Cum să faci singur un ecran solar. Calculăm și facem panouri solare cu propriile noastre mâini

De zeci de ani, omenirea a căutat surse alternative energii care le pot înlocui cel puţin parţial pe cele existente. Iar cele mai promițătoare dintre toate astăzi par a fi două: energia eoliană și solară.

Adevărat, nici unul, nici celălalt nu poate asigura producție continuă. Acest lucru se datorează variabilității rozei vânturilor și fluctuațiilor zilnice-meteo-sezoniere ale intensității fluxului solar.

Industria energetică de astăzi oferă trei metode principale de generare a energiei electrice, dar toate sunt dăunătoare mediului într-un fel sau altul:

  • Industria energiei electrice a combustibilului- cele mai poluante din punct de vedere al mediului, însoțite de emisii semnificative în atmosferă dioxid de carbon, funingine și căldură risipitoare, provocând micșorarea stratului de ozon. Extragerea resurselor de combustibil pentru acesta provoacă, de asemenea, daune semnificative mediului.
  • Hidroenergie este asociată cu schimbări foarte semnificative peisajului, inundarea terenurilor utile și provoacă daune resurselor piscicole.
  • Energie nucleară- cea mai ecologică dintre cele trei, dar necesită costuri foarte importante pentru a menține siguranța. Orice accident poate fi asociat cu cauzarea unor daune ireparabile, pe termen lung, naturii. În plus, necesită măsuri speciale pentru eliminarea deșeurilor de combustibil uzat.

Strict vorbind, obțineți electricitate de la radiatia solara este posibilă în mai multe moduri, dar majoritatea folosesc transformarea sa intermediară în mecanică, rotind arborele generatorului și abia apoi în electrică.

Astfel de centrale electrice există, folosesc motoare cu ardere externă Stirling, au o eficiență bună, dar au și un dezavantaj semnificativ: pentru a colecta cât mai multă energie de radiație solară, este necesară fabricarea de oglinzi parabolice uriașe cu sisteme de urmărire a pozitia soarelui.

Trebuie spus că există soluții pentru a îmbunătăți situația, dar toate sunt destul de scumpe.

Există metode care fac posibilă transformarea directă a energiei luminoase în curent electric. Și deși fenomenul efectului fotoelectric în seleniul semiconductor a fost descoperit deja în 1876, abia în 1953, odată cu inventarea fotocelulei de siliciu, a apărut posibilitatea reală de a crea celule solare pentru generarea de energie electrică.

În acest moment, a apărut deja o teorie care făcea posibilă explicarea proprietăților semiconductorilor și crearea tehnologie practică producția lor industrială. Până în prezent, acest lucru a dus la o adevărată revoluție a semiconductoarelor.

Funcționarea unei baterii solare se bazează pe efectul fotoelectric al unei joncțiuni pn semiconductoare, care este în esență o diodă de siliciu obișnuită. Când este iluminat, la bornele sale apare o tensiune foto de 0,5~0,55 V.

Atunci când utilizați generatoare electrice și baterii, este necesar să țineți cont de diferențele care există între ele. Conectare motor electric trifazatîntr-o rețea adecvată, puterea sa de ieșire poate fi triplată.

Urmând anumite recomandări, cu costuri minime din punct de vedere al resurselor și al timpului, puteți fabrica partea de putere a unui convertor de impulsuri de înaltă frecvență pentru nevoile casnice. Puteți studia schemele structurale și de circuit ale unor astfel de surse de alimentare.

Din punct de vedere structural, fiecare element al unei baterii solare este realizat sub forma unei plachete de siliciu cu o suprafață de câțiva cm2, pe care se formează multe astfel de fotodiode conectate într-un singur circuit. Fiecare astfel de placă este un modul separat care produce o anumită tensiune și curent atunci când este expus la lumina soarelui.

Conectând astfel de module într-o baterie și combinând conexiunea lor paralel-serială, puteți obține o gamă largă de valori ale puterii de ieșire.

