Состояние солнечной энергетики в условиях домашних хозяйств в Соединенных Штатах Америки

ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ. ПРОДАЖА, УСТАНОВКА И ОБСЛУЖИВАНИЕ.

Паниковать не стоит, но к 2050 году, человечеству понадобится для стабилизации концентрации кислорода в атмосфере, вырабатывать 15 ТВт энергии из источников что возобновляются и не увеличивают выбросы углекислоты в атмосферу.

Состояние солнечной энергетики в условиях домашних хозяйств в Соединенных Штатах Америки

 Паниковать не стоит, но к 2050 году, человечеству понадобится для стабилизации концентрации кислорода в атмосфере, вырабатывать 15 ТВт энергии из источников что возобновляются и не увеличивают выбросы углекислоты в атмосферу. Говоря о потенциале, то наиболее доступная и перспективная- солнечная энергия.

Главный научный сотрудник исследовательского центра атмосферных наук в Олбани (Штат Нью-Йорк) Ричард Перес утверждает, что именно использование солнца- разумное решение по получению энергии на долгосрочной основе, чтобы экологические требования планеты Земля небыли нарушены. Такое утверждение основывалось на анализе геотермальных источников, например, ветра и других возобновляемых источников, всех видов ископаемого топлива, ядерного синтеза.

Если геотермальные источники, гидроэнергетика и ветер в некоторых регионах зарекомендовали себя очень хорошо, то потенциал именно солнечной энергии превосходит другие источники возобновляемой энергии в разы, ведь панели можно устанавливать независимо от погодных особенностей определенной местности. Кроме ядерной энергии, солнечная, может решить глобальные вопросы по добыче очень большого объема энергии.

По определенным данным учёных, на нашу планету попадает, примерно 175 Вт/мсолнечной энергии, и это в среднем. Если допустить что десять процентов такой энергии преобразить в такое необходимое человечеству электричество, то поставка требуемой для Соединенных Штатов Америки энергии потребует покрыть два процента территории страны специальными панелями (площадь сопоставима со штатом Северная Дакота). Учитывая тот факт, что, даже взяв поверхность всех крыш на зданиях США, потребуется площадь в тридцать раз большая, поэтому для генерации такого объема энергии нужно будет строить большие электростанции, получающие энергию от солнца.

Но это никак не уменьшит свою эффективность и пользу нескольких солнечных панелей на крыше Вашего жилища. Если это частный дом, то Вы сможете при желании вырабатывать электроэнергию самостоятельно. Таким образом, можно устранить, или хотя бы уменьшить свою зависимость от поставщика электричества, а возможно, и вовсе продавать избытки, совсем снижая стоимость до минимума, или вовсе получая от этого прибыль.

Нынешняя ситуация с солнечными инициативами в США неопределённая, всё из-за недавней смены Президента. Несмотря на это, некоторые предприятия, компании или граждане сами решают, увеличивать или уменьшать количество используемой энергии солнца. Для лучшего понимания текущего состояния солнечной энергетики в домашних условиях, мы ознакомились с практикой, опытом, экономической стороной разных американских граждан, превративших свои дома в маленькие электростанции, обеспечивающие сами себя. Мы уверенны, что даже если Вы живёте в квартире, или по какой-то причине в гараже или подвале, информация, изложенная ниже, сможет быть полезной.

Лучшее время для развития

Когда мы были детьми, то недоумевали и восхищались одновременно, как это часы и калькуляторы могут заряжаться от солнца. Создание электричества от света казалось чем-то невероятным и волшебным. Почему же до сих пор наша цивилизация полностью не перешла на солнечную энергию? Главное препятствие- высокая стоимость и низкая эффективность СП (Солнечных Панелей)- специальных пластин, которые преобразовывают в электричество фотоны.

