Преди близо 2 години започнах да строя къща близо до София и реших да поставя фотоволтаична инсталация за собствени нужди. По този случай се наложи да преровя доста материали, за да придобия базови познания и да реша каква инсталация ми трябва: тип, мощност, местоположение и прочие. Материали относно спецификата и икономиката на стандартните ФВ 30 kWp централи за продажба на ток имаше достатъчно, но твърде малко срещнах такива относно домашните фотоволтаични централи за собствена употреба. Може би причината е, че всяка локация е уникална относно енергийните си нужди и начините, по които те могат да бъдат решени.

Предвид големия интерес към предишните ми постове, реших да направя кратко представяне на икономическата обосновка на малките домашни фотоволтаични инсталации (до 10 kWp), основавайки се своето образование, професия и сравнително краткия опит с моята собствена такава инсталация. По-нататък ще се опитам да актуализирам и коригирам данните след поне една година експлоатация.

В общия случай панелите се инсталират върху покривите на къщи или прилежащи стопански постройки, въпреки че в Германия все по-популярно става инсталирането на инсталации върху покривите на блокове, които покриват частично общите нужди от електроенергия на сградата. Още в близките години такъв тип инсталации ще станат задължителни при строителството не само за обществени, но и на частни нови здания. Въпросът тук е дали това е икономически изгодно и ако да – при какви условия.

Постепенното нарастване на цените на електроенергията ще продължи и затова всички развити страни вече подпомагат енергодобива от възстановяеми източници: слънце, вятър, морски течения, вкл. приливно-отливни и др. За съжаление повечето от тях изискват индустриална мащабност, т.е. много сериозни първоначални инвестиции и икономическата им ефективност в голяма степен зависи от по-нататъшното развитие на технологиите. Има обаче едно изключение и това са фотоволтаичните технологии, които вече са развити в много висока и икономически изгодна степен и са лесни за прилагане независимо от мащаба. Промишлените централи за производство и продажба са много важна част и имат доминиращ дял от обема на производството, но същевременно те трябва да преодоляват и специфични трудности:
– необходимост от използването на големи площи земя;
– сравнително скъпа инфраструктура за големите проекти;
– най-големите потребители на ток в Европа са далече от районите с оптимално слънцегреене, например Африка;
– технологични загуби при преноса на енергията на големи разстояния;
– нужда от постоянно оптимизиране на дисбаланса между потреблението и производството, което варира през денонощието и сезоните.

На този фон малките домашни ФВ инсталации изпъкват с някои свои естествени преимущества:
– дават възможност за намаляне разходите на домакинствата за електроенергия (частично или пълно);
– оползотворяват наличните пространства по покриви, навеси, вече и стени или свободни дворни площи;
– не изискват скъпа инфраструктура, в общия случай се нуждаят само от панели, инвертор и ограничител;
– загубите по преноса на ток са минимално, тъй като производството е в непосредствена близост до потребителя;
– изграждането им не изисква големи инвестиции, а лична инициатива на малките потребители, където икономическият интерес понякога може да бъде подпомогнат и от държавата;
– не е задължително да покриват цялата потребност на домакинството, защото могат да бъдат икономически целесъобразни дори и само при частично намаление на сметките за ток.

Малките домашни ФВ станции предоставят три алтернативи, всяка със своите предимства и недостатъци:

1. Мрежови (ongrid) системи, при които излишната дневна енергия се продава на мрежовите оператори срещу определена отстъпка от цената, по която те я продават на потребителите.
Предимства:
– бърза и лесна инсталация на цялата система;
– най-ниска начална инвестиция и експлоатационни разходи;
– гарантирана наличност на електроенергия (докато има ток в мрежата);
– оползотворяване на цялата произведена енергия чрез продажба.
Недостатъци:
– много сложен и дълъг бюрократичен процес по получаване одобрение от един от съответния енергооператор (обичайно поне година), свързан и допълнителни разходи, изисква се доста документация, вкл. електропроект;
– ако панелите не са инсталирани върху къщата, трябва да се получава отделно разрешение за строеж от съответната община и Акт за въвеждане в експлоатация;
– цената на изкупуване на произведената енергия е по-ниска от продажната цена на енергийните дружиства или е фиксирана за дълъг период от време или е % от текущата продажна цена на оператора – обичайно около 50%;
– сложен процес по получаване на изработените средства от оператора: в общия случай се изисква регистриране на фирма, водене на счетоводство, плащане на данъци и осигуровки и тн.
– спре ли токът в мрежата, спира да работи и инсталацията;
– изкупните цени на тока се менят доста непредсказуемо и ако не са с гарантирана изкупна цена, е сравнително трудно да се направи дългосрочна инвестиционна прогноза, въпреки наличието на общ тренд към поскъпване;
– ако изкупуването е на пазарна цена, при наличния дисбаланс на ВЕИ в нашата енергийна система, пазарните изкупни цени в периодите на най-голямо производство (обяд-следобяд през лятото) са много ниски, а понякога и нулеви.

