Фотовольтаика: Полное руководство
Развитие фотовольтаики в России и странах СНГ набирает обороты. В 2025 году было установлено более 15 ГВт новой мощности солнечных панелей – это рекордный показатель. Цены на солнечные модули снизились более чем на 50% с 2020 года, в то время как цены на электроэнергию остаются высокими. Эта ситуация делает фотовольтаику более привлекательной, чем когда-либо.
Одновременно растет интерес к умным комбинациям: тепловые насосы, системы хранения энергии и электромобили могут быть интегрированы с солнечными установками. Особенно выгодной является комбинация с воздушно-воздушными тепловыми насосами, которая позволяет быстро и экономично поддерживать существующие системы отопления.
Это руководство объясняет основы фотовольтаики, описывает основные компоненты, рассматривает экономическую эффективность и субсидии, а также показывает, как оптимально сочетать фотовольтаику с тепловыми насосами.
Как работает фотовольтаика?
Фотовольтаика преобразует солнечный свет непосредственно в электрический ток. Название происходит от греческого "photos" (свет) и "Volta" (в честь физика Алессандро Вольта, изобретателя батареи).
Фотовольтаический эффект
В солнечной ячейке световые частицы (фотоны) попадают на полупроводниковый материал, чаще всего кремний. При этом электроны освобождаются от своих связей и могут течь как электрический ток. Этот процесс называется фотовольтаическим эффектом.
Процесс упрощенно проходит в три этапа:
- Поглощение света: Фотоны проникают в солнечную ячейку
- Разделение зарядов: Электроны освобождаются и отделяются от дырок
- Токопроводимость: Электроны текут через внешний электрический контур
Напряжение, создаваемое одной кремниевой ячейкой, составляет около 0,5 до 0,7 вольт. Для достижения полезных напряжений множество ячеек соединяются последовательно в модули.
Подробное объяснение физики процесса можно найти в статье От фотона до вольта: Как работает солнечная ячейка?.
Компоненты солнечной установки
Сетевая фотовольтаическая установка состоит из нескольких основных компонентов, которые должны работать вместе.
Солнечные модули
Солнечный модуль – это сердце установки. Современные модули в основном основаны на кристаллическом кремнии и достигают КПД от 20 до 23%. Премиум-модули с технологией TOPCon или гетероперехода достигают более 22%.
Наиболее распространенные типы модулей в сравнении:
| Тип модуля | КПД | Цена | Характеристики |
|---|---|---|---|
| Монокристаллический PERC | 19–21% | Средняя | Стандарт, хорошее соотношение цена-качество |
| Монокристаллический TOPCon | 21–23% | Выше | Высокая эффективность, лучшая работа при слабом освещении |
| Поликристаллический | 16–18% | Низкая | Устаревшая модель, практически не используется |
| Тонкопленочный | 10–13% | Низкая | Гибкий, для специальных применений |
Стандартный модуль сегодня имеет мощность от 400 до 450 Вт при размерах около 1,7 × 1,1 метра.
Инверторы
Инвертор преобразует постоянный ток (DC) от модулей в сетевой переменный ток (AC). Без него солнечная энергия не может быть использована в домашнем хозяйстве.
Существует три типа инверторов:
Стринг-инверторы – наиболее распространенный вариант. Несколько модулей соединяются последовательно (стринг) и подключаются к центральному инвертору. Преимущество: дешевизна и эффективность. Недостаток: частичное затенение снижает выход всей строки.
Микроинверторы устанавливаются непосредственно под каждым модулем. Каждый модуль работает независимо, затенение одного модуля не влияет на другие. Преимущество: оптимальная производительность на сложных крышах. Недостаток: более высокая стоимость.
Гибридные инверторы совмещают функции инвертора с контроллером заряда батареи. Они позволяют напрямую подключать систему хранения без дополнительных компонентов.
Подробности о различных концепциях инверторов объясняет статья AC/DC в фотовольтаике: Инверторы и преобразование тока.
Монтажная система
Монтажная система надежно закрепляет модули на крыше. На скатных крышах крючки крепятся под черепицей, на которых устанавливаются направляющие для модулей. Плоские крыши получают системы с углом наклона от 10 до 15 градусов.