Только вдумайтесь, первая СП панель была разработана в 1883 году легендарным американским учёным-изобретателем Чарльзом Фриттсом, он мечтал о том, что его солнечные пластины будут на равных конкурировать с растущей в то время сетью электростанций Томаса Эдисона, которые сжигали уголь тоннами. Но всего лишь один процент эффективности оставил мечту выдающегося изобретателя за пределами возможного.

В 54-м году прошлого века, лаборатории Белла презентовали публике панели, подключив их к радиопередатчику и игрушечному колесу обозрения. Данное приспособление уже имело эффективность 6%, это было серьезным прорывом на то время. Плюс это была плита, которая имела несколько фотоэлементов, и они были соединены в единую батарею. Конечно, для широкого распространения такие СП были очень дорогостоящими, но знаменитое во всём Мире издание «The New York Times» вышло в печать с такого плана заголовком: «Начинается новая эра, которая приведёт человечество к одной из наиболее драгоценных надежд- освоения почти безграничной солнечной энергии для цивилизационных нужд».

Пятидесятые-шестидесятые годы ознаменовались активными исследовательскими работами специалистов над усовершенствованием СП. Солнечные батареи начали появляться в потребительских устройствах разного рода, например, игрушках, часах или калькуляторах. Во второй половине десятилетия удвоилась эффективность, но по-прежнему, стоимость была очень большой, особенно, если учитывать копеечные цены на электричество (цена за 1 Вт электроэнергии, получаемой от одной батареи, составляла 50 центов, а панель стоила $ 300).

Конец декады ознаменовался подтверждением полезности СП, их использовали для обеспечения энергией огромного количества искусственных спутников. ВМФ США скептически относился к инновационной разработке, но уже спустя пару дней, когда умерла простая батарея на 1-м спутнике, а панели поддерживали работу на протяжении нескольких лет, они признали эффективность получения энергии от солнца.

Ясное дело, что стоимость СП наивысшего качества, которые применялись на космическом оборудовании разного рода, была высокой, но это лишь малая часть общей цены сложнейших дорогостоящих систем, а сравнительно небольшая цена наземной энергии и ископаемого топлива в 50-60е годы не стимулировала снижение стоимости. А вот уже в семидесятых удалось разработать солнечные батареи с применением более дешевых материалов, за 1 Вт электроэнергии нужно было платить 20 долларов. А учитывая энергетический кризис, который застал США в 1973 году, новая волна интереса к возобновляемым источникам энергии накрыла всю страну. Но технология не была готова выходить на массовый рынок, ведь эффективность была всего 10%, а стоимость не снижалась.

Популярность солнечных панелей в настоящее время

Повышение интереса к солнечной энергетике, очень чётко просматривается на сегодняшний день, как в масштабных объемах, например, в огромных корпорациях, так и на бытовом уровне. Это происходит, потому что увеличилась эффективность, стоимость понизилась, начали вводиться стимулирующие программы со стороны налоговых регуляторов. Всему этому сопутствует всемирная обеспокоенность по поводу климатических изменений.

Больше чем в тридцати странах, в том числе и США, энергия, получаемая посредством СП, становится дешевле, чем из электросети, это без учёта субсидий, предусмотренных при покупке батарей.

Широкому распространению СП в повседневной жизни, помогли разного рода альтернативные варианты, устанавливаемые на крышу, некоторые производители изготовляют эстетически привлекательные модели, которые внешне повторяют специальное покрытие для крыш. Есть организации, продающие готовые дома небольших размеров, некоторые из них идут с солнечными крышами, такое здание может быть на сто процентов автономным.

Недавно, Илон Маск заявил, что разработанная им «солнечная крыша» в установке будет дешевле обычного кровельного покрытия, даже не считая того, что она будет иметь возможность получать электрическую энергию от солнца.

Плюс ко всему, домовладельцы могут не ограничиваться крышами, такая же технология может устанавливаться на навес для автомобиля и другие строения, либо же, есть возможность установить СП во дворе или поле.

Хоть эта статья акцентирует внимание на использование солнечной энергии в хозяйствах домашнего плана, следует подчеркнуть, что сегмент сооружений среднего размера с СП очень стремительно развивается. Они меньше масштабных электростанций на солнечной энергии, но больше домашних.

По всем уголкам США можно заметить земельные участки, которые засажены не пастбищами для коров или лошадей, кукурузой, а рядами солнечных панелей. Солнечные электростанции небольших размеров становятся очень популярными, ведь они дают возможность небольшим общинам, существовать без необходимости покупать на каждого члена собственную систему. Таким образом, солнечная энергия может приносить больше пользы, чем она приносит при выращивании на этом кусочке земли каких-то сельскохозяйственных культур.

Стоимость

Вы всё же решились заниматься выработкой энергии от солнца для собственных нужд, но разумное ли это вложение финансовых средств?

Множество людей беспокоится не только о денежной стороне вопроса. Масса жителей Земли переживают об экологии и о своем вкладе в выброс парниковых газов, эта составляющая отказа от электросети даже может перевесить финансовую сторону вопроса. Конечно, большинство инвестирует, особенно, если система с аккумуляторами, чтобы ощутить независимость от центральной инфраструктуры.

Вся система для получения электричества от солнечных лучей стоит немалых денег, особенно, если владельцу дома или квартиры не удалось подписать обоюдно выгодное соглашение с компанией, занимающейся установкой панелей.

Помимо обобщенных нюансов, насколько будет дорогая солнечная энергия в Вашем доме, зависит от того, где Вы проживаете. В городах, а особенно- в больших, цена на электроэнергию наиболее высокая, поэтому вклад денег в СП на крыше, без сомнений будет очень выгодным. А вот если погодные условия делают солнечные панели малоэффективными, а цена на электричество ниже, то такое вложение может быть совсем не выгодным. Зависимо от региона, стоимость продажи электрической энергии обратно в сеть может значительно разниться.

Американский энергетический исследователь говорит, что на сегодняшний день, цена энергии солнца с установленными на крыше СП, с учётом установки и других нюансов, в Соединенных Штатах Америки сравнялась с ценой из сети (около 12 центов/1 кВт-ч). Этот факт может послужить отправной точкой для всего человечества, которая значит, что каждый владелец частного дома, должен рассмотреть целесообразность использования СП.

Приведенные выше цифры не так однозначны, ведь цена на полученную энергию по всей стране из электросети может отличаться очень серьезно (в десять раз), исходя из этого, следует, что и стоимость солнечного света тоже разнится очень серьезно.

Как следствие, имеются такие регионы больших размеров, где много солнечного света, и высокая цена на энергию в электросети, например, Южная Калифорния, вот здесь поставить панели - прекраснейшая идея, которая будет приносить доход со временем. А вот в штате Вашингтон недорогая электроэнергия, а солнца не так много, как в Калифорнии, так что устанавливать СП там нет никакого резона, по крайней мере - в финансовом плане.

Но информация очень быстро обновляется, ведь простые СП с кремниевой основой регулярно падают в цене, как правило, благодаря экономии на масштабе. Из-за этого в будущем ожидается не только насыщение рынка, но и начнутся новые исследования способов производства и видов фотоэлементов, которые на сегодня не известны человеку.

Пример из жизни

Йохан Петерсен- выходец из Норвегии, он живёт в Денвере, штат Колорадо. Полтора года назад он поставил на крышу своего дома панели с фотоэлементами и постоянно фиксировал данные, он поделился своими записями, и они оказались очень интересными.

Йохан следил за своей системой и понял, что по факту, СП сгенерировали около 3400 кВт/ч электроэнергии за 1 год  своего функционирования, в то время как его фермерское хозяйство потребило 4200 кВт/ч, а это на восемьсот больше, чем удалось получить от солнца. Ясное дело, что недостача поступала из центральной сети.

Стоимость одного кВт- 13 центов, так что стандартный счёт за 800, составлял бы 104 доллара, но правила поощрения использования солнечной энергетики в частных хозяйствах говорят о том, что энергетическая компания, должна платить Йохану три цента за каждый кВт/ч. выработанный СП. В большинстве штатов, существует такого рода поощрительные программы, которые призваны снизить цену на установку солнечных панелей.

И что же мы получили? В итоге, Йохану заплатил за панели 102 доллара, а счёт за годовое потребление энергии составил два бакса. Если бы  нужно было платить за 4200 кВт/ч, то владельцу домашнего хозяйства пришлось бы заплатить $546, а это значит, что солнечные лучи принесли годовую прибыль в $544.

Датчанин утверждает, что возврат этой суммы делится на стоимость установки (7672 доллара после возврата налогов), даёт 7,09% возврата (без учёта процентов по кредиту за установку). Петерсен считает, что грамотно вложил свои финансы, плюс бережёт окружающую среду, что тоже очень актуально. А учитывая грустную тенденцию, что цена на электричество из центральной сети только растёт, экономия владельцев СП будет лишь расти, несмотря не небольшую деградацию эффективности панелей с течением времени.

Кстати, потребление энергии дома Йохана достаточно скромное из-за того, что перед тем, как ставить солнечные панели, он потратился на высокоэффективные технологии (энергоэффективные домашние приборы, светодиодные лампы), от них тоже есть выгода, и это очень продуманно.

Конечно, многих это не интересует, но семья Петерсонов уменьшила объем вредоносных выбросов, ведь штат Колорадо, 60% энергии получает путём сжигания ископаемого топлива, а именно- угля, а значит воздух там достаточно грязный.

Для установки СП на крыше, следует чётко понять, какая площадь доступна и какой объем света она получает. Это может дать возможность определить, смогут ли панели выдавать достаточный объем энергии.

Ясное дело, установщики могут провести расчёт вместо Вас, но их главная задача- продать побольше панелей, поэтому отличной идеей будет самому отмерять и прикинуть, насколько будет полезна система.

Проект Sunroof 

Сайт от компании Гугл, который после получения определенного адреса комбинирует данные о крыше с уровнем затененности, погодными условиями, подсчитает экономический аспект установки панелей с фотоэлементами на крыше того или иного здания. Проект Sunroof  будет полезен, если не слепо верить его данным, а лишь примерно прикинуть, так как проект еще на ранней стадии и не готов проводить подробный анализ всех нюансов.

Нестандартное применение солнечной энергии

Хорошим примером будет опыт одного блогера, у которого есть вилла возле Барселоны, что в Испании. Совсем недавно он решил сделать свой офис полностью зависимым от энергии солнца. И хоть в нашей статье речь идёт о США, этот опыт очень интересен, ведь средняя отдача солнца в Барселоне совпадает с данными о Соединенных Штатах Америки (1700 кВт-ч/ м2 за год).

Блогер воспользовался окнами, так как он не имел доступа крыше. Большой удачей было то, что окна идеально расположены (между юго-востоком и югом), их не затеняют здания, скалы или деревья. Но маленькие панельки, которые были размещены на подоконниках, не могли питать всё здание.

Увеличить отдачу энергии удалось благодаря тому, что он поставил СП на специальные держатели, которые позволили расположить панели под углом. Такая стратегия вовсю применяется на солнечных электростанциях, но она не используется в частном, домашнем хозяйстве, ведь здесь панели просто прикрепить на крышу. Периодически меняя угол наклона панелей, удавалось увеличить среднегодовую отдачу на 10 процентов. Что характерно, выдача увеличилась в холодное время года, именно в этот период очень важно получить всю возможную энергию солнца. В зимние месяцы СП может выдавать в три раза больше, если будет грамотно наклонена.

Не менее важным было сделать так, чтобы офис работал от постоянного тока в 12 V. В зависимости от размера и мощности, батареи могут выдавать разного напряжения ток, а именно двенадцать- наиболее популярное напряжение для небольших блоков. Это очень удобно, ведь большинство устройств, к примеру, ноутбук, работает от 12 V.

Для совмещения стандартной системы сбора солнечной энергии и электропроводки, постоянный ток подается через специальный трансформатор и инвертор, который преображает энергию в ток 120 V и 60 Гц (в Штатах). Вместо преобразования выводится отдельный шнур от солнечных батарей, так можно не терять энергию при этом. Таким образом, было сохранено 40% энергии, это позитивно повлияло на результаты смелого эксперимента.

Третий пример будет взят из жизни Криса Колдвотера, он живёт в штате Массачусетс. Климат в этом крае не самый лучший для панелей, их часто покрывает снег. Несмотря на это, на протяжении 365-ти дней, им удалось сгенерировать больше энергии, чем потребить. Тогда семейство Колдвотеров поставило разного рода приборы и систему кондиционирования воздуха для того, чтобы потреблялось энергии примерно столько же, сколько вырабатывалось. Спустя пять лет после установки солнечных батарей, они окупили себя, это если учитывать поощрительные программы и налоговые скидки.

Предложение, от которого не надо отказываться

Конечно же, на огромных электростанциях электроэнергия обходится на порядок дешевле, если сравнивать с домашними аналогами. Совсем недавно, инновационные технологии и грамотное расположение, позволило одной из солнечных электростанций получать энергию дешевле, чем газовые ТЭС, а это серьезное достижение.

Возможность получить снижающие цену на систему субсидии и другие преференции- преимущество, которое делает привлекательной установку солнечных па на частных домах. В Соединенных Штатах Америки существует несколько правил, которые делают СП дома привлекательными. До 2019 года действует тридцатипроцентная налоговая скидка на установку систем, питающихся от солнца, такая скидка будет работать до 2019г., потом она снизится, а в 2021 и вовсе ее не будет. Учитывая некоторые нюансы, она действует и при установке солнечных систем, нагревающих воду.

Благодаря такой скидке, исследования в области солнечной энергетики в домашних хозяйствах набирали свои обороты. Хоть ее скоро не станет, продлились другие государственные поблажки. Конгресс каждый год рассматривает скидки на налоги, поэтому всё может измениться. Помимо преимуществ общенационального масштаба, есть еще и специальные, которые распространяются в определенных штатах и округах.

Совсем недавно, в городе Сан-Франциско вступил интересный вид стимуляции населения применять солнечную энергию. Городские власти обязывают оснащать каждую новую постройку системами получения энергии от солнечных лучей и света.

Борьба с темнотой

В полной темноте или под снегом, солнечные батареи не работают, но как же быть, если электроэнергия может потребоваться человеку на протяжении суток, независимо, ночь это или день. Для этого нужно хранить лишнюю энергию, которая была получена солнечным деньком, извлекая ее при необходимости, если генерация на данный момент недоступна.

Как коммерческие, так и государственные солнечные электростанции больших размеров, применяют разные способы сохранения энергии, могут выбирать самый эффективный, зависимо от окружающей обстановки. Например, они могут сжимать пружины или емкости с газом, используя энергию химического происхождения, на подобии обычных аккумуляторов, или применять более сложные процессы. Можно хранить энергию солнца в виде гравитационной, накачивая жидкость в резервуары, находящиеся в приподнятом положении, а когда надо, получать энергию, сливая через турбины воду.

Единственный вариант, который подходит в домашних условиях- использование электрического аккумулятора для хранения энергии. Но текущий этап развития человечества и разработанных им технологий, делают приобретение системы аккумуляторов и их обслуживание нецелесообразным и очень дорогим. Как правило, люди, имеющие доступ к электросети, предпочитают подключаться к центральной сети, когда нужно, отказываясь от полной автономности. Это достаточно выгодный вариант, ведь лишняя энергия может днём продаваться в энергосеть, а ночью, или в любое другое время, когда плиты не функционируют, обратно забираться.

Как показала практика, такое гибридное использование центральной сети в роли аккумулятора дает возможность сделать установку СП дешевле и проще, плюс она намного быстрее окупит себя, ведь в большинстве штатов энергетические компании обязаны платить домашним хозяйствам за энергию, которая попала в сеть через панели. Но в период локального блэкаута, когда энергия может Вам больше всего понадобиться, личная система отключится, так как это требуют условия безопасности для работы сотрудников энергетической организации, которые будут заниматься починкой неполадок в сети.

Если не думать о финансовой составляющей, то очевидный выбор для грамотного хранения энергии- аккумуляторы, как правило используются свинцово-кислотные, точно такие же, как и в автомобилях.

Совсем недавно, представители Tesla сделали революционное заявление о том, что они адаптировали технологию литий-ионных батарей, которые применяются в электрокарах, для использования в процессе эксплуатации СП в роли резервной батареи. Устройство разработано таким образом, чтобы функционировать в качестве сборщика солнечной энергии, плюс обеспечивать в случае отключений резервное питание на некоторое время.

Усовершенствование батарей, снижение цены и улучшение их эффективности, столь важны, как и улучшение солнечных панелей и всей энергетики в целом. Если будут наблюдаться продвижения и в дальнейшем, то рассматриваемые в данной статье системы будут с каждым годом набирать популярность. Доля электромобилей с каждым годом, а то и месяцем лишь повышается, а это значит, что такого рода аккумуляторы станут наилучшим вариантом для хранения энергии и смогут повысить спрос на солнечную энергетику в домохозяйствах. Ведь каждый человек, купивший автомобиль, работающий от электричества, уже вложит свои финансы в батарею, которая позволит быть независимым от центральной электросети.

Tesla не так давно приобрела компанию SolarCity. Эта покупка- часть стратегии, которая очень скептически воспринялась в финансовых кругах. Стратегия имеет большие перспективы, ведь она призвана создать компанию, поставляющую энергию солнца, продающую средства передвижения, питающиеся от нее, при том, что данные автомобили будут носителями, позволяющими хранить энергию.

Специалисты уверенны, что к 2020 году батареи от машин Tesla будут в состоянии сохранять 70 ГВт энергии, а это очень серьезно.

Компания Tesla сильно потратилась на свой проект, они в прошлом году установили больше аккумуляторов, чем все вместе взятые компании США в 2015 году. Организация планирует изготовлять солнечную крышу с аккумулятором, она дает необходимую потребителю энергию, без проблем функционирует.

После приобретения СоларСити, Илон Маск объявил о технических достижениях компании, совпадающих с планами выше.

Учитывая все особенности, на сегодняшний день, домашняя солнечная энергия подвержена постоянным корректировкам и очень сложна. Из-за меняющегося налогового ландшафта и скоростного развития исследовательских направлений, эта сфера еще очень нестабильна. Но экономика и технологии дошли до такого уровня, что можно быть на 100% уверенными в том, что солнечные панели на крыше частного здания имеют смысл, особенно, если дом находится в регионе, где каждый год очень много солнца. Ясное дело, если местные законы не устанавливают на каждом шагу разного характера препятствия.

Для тех, кто проживает не в очень удобных климатических условиях всё намного сложнее, здесь нужно всё очень скрупулёзно исследовать. Но всё же, определенная независимость от энергетических компаний может убедить любого в целесообразности солнечной энергетики дома, плюс заботу об окружающей среде никто не отменял. 

Популярное: Солнечные панели | Солнечные батареи

Отзывы по статье :
средний рейтинг: 5  отзывов: 1
Написать отзыв
    • 5
    • 05.04.2020
    • Гість
    Сонячні станції для домашніх господарств з досвіду США