2. Островни (offgrid) системи с акумулатори, напълно независими от мрежата, които са най-подходящи за отдалечени места без достъп до електропреносната мрежа, например вили.
Предимства:
– пълна независимост от електропреносната мрежа;
– лесна регистрация (очаква се въвеждането само на уведомителен режим в близко време).
Недостатъци:
– при недостатъчно производство на ток (нощем или през зимата), инсталацията трябва да се допълни с бензинов генератор (почти задължително);
– сериозно оскъпяване на системата в зависимост от нуждите на домакинството, в общия случай може да са потребни допълнително 50 до 100% от стойността на същата мрежова инсталация;
– по-старите и по-евтини поколения акумулаторите са капризни откъм условия на работа, изскват помещение с подходящ температурен диапазон, спазване на оптималните режими на работа и редовна диагностика;
– в общия случай времето за изплащане на инвестицията в акумулатори е приблизително равно на времето на тяхната очаквана експлоатация, поне към този момент, въпреки че тези технологии се развиват изключително бързо.

3. Домашни системи, които са свързани с мрежата, но не продават ток, а черпят при необходимост (например през нощта), защото не съхраняват в акумулатори излишната енергия от дневното производство.
Предимства:
– бърза и лесна инсталация на системата (също както мрежовите) плюс ограничител за връщане към мрежата;
– ниска начална инвестиция и експлоатационни разходи;
– гарантирана наличност на електроенергия, поне докато има ток в мрежата;
– лесна регистрация (очаква се въвеждането само на уведомителен режим в близко време);
– съществуват редица възможности за по-високо оползотворяване на излишния капацитет на инсталацията чрез селективно използване на електроуредите, зареждане на електромобил, инсталиране на копачки за виртуални валути и други.
Недостатъци:
– непълно оползотворяване капацитета на системата, който варира през денонощието и сезоните между 40 и 100% от номиналния капацитет;
– обичайно срокът за изплащане на инвестицията е по-дълъг и зависи от по-пълното оползотворяване на капацитета на инсталацията;
– спре ли токът в мрежата, спира да произвежда и инсталацията.

Ето как аз избрах каква домашна инсталация да направя. При мен очакваната средногодишна консумация е 17-18 MWh, от които около 70% са за термопомпата (земя-вода), останалото е електропотреблението на къщата и двора. Реших да направя и паркинг навес за 2 коли (36 м2) и с почти южно изложение и наклон 11 градуса (от 240 см към 150 см височина. Върху него можеше да се разположат ФВ панели с мощност 8-9 kWp, чието годишно производство е 9-10 MWh. Не исках да слагам панели по двора, а не можех да ги сложа и на покрива на къщата, защото е едноскатен с наклон на север и не е предвиден за инсталиране на панели поради риска да се наруши хидро- и топлоизолацията. Затова реших да се огранича само с панелите върху навеса.

Това поне засега обезмисляше вариант с акумулатори, тъй като нямаше достатъчно мощност, за да произвежда достатъчно ток за цялостното потребление, следователно нямаше и смисъл да бъде съхраняван малкият излишък. Още повече, че срокът за изплащане на акумулатори е приблизително равен на срока за тяхната експлоатация.

След това трябваше да реша дали да избера дали да продавам излишъка. В Excel си направих таблица с описание на консуматорите на ток, и тяхното очаквано потребление на ток през денонощието и по месеци. След това в таблицата включих очакваното производство на соларите по месеци, използвайки стандартните данни за България на различни калкулатори с 15% загуби при производството и 80% производство спрямо указаното в таблицата. След като разиграх различни варианти за оптимизиране баланса между производство и консумация, т.е. когато имам излишна енергия да я използвам максимално чрез различните уреди, достигнах до 76% оползотворяване на произвежданата енергия. При това положение за продажба щяха да ми остават 2, максимум 3 MWh, т.е. очакван годишен брутен приход около 500-600 лева, а нетен – почти нулев предвид плащане на данъци и осигуровки. Това практически обезмисляше и продажбата на излишния ток.

Така в крайна сметка остана вариантът за инсталация само за собствено ползване, което пък изискваше да оптимизирам съотношението консумация и производство. За целта с помощта на същата таблица разиграх множество варианти и достигнах до варианта в таблицата, при който производството на соларите може да се оползотворява на 90% от капацитета им. При мощност 8.1 kWp цената на инсталацията беше 16,000 лева, която намалих със стойността на покрив от поликарбонат (3,500 лева), чиято функция изпълняваха панелите. За изчисляване на периода за възвръщаемост използвах 3% годишна инфлация и ежегодни разходи от 160 лв (застраховка и поддръжка). Срокът за изплащане на инвестицията се получи 7 и половина години, което може да се счита за приемливо. Очакваното постепенно нарастване на цените на тока може само да съкрати този срок.

Ето някои начини за увеличаване потреблението на произвежданата от инсталацията енергия:
– Доколкото е възможно и удобно, през лятото електроуредите (пералня, съдомиялня, печка, бойлер и др.) да се включват преимуществено денем, а през зимата – нощем.
– Ако все още през лятото остава неоползотворен капацитет, може да се помисли евентуално за инсталиране на копачка за виртуални валути, тъй като при нея основният експлоатационен разход е потребяваната електроенергия, а копането на някои валути не изисква непременно непрекъсната работа, т.е. позволява да се включват само когато има излишък на ток от соларите.
– Естествено, идеалният вариант би бил да се направи инсталация, която да намаля пиковите моменти през лятото и в средата на деня. Така например, ъгъл на панелите около 30 градуса би намалил лятното производство, но пък би увеличил зимното, като същевременно би намалил и обедните пикове за сметка повишаване на нивото през останалото време. До подобни резултати би довело и разполагането на част от панелите на изток и на запад. Този подход би довел до частично увеличаване срока на изплащане поради по-голяма първоначална експедиция, което пък частично ще се компенсира от по-високото оползотворяване капацитета на инсталацията.