарядная способность батареи должна принимать эту мощность в короткие светлые часы;
- в самые тёмные недели даже 21 кВт при выработке в долях процента от лета не гарантируют результат, потому что среднее скрывает дни, когда панели дают вообще мало;
- летом 90 % выработки пропадает.
Поэтому в средней полосе и на северо-западе типичное решение другое: панели считают так, чтобы они закрывали весну, лето и осень и значительную часть зимы, а оставшуюся долю берёт генератор.
Генератор как плановая часть системы
В автономной системе генератор — не аварийная мера, а рабочий элемент. Гибридные инверторы, например Deye из каталога гибридных инверторов, имеют отдельный вход для генератора (обычно обозначен GEN): инвертор сам запускает или разрешает работу генератора по порогу заряда батареи, подхватывает нагрузку и заряжает аккумулятор от генератора. Генератор при этом работает на постоянной нагрузке в экономичном режиме, а не прерывисто под каждый чайник.
Схему включения, перекидные автоматы и защиту от встречного напряжения подбирает электрик; про автоматический ввод резерва подробно написано в статье про АВР для дома со станцией и генератором. Чем больше мощность панелей, тем реже работает генератор, но расход топлива в зимние месяцы всё равно надо планировать заранее.
Электроотопление без сети: практически нереально
Если дом отапливается электричеством, потребление в декабре измеряется не 6 кВт·ч в сутки, а десятками. Закрыть это панелями и батареей без сети в средней полосе не удаётся: потребовались бы десятки киловатт панелей и батарея на сотни киловатт-часов. Для таких домов реальный вариант — подключение к сети, а станция работает как сетевая или гибридная и снижает счёт; подробности — в статье про дом с электроотоплением. В автономном доме отопление строят на дровах, газе (в том числе баллонном или из газгольдера) или твёрдом топливе, а электричество оставляют для автоматики и циркуляции.
Автономия или подключение к сети
Автономная станция для постоянно жилого дома стоит дороже сетевой при тех же киловаттах: нужны батарея на несколько дней, мощный инвертор, генератор и запас по панелям. Сравнивайте не цену оборудования, а полную стоимость двух сценариев: станция без сети с генератором и топливом против технологического присоединения к сети с ежемесячной оплатой. Стоимость и сроки присоединения зависят от сетевой организации и расстояния до линии, поэтому их заранее нужно уточнить именно у неё; заменять этот расчёт общими цифрами нельзя. Если сеть рядом, чаще выгоднее гибридная схема с сетью как «генератором»; разница между вариантами описана в статье «Сетевая, гибридная или автономная станция». Какие бумаги нужны, если сети нет вообще, собраны в статье про документы для автономной станции.
Частые вопросы
Можно ли считать по году, а не по декабрю?
Для дома без сети — нельзя: годовой расчёт даст станцию, которая зимой не покрывает нагрузку. По году считают только сетевые станции, где недостаток закрывает сеть.
Нужен ли генератор, если поставить много панелей и большую батарею?
В средней полосе и на северо-западе — почти всегда да, потому что серия пасмурных дней в декабре—январе обходится дороже, чем резервный источник. В Забайкалье и Приморье можно обойтись без него, но запас по батарее всё равно нужен.
Сколько панелей нужно именно мне?
Разделите ваше суточное потребление, умноженное на 31, на декабрьскую выработку 1 кВт панелей для вашего города и добавьте запас на потери. Если города нет в файле выработки, берите ближайший с похожим климатом и считайте результат ориентиром. Подбор оборудования под расчёт можно запросить на странице заявки на расчёт.
Хватит ли станции на отопление?
На газовое и дровяное отопление с электрической автоматикой — да. На электроотопление без подключения к сети — нет, это не окупится и технически упирается в площадь панелей и ёмкость батареи.