Системы хранения энергии (опционально)
Система хранения энергии увеличивает собственное потребление солнечной энергии. Без системы хранения собственное потребление обычно составляет 25–35%, с системой хранения – 50–70%. Современные системы хранения в основном основаны на технологии литий-железо-фосфат (LFP) и предлагают емкость от 5 до 15 кВтч для частных домов.
Больше о системах хранения в статье Системы хранения энергии: Энергия на потом.
Размер: Правильный размер установки
Оптимальный размер установки зависит от нескольких факторов: потребление электроэнергии, доступная площадь крыши и бюджет. Слишком маленькая установка не использует потенциал, слишком большая окупается медленнее.
Потребление электроэнергии как отправная точка
Годовое потребление электроэнергии – это основа для планирования. Средний домохозяйство из 4 человек потребляет 4.000–5.000 кВтч в год. Домохозяйства с электромобилем или тепловым насосом потребляют значительно больше.
Эти ориентировочные значения служат ориентиром:
| Размер домохозяйства | Потребление электроэнергии | Рекомендуемый размер установки |
|---|---|---|
| 1–2 человека | 2.000–3.000 кВтч/год | 4–6 кВтп |
| 3–4 человека | 3.500–5.000 кВтч/год | 6–10 кВтп |
| 5+ человек | 5.000–7.000 кВтч/год | 8–12 кВтп |
| С электромобилем | +2.000–4.000 кВтч/год | +2–4 кВтп |
| С тепловым насосом | +3.000–5.000 кВтч/год | +3–5 кВтп |
Площадь крыши и ориентация
На каждый кВтп мощности установки требуется около 5–6 м² площади крыши. Крыша с 40 м² доступной площади вмещает установку мощностью 7–8 кВтп.
Ориентация значительно влияет на годовой выход:
| Ориентация | Наклон | Выход (относительно) |
|---|---|---|
| Юг | 30–35° | 100% |
| Юго-восток/Юго-запад | 30–35° | 95% |
| Восток/Запад | 30–35° | 85% |
| Плоская крыша с наклоном | 10–15° | 90% |
Ориентация восток-запад не обязательно хуже: она генерирует электроэнергию более равномерно в течение дня, что может увеличить собственное потребление.
Правило большого пальца для размера установки
Установленное правило: 1 кВтп на 1.000 кВтч годового потребления, но не менее того, что позволяет площадь крыши. В России 1 кВтп генерирует около 900–1.100 кВтч в год, в зависимости от местоположения и ориентации.
Экономическая эффективность и стоимость
Фотовольтаическая установка – это инвестиция, которая должна окупиться за срок службы. Экономическая эффективность зависит от инвестиционных затрат, выработки электроэнергии и динамики цен на электроэнергию.
Инвестиционные затраты 2026
Цены на готовые к установке фотовольтаические системы в 2025 году продолжали снижаться. Для типичной крыши без системы хранения затраты составляют:
| Размер установки | Стоимость (без системы хранения) | Стоимость за кВтп |
|---|---|---|
| 5 кВтп | 7.000–9.000 € | 1.400–1.800 €/кВтп |
| 10 кВтп | 12.000–16.000 € | 1.200–1.600 €/кВтп |
| 15 кВтп | 16.000–22.000 € | 1.100–1.500 €/кВтп |
Системы хранения энергии стоят дополнительно 500–800 € за кВтч емкости. Система хранения на 10 кВтч обойдется в 5.000–8.000 €.
Текущие расходы
Текущие расходы на фотовольтаическую установку невелики:
- Обслуживание: 100–200 €/год (очистка, визуальный осмотр)
- Страхование: 50–100 €/год
- Плата за счетчик: 20–40 €/год
- Резерв на замену инвертора: ~50 €/год
Всего около 200–400 € в год, для установки мощностью 10 кВтп это составляет 2–4 цента за произведенный кВтч.
Вознаграждение за поставку и собственное потребление
Собственное потребление экономически более выгодно, чем поставка в сеть. При цене на электроэнергию в 35 центов/кВтч и вознаграждении за поставку в 8 центов/кВтч каждая самостоятельно потребленная киловатт-час экономит на 27 центов больше, чем поставленная.
Пример расчета для установки мощностью 10 кВтп с годовой выработкой 10.000 кВтч:
| Сценарий | Собственное потребление | Поставка | Экономия/доход |
|---|---|---|---|
| Без системы хранения (30%) | 3.000 кВтч | 7.000 кВтч | 1.050 € + 560 € = 1.610 €/год |
| С системой хранения (60%) | 6.000 кВтч | 4.000 кВтч | 2.100 € + 320 € = 2.420 €/год |
Амортизация
Срок амортизации показывает, когда установка окупит свои инвестиционные затраты.
Пример расчета (10 кВтп без системы хранения):
- Инвестиция: 14.000 €
- Годовая выгода: 1.610 €
- Амортизация: 14.000 € ÷ 1.610 €/год = 8,7 лет
После амортизации установка будет приносить чистую прибыль на протяжении оставшегося срока службы (еще 15–20 лет).
Субсидии
Прямые субсидии на фотовольтаические установки в значительной степени прекращены. Однако существуют косвенные льготы:
- 0% НДС на фотовольтаические установки до 30 кВтп (с 2023 года)
- Кредиты КФВ на системы хранения и электромобили (программа 270)
- Региональные программы субсидирования (субъекты федерации, муниципалитеты)
- Налоговые упрощения для небольших установок
Идеальная пара: Фотовольтаика + тепловой насос
Комбинация фотовольтаики и теплового насоса считается лучшим способом достижения климатически нейтрального теплоснабжения. Обе технологии прекрасно дополняют друг друга: фотовольтаическая установка обеспечивает электроэнергию, необходимую для работы теплового насоса.
Использование синергии
Тепловой насос значительно увеличивает собственное потребление фотовольтаической установки. В то время как обычное домохозяйство потребляет только 25–35% солнечной энергии непосредственно, тепловой насос может увеличить этот показатель до 40–50%. С помощью интеллектуального управления (SG Ready) тепловой насос можно использовать преимущественно тогда, когда доступна солнечная энергия.
Размер для комбинации
При планировании фотовольтаической установки с тепловым насосом следует учитывать дополнительное потребление электроэнергии тепловым насосом:
| Мощность теплового насоса | Потребление электроэнергии (при JAZ 4) | Дополнительная фотовольтаика |
|---|---|---|
| 6 кВт | ~2.500 кВтч/год | +2,5 кВтп |
| 8 кВт | ~3.500 кВтч/год | +3,5 кВтп |
| 10 кВт | ~4.500 кВтч/год | +4,5 кВтп |
Подробное рассмотрение различных типов тепловых насосов и их комбинации с фотовольтаикой предлагает Руководство по тепловым насосам.
Воздушно-воздушные тепловые насосы: Быстрое дополнение к фотовольтаике
Помимо классических воздушно-водяных тепловых насосов, воздушно-воздушные тепловые насосы набирают популярность – более известные как сплит-системы. Они предлагают особенно привлекательную возможность поддерживать существующие системы отопления и увеличивать собственное потребление солнечной энергии.
Что делает воздушно-воздушные тепловые насосы особенными?
Воздушно-воздушные тепловые насосы нагревают воздух в помещении непосредственно, без обхода через водяной контур. Это делает их идеальной системой дополнения для домохозяйств с существующим отоплением:
| Аспект | Воздушно-воздушный ТН | Воздушно-водяной ТН |
|---|---|---|
| Установка | 1–2 дня | 3–5 дней |
| Инвестиции (типично) | 2.500–5.000 € | 12.000–20.000 € |
| Вмешательство в систему отопления | Нет | Полная перестройка |
| Отопление и охлаждение | Да | Только с дополнительным оборудованием |
| Подогрев воды | Нет | Да |
| Идеальная роль | Дополнение | Основное отопление |
Сценарии применения
Старое здание с высокой температурой подачи: В зданиях, где радиаторы требуют подачи 60–70°C, воздушно-водяной тепловой насос работает неэффективно. Воздушно-воздушный ТН может здесь целенаправленно разгрузить помещения: он берет на себя часть отопительной нагрузки, в то время как газовое отопление обеспечивает основное тепло и горячую воду.
Мансарда с проблемой перегрева: Летом мансардные помещения часто становятся невыносимо жаркими. Сплит-система решает эту проблему и зимой эффективно обогревает то же помещение. Солнечная энергия с крыши практически бесплатно обеспечивает охлаждение.
Домашний офис и рабочий кабинет: Помещения, которые используются только время от времени, можно быстро обогреть с помощью воздушно-воздушного ТН – быстрее, чем любую водяную систему отопления.
Бивалентная работа: Две системы, одна цель
В бивалентной работе воздушно-воздушный тепловой насос и существующая система отопления работают вместе. Распределение может осуществляться различными способами:
Бивалентно-параллельно: Обе системы работают одновременно. Воздушно-воздушный ТН постоянно разгружает основное отопление, особенно при умеренных температурах, когда его эффективность наивысшая.
Бивалентно-альтернативно: При температуре выше определенного порога (бивалентная точка, например, 5°C) работает только воздушно-воздушный ТН, ниже – основное отопление.
Управляемое солнцем: Воздушно-воздушный ТН работает преимущественно, когда доступна солнечная энергия. Ночью или при облачном небе включается традиционное отопление.
Экономическая эффективность на примере
Исходная ситуация: Частный дом, 120 м², газовое отопление с подачей 65°C, годовое потребление 18.000 кВтч газа (2.160 €/год при 0,12 €/кВтч). Мансарда перегревается летом.
Меры: Установка сплит-системы с мощностью 3,5 кВт в жилой/столовой зоне и расширение фотовольтаической установки на 3 кВтп.
Результат через год:
- Воздушно-воздушный ТН берет на себя 30% отопительной нагрузки
- Потребление газа снижается до 12.600 кВтч/год (−5.400 кВтч)
- Экономия на газе: 648 €/год
- Потребление электроэнергии воздушно-воздушным ТН: 1.500 кВтч (SCOP 3,5)
- Из них от фотовольтаики: 900 кВтч (бесплатно)
- Остаточное потребление: 600 кВтч × 0,35 € = 210 €/год
- Охлаждение летом: в основном за счет избыточной солнечной энергии
- Годовая экономия: 648 € − 210 € = 438 €
- Дополнительный комфорт: охлаждение летом
При инвестиционных затратах в 4.500 € на сплит-систему и 3.500 € на расширение фотовольтаической установки амортизация составляет около 18 лет. Если учесть комфорт от охлаждения – аналогичные мобильные кондиционеры потребляют в три раза больше электроэнергии – баланс значительно улучшается.
Размер: Фотовольтаика для работы воздушно-воздушного ТН
Для дополнительного потребления электроэнергии воздушно-воздушным тепловым насосом рекомендуется следующее расширение фотовольтаики:
| Мощность воздушно-воздушного ТН | Потребление электроэнергии (SCOP 3,5) | Расширение фотовольтаики |
|---|---|---|
| 2,5 кВт (одиночный сплит) | ~700 кВтч/год | +1–2 кВтп |
| 3,5 кВт (одиночный сплит) | ~1.000 кВтч/год | +2–3 кВтп |
| 5,0 кВт (мультисплит) | ~1.500 кВтч/год | +3–4 кВтп |
Расширение фотовольтаики должно быть более щедро, если функция охлаждения летом будет интенсивно использоваться. Хорошая новость: летом, когда потребность в охлаждении наибольшая, фотовольтаическая установка производит больше всего электроэнергии.
Сейчас рассчитайте воздушно-воздушный ТН
С помощью нашего воздушно-воздушного калькулятора вы можете рассчитать оптимальный размер оборудования, ожидаемое потребление электроэнергии и экономическую эффективность в сочетании с вашей существующей системой отопления.
→ К воздушно-воздушному калькулятору
Преимущества и недостатки фотовольтаики
Фотовольтаика предлагает множество преимуществ, но также имеет и ограничения. Реалистичная оценка помогает принять решение.
Преимущества очевидны: после установки солнечная энергия практически бесплатна и делает менее зависимым от роста цен на электроэнергию. Технология зрелая, требует минимального обслуживания и имеет срок службы от 25 до 30 лет. Государственные регулирования, такие как освобождение от НДС и гарантированное вознаграждение за поставку, обеспечивают плановую безопасность. Кроме того, фотовольтаическая установка значительно улучшает углеродный след домохозяйства.
Преимущества уравновешиваются некоторыми недостатками: производство электроэнергии колеблется в зависимости от времени суток и погоды. Без системы хранения производство прекращается именно тогда, когда вечером потребление наибольшее. Инвестиционные затраты значительны, хотя они окупаются в долгосрочной перспективе. Кроме того, не каждая крыша подходит – затенение, ориентация и несущая способность устанавливают ограничения.
Часто задаваемые вопросы
Стоит ли фотовольтаика в 2026 году?
Да, условия благоприятные. Цены на модули исторически низкие, в то время как цены на электроэнергию остаются высокими. Освобождение от НДС делает установки еще более привлекательными. При амортизации от 8 до 12 лет и сроке службы установок от 25 до 30 лет остается значительная экономическая выгода.
Какой размер должна иметь моя фотовольтаическая установка?
Как правило, 1 кВтп на 1.000 кВтч годового потребления электроэнергии. Если позволяет площадь крыши, можно установить больше – предельные затраты на дополнительный кВтп снижаются с увеличением размера установки. При планируемой покупке теплового насоса или электромобиля установка должна быть изначально больше.
Нужна ли мне система хранения энергии?
Система хранения увеличивает собственное потребление с типичных 30% до 50–70% и делает менее зависимым от электросети. Экономически она окупается медленнее, чем сама фотовольтаическая установка. Система хранения особенно полезна, если домохозяйство потребляет много электроэнергии вечером или если требуется резервное питание.
Могу ли я сочетать фотовольтаику с моей старой системой отопления?
Фотовольтаическая установка может быть сочетана с любой системой отопления. Особенно разумно дополнить ее воздушно-воздушным тепловым насосом (сплит-системой). Она использует солнечную энергию для отопления и охлаждения, не требуя замены существующей системы отопления. Летом избыточная солнечная энергия может быть использована непосредственно для охлаждения.
Заключение
Ключевое утверждение: Фотовольтаика стала самой экономически выгодной формой производства электроэнергии для частных домохозяйств. При инвестиционных затратах от 1.200 до 1.600 евро за кВтп и растущих ценах на электроэнергию установка окупается за 8–12 лет. Комбинация с тепловыми насосами увеличивает собственное потребление и экономическую эффективность. Особенно интересны воздушно-воздушные тепловые насосы как быстрое и недорогое дополнение к существующим системам отопления – они используют солнечную энергию для отопления зимой и охлаждения летом.
Решение о фотовольтаической установке должно быть хорошо подготовлено. Профессиональное планирование учитывает состояние крыши, профиль потребления и будущие изменения, такие как электромобили или использование тепловых насосов. С правильными компонентами и подходящим размером фотовольтаика становится основой устойчивого энергоснабжения.
К серии статей о фотовольтаике
- Фотовольтаика: Полное руководство – Вы здесь
- От фотона до вольта: Как работает солнечная ячейка? – Понять основы
- Структура фотовольтаической установки – От модуля к системе
- AC/DC в фотовольтаике: Инверторы и преобразование тока – От постоянного тока к переменному
- Силовая электроника: Инверторы и DC-DC преобразователи – Технические детали
- Универсал: Гибридные инверторы – Фотовольтаика, системы хранения и сеть
- AC или DC? Системные топологии для солнечных установок – Архитектуры систем
Читать далее
Тепловые насосы: Тепловой насос: Полное руководство · Типы тепловых насосов и фотовольтаика · Ключевые показатели: COP, JAZ, SCOP
Системы хранения энергии: Основы батарейной техники · Литий против свинца · Анализ рынка систем хранения энергии
Балконные электростанции: Балконные электростанции: Введение · Монтаж и установка
Источники
- Fraunhofer ISE: Актуальные факты о фотовольтаике в Германии
- Федеральное агентство сетей: Тарифы на вознаграждение по EEG
- BSW Solar: Федеральная ассоциация солнечной энергетики
- BAFA: Федеральное управление экономики и экспортного контроля – Субсидии
- KfW: Возобновляемая энергия – Стандарт (Программа 270)
- VDI 4650: Расчет годового коэффициента полезного действия тепловых насосов
- DIN EN 14825: Кондиционеры и тепловые насосы – Испытания и оценка производительности
Рассчитайте сейчас выработку фотовольтаики
С помощью нашего бесплатного солнечного калькулятора вы можете рассчитать ожидаемую выработку электроэнергии вашей фотовольтаической установки, собственное потребление и экономическую эффективность – на основе вашего местоположения и данных о потреблении.