Principalele dezavantaje ale panourilor solare:

  • Denivelări mari și neregularități ale producției de energie în funcție de vreme și de înălțimea sezonieră a soarelui.
  • Limitează puterea întregii baterii dacă cel puțin o parte a acesteia este umbrită.
  • Dependență de direcția soarelui în diferite momente ale zilei. Pentru a utiliza bateria cât mai eficient posibil, trebuie să vă asigurați că este întotdeauna îndreptată spre soare.
  • În legătură cu cele de mai sus, necesitatea stocării energiei. Cel mai mare consum de energie are loc într-un moment în care producția sa este minimă.
  • Suprafață mare necesară pentru o structură de putere suficientă.
  • Fragilitatea designului bateriei, nevoia de a curăța în mod constant suprafața de murdărie, zăpadă etc.
  • Modulele solare funcționează cel mai eficient la 25°C. În timpul funcționării, acestea sunt încălzite de soare la o temperatură mult mai ridicată, ceea ce le reduce foarte mult eficiența. Pentru a menține eficiența optimă, bateria trebuie păstrată la rece.

Trebuie remarcat faptul că dezvoltările de celule solare folosind materiale de ultima generatieși tehnologie. Acest lucru vă permite să eliminați treptat dezavantajele inerente panourilor solare sau să reduceți impactul acestora. Astfel, randamentul celor mai noi celule care folosesc module organice si polimerice a ajuns deja la 35% si exista asteptari de a ajunge la 90%, iar acest lucru face posibila obtinerea mult mai multa putere cu aceleasi dimensiuni ale bateriei, sau, in timp ce se mentine eficienta energetica, pentru a reduce semnificativ dimensiunile bateriei.

Apropo, eficiența medie a unui motor de mașină nu depășește 35%, ceea ce sugerează că panourile solare sunt destul de eficiente.

Există dezvoltări de elemente bazate pe nanotehnologie care funcționează la fel de eficient la diferite unghiuri de lumină incidentă, ceea ce elimină necesitatea poziționării lor.

Astfel, astăzi putem vorbi despre avantajele panourilor solare în comparație cu alte surse de energie:

  • Fără conversii de energie mecanică sau piese mobile.
  • Costuri minime de operare.
  • Durabilitate 30~50 ani.
  • Funcționare silențioasă, fără emisii nocive. Prietenia mediului.
  • Mobilitate. Bateria pentru alimentarea unui laptop și încărcarea bateriei pentru o lanternă LED va încăpea într-un rucsac mic.
  • Disponibilitate independentă surse permanente actual Capacitatea de a reincarca bateriile gadgeturilor moderne din domeniu.
  • Nesolicitant față de factorii externi. Celulele solare pot fi amplasate oriunde, pe orice peisaj, atâta timp cât primesc suficientă lumină solară.

În regiunile ecuatoriale ale Pământului, fluxul mediu de energie solară este în medie de 1,9 kW/m2. În centrul Rusiei este în intervalul 0,7 ~ 1,0 kW/m2. Eficiența unei fotocelule clasice de siliciu nu depășește 13%.

După cum arată datele experimentale, dacă o placă dreptunghiulară este îndreptată cu planul său spre sud, până la punctul de maxim solar, atunci într-o zi însorită de 12 ore nu va primi mai mult de 42% din fluxul luminos total din cauza unei modificări. în unghiul său de incidenţă.

Aceasta înseamnă că, cu un flux solar mediu de 1 kW/m2, eficiența bateriei de 13% și eficiența sa totală de 42% poate fi obținută în 12 ore nu mai mult de 1000 x 12 x 0,13 x 0,42 = 622,2 Wh, sau 0,6 kWh pe zi de la 1 m 2. Aceasta presupune o zi plină însorită, pe vreme înnorată este mult mai puțin, iar în lunile de iarnă această valoare trebuie împărțită la încă 3.

Ținând cont de pierderile de conversie de tensiune, un circuit de automatizare care asigură un curent optim de încărcare a bateriilor și le protejează de supraîncărcare, precum și alte elemente, se poate lua ca bază cifra de 0,5 kWh/m 2. Cu această energie, puteți menține un curent de încărcare a bateriei de 3 A la o tensiune de 13,8 V timp de 12 ore.

Adică, pentru a încărca o baterie auto complet descărcată cu o capacitate de 60 Ah, va fi necesar un panou solar de 2 m2, iar pentru 50 Ah - aproximativ 1,5 m2.

Pentru a obține o astfel de putere, puteți achiziționa panouri gata făcute produse în domeniul de putere electