Солнечная электростанция, это не одна коробка с кнопкой. Это цепочка из 8 компонентов: панели генерируют электричество, инвертор преобразует в 220 В, батарея запасает энергию на ночь, щит распределяет нагрузку дому и сети. Каждый элемент работает со своим напряжением и типом тока.
Короткий ответ
Схема состоит из 8 элементов: панели (DC), защита от коротких замыканий, инвертор (преобразование в AC), аккумулятор (если есть батарея), AC-щит (автоматы, УЗИП, УЗО), автоматический ввод резерва (АВР) и заземление. Три типа схем: сетевая (без батареи), гибридная (батарея + сеть), автономная (только батарея и панели).
Три типа схем: сетевая, гибридная, автономная
Структура станции зависит от вашей задачи и условий. Если сеть надёжна и стабильна, одна схема. Если отключения частые (5–10 раз в месяц), другая. Если нет сети вообще (дом за городом), третья. Выбор неправильной схемы обойдётся дороже: переделка обходится в 30–40 % от стоимости всей станции.
| Сетевая | Гибридная | Автономная | |
|---|---|---|---|
| Если сеть надёжна | ✓ идеально | может быть избыток | слишком дорого |
| При частых отключениях | не подходит | ✓ идеально | да, но с генератором |
| Нет сети вообще | невозможна | возможна с доп. защитой | ✓ единственный вариант |
| Окупаемость | 6–11 лет | 10+ лет (резерв, не окупается) | не окупается (резерв) |
| Стоимость 5 кВт | 150–250 тыс. | 400–600 тыс. | 450–700 тыс. |
DC-сторона: панели и защита от коротких замыканий
Панели вырабатывают постоянный ток (DC) напряжением 40–50 В одна панель на 500 Вт. При соединении в строку напряжения складываются, как батарейки. Например, 20 панелей по 40 В = 800 В на входе инвертора. Эта DC-цепь от панелей до инвертора требует собственной защиты от молнии и коротких замыканий, защиты, которая мощнее и быстрее, чем AC-сторона.
Voc (напряжение холостого хода, Open Circuit Voltage)
Максимальное напряжение, которое панель генерирует при ярком солнце без нагрузки. Для панели на 500 Вт типично 38–50 В. При расчёте строки это критично: напряжение растёт при холоде (на 20 % зимой), и если вы не учли морозный Voc, строка может выйти за диапазон инвертора.
Isc (ток короткого замыкания, Short Circuit Current)
Максимальный ток, который панель отдаёт при прямом контакте её выводов. Типично 10–15 А для модуля 500 Вт. По этому току выбирают сечение кабелей (берут запас ×1,25) и рейтинг предохранителей.
Как подключить панели: последовательно или параллельно
Панели соединяют двумя способами, и выбор зависит от входного напряжения вашего инвертора:
Защита от грозы на DC-стороне
Молния опасна на DC-стороне. При попадании молнии напряжение в строке панелей резко скачет до 1000–2000 В за микросекунды. Предохранитель на 16–20 А срабатывает за 50–100 микросекунд и разрывает цепь. УЗИП (устройство защиты от импульсных помех) Type II срабатывает ещё быстрее и проводит импульс на землю, не давая ему пройти в инвертор.
Инвертор: главное устройство преобразования
Инвертор, это электронное устройство, которое преобразует постоянный ток от панелей в переменный ток 220 В для дома и сети. Это самый сложный компонент системы: в нём три функции одновременно (в гибриде) и его выбор определяет всю архитектуру системы. Рассмотрим три типа инверторов:
Сетевой инвертор (grid-tie)
Работает только при наличии сети 220 В. Преобразует DC панелей в AC и подаёт в щит дома. При отключении сети автоматически выключается (защита от антиостровного эффекта: инвертор не должен питать упавший кабель сети и травмировать электрика). Простой, дешевый (150–250 тыс. ₽ на 5 кВт). Примеры: Deye SUN-5K, Must AC-5048M-EU, Victron Skylla.
Гибридный инвертор (all-in-one)
Содержит MPPT-контроллер, инвертор и зарядное устройство в одном корпусе. Имеет два входа: DC от панелей и AC от сети (или генератора). При наличии сети заряжает батарею от сети или солнца, питает дом солнцем. При отключении сети переключается на батарею за 10–100 мс. Режимы: SBU (приоритет солнца), SUB (приоритет сети), UPS (батарея всегда готова). Дороже (400–600 тыс. ₽ с батареей 10 кВт·ч). Примеры: Deye SG03LP1, Must PV18, Victron MultiPlus.
Автономный инвертор (off-grid)
Работает только с батареей, без сети. Снимает мощность с батареи и преобразует в 220 В AC для дома. При нехватке заряда батареи нагрузка отключается автоматически. Редко используется самостоятельно (нужен контроллер заряда). Примеры: Victron Phoenix, Meanwell RSP-5000.
Время переключения гибридного инвертора: 10–100 мс
Гибридный инвертор может переключиться со стороны сети на батарею за 10–100 миллисекунд. Для сравнения: мигание глаза, 150 мс. Таким образом, при отключении электроснабжения:
Аккумулятор: ёмкость, тип и условия хранения
Батарея решает две задачи одновременно: (1) запасает солнечную энергию, генерированную днём, на потребление ночью; (2) даёт резерв питания при отключении сети, не дожидаясь переключения инвертора. Выбор типа батареи зависит от бюджета, требуемого ресурса и климата.
| Параметр | LiFePO4 | AGM/Gel свинец | Простой свинец |
|---|---|---|---|
| Циклы (0,8 DoD) | 3000–10000 | 1000–2000 | 300–500 |
| Цена, ₽ за кВт·ч | 19–23 тыс. (октябрь 2026) | 5–8 тыс. | 2–3 тыс. |
| Температура заряда | −10…+45 °C | 0…+40 °C | 5…+35 °C |
| Размер (10 кВт·ч) | ~200 кг, полка | ~400 кг, шкаф | ~600 кг, упаковка |
| Гарантия производителя | 10–15 лет | 2–3 года | 1 год |
| Когда это брать | Дом, дача, гибрид | ИБП котла мощью | Не рекомендуется |
Расчёт ёмкости батареи на примерах
Сколько кВт·ч АКБ нужно? Ответ зависит от цели: запас на ночь или резерв на несколько дней. Вот примеры с числами:
| Сетевая, дача с солнцем летом | Нет батареи, сетевой инвертор |
| Гибрид, отключения 1 раз в день на 3 часа | Потребление дома 30 кВт·ч/сутки → за 3 часа = 3,75 кВт·ч. АКБ номинал: 3,75 ÷ 0,8 = 4,7 кВт·ч. На практике: 5–10 кВт·ч. |
| Гибрид для котла: ночь 12 часов | Котёл 1 кВт + насос 0,5 кВт = 1,5 кВт средняя мощность. На 12 часов: 1,5 кВт × 12 ч = 18 кВт·ч. Номинал АКБ: 18 ÷ 0,9 = 20 кВт·ч. На рынке: блоки по 10 кВт·ч, купите два. |
| Автономный дом (зима, 3 дня без солнца) | Потребление 30 кВт·ч/сутки × 3 дня = 90 кВт·ч. Номинал: 90 ÷ 0,8 = 112 кВт·ч. На практике купят 100–120 кВт·ч в 10 блоков по 10 кВт·ч. |
LiFePO4 и температура ниже нуля
LiFePO4 в морозе переходит в режим ограничения заряда. При температуре ниже 0 °C электроника батареи (BMS) запрещает заряд, чтобы не повредить кристаллическую структуру лития. Зимой батарея может только разряжаться. Для резерва в мороз нужен (1) подогрев батареи от 500 до 1500 Вт, или (2) перенос батареи в отапливаемое помещение (котельная, кладовая с тепловентилятором).
AC-щит, АВР и контур заземления
После инвертора энергия поступает в AC-щит, распределительный щит со счётчиком, автоматами, защитой от грозы (УЗИП) и контроллерами переключения между сетью и резервом (АВР). Это интеграционная часть всей системы, именно её видит электрик и именно на неё смотрит пользователь при включении света.
АВР (автоматический ввод резерва)
Система, которая автоматически переключает дом со счётчика/сети на резерв (батарея, генератор) при исчезновении напряжения сети. В гибридных инверторах АВР встроена программно (фирмвэр). В сетевых системах АВР отсутствует (нечего переключать). В ИБП для котла АВР электромеханический, работает за 5–20 мс.
Состав AC-щита: элементы в порядке потока энергии
- Счётчик электроэнергии (сетевой счётчик): входящий кабель от сети → счётчик → щит. В сетевой системе это счётчик с возможностью учёта обратного хода (двусторонний или с импульсным входом).
- УЗИП Type II на линии сети (гроза): защита от удара молнии в кабель сети, срабатывает при импульсе 400–600 В, предохранитель на УЗИП 16–20 А.
- Автоматический выключатель на выходе инвертора: 16–63 А в зависимости от мощности инвертора. Для 5 кВт гибрид: C20–C32. Для 10 кВт: C40–C63. Защищает кабель от коротких замыканий.
- УЗО 30 мА (устройство защиты от утечек): отключает питание при утечке тока на землю (например, если случайно коснуться влажной стены с неисправным оборудованием). В новых щитах используют дифференциальный автомат (дифавтомат = автомат + УЗО в одном корпусе).
- Контакторы и реле для АВР: переключают нагрузку между сетью и батареей/генератором. Могут быть электромеханические (релейная логика + таймер) или электронные (симисторные). В гибридных инверторах встроены в инвертор.
- Кабели и медные шины: входящий кабель от счётчика 6–16 мм² (зависит от мощности дома), кабель от инвертора 4–10 мм² (по рабочему току инвертора), провод заземления PE как фазный или не менее его половины.
Заземление: три точки и медный контур
Заземление защищает людей от электротока при утечках и отводит молниевые импульсы в землю. В солнечной системе три независимые заземлённые точки:
Заземляющий контур закапывают на расстоянии не менее 1 метра от края фундамента дома. Причина: при утечке ток не должен проходить под домом (опасен для фундамента и кабелей). Проверку сопротивления заземления (мегаомметром) делают при вводе системы в эксплуатацию и раз в 5 лет. Сопротивление должно быть ≤ 4 Ом (для РФ).
Примеры: цепочка элементов на реальной системе
Вот как выглядит 5 кВт гибридная система в доме. Проследим путь энергии от панели до розетки в стене дома:
- На крыше (генерация): 10 панелей Longi 550 Вт (красные и чёрные провода, разъёмы MC4, монтируют параллельно в две ветки по 5 панелей для 400 В и 30 А).
- Кровля и стена (DC-проводка): красный и чёрный кабель 6 мм² спускается по стене, заканчивается на входе в щит на разъёмах MC4 с предохранителями 20 А и УЗИП Type II.
- В щите (преобразование): гибридный инвертор Deye SUN-5K-SG03LP1 (размер кулера холодильника, 60×40 см, 40 кг, имеет входы для DC и сети, выход AC). Рядом: автомат C32 на выходе, УЗИП на сети, УЗО 30 мА, контакторы для АВР (встроены в инвертор).
- В подсобке (резерв): 2 блока LiFePO4 по 10 кВт·ч (размер холодильника, 2×240 кг, стоят на роликах на полке). Рядом медный кабель 4 мм² от щита (+/−) и провод PE (заземление) в контур.
- Обратно в щит (AC-питание): кабель 4 мм² от инвертора идёт в главный выключатель щита, затем на счётчик, на сеть (если сеть есть) и на нагрузку дома (освещение, розетки, котёл).
- Во дворе (заземление): медный электрод 1,5 м забит в грунт, провод PE подходит в щит. При утечке ток уходит в землю, не проходя через человека.
Профессиональный монтаж 5 кВт сетевой системы берёт 1–2 рабочих дня (панели + щит + счётчик). Гибрид с батареей 3–5 дней. Половина времени уходит на настройку параметров инвертора (режимы работы, пороги переключения, лимиты тока заряда) и испытание АВР (проверка переключения вручную).
Частые вопросы
Можно ли подключить разные панели к одной строке?
Да, но напряжение Voc (холостого хода) обеих панелей должно совпадать на ±10 %. Если подключить панель на 45 В к панели на 38 В, слабая панель работает как нагрузка и может нагреться или загореться из-за несоответствия.
Где ставить батарею: в подсобке, гараже или в доме?
Лучше в неотапливаемом помещении с температурой −10…+45 °C. Не ставьте в спальне или жилой комнате: LiFePO4 производит микромагнитные поля, хотя они слабые. Подсобка, гараж, котельная, идеальны.
Как часто менять аккумулятор?
LiFePO4 живёт 10–20 лет и 3000–10000 циклов (глубоких разрядов). AGM 3–5 лет. Простой свинец нужно менять каждый год. При разумном использовании LiFePO4 переживёт инвертор.
Сетевой инвертор без батареи безопаснее?
Безопаснее для электрика, потому что нет постоянного напряжения (нет DC 600 В). Функционально проще: при отключении сети просто перестаёт работать. Если отключения редкие (раз в месяц), это нормально.
Какой автоматический выключатель ставить после инвертора?
После инвертора мощностью P кВт: ток автомата I = (P кВт × 1000) / 220 В × 1,2 (запас). Пример: 5 кВт → (5000 / 220) × 1,2 = 27 А → выключатель C32. Для 3 кВт → 16 А → B16 или C20.
УЗИП нужна на обе стороны (DC и AC)?
Да, работают независимо. DC УЗИП (Type II на 600–800 В) защищает панели от удара молнии прямо в шину на крыше. AC УЗИП (400–600 В) защищает кабели домовой сети и входящее оборудование от грозовых всплесков через электросеть.
Зачем заземление, если есть УЗИП?
УЗИП срабатывает при импульсе молнии (на 0,5 мс). Заземление обеспечивает постоянный, управляемый путь утечек на землю в нормальном режиме. Например, если случайно коснуться мокрой стены возле инвертора, ток уходит в землю через PE, не проходя через вас.
Статьи на эту тему
Рассчитаем вашу систему бесплатно
Напишите в форму ниже: площадь крыши, счёт за свет и ваш регион. Вернём схему и расчёт в течение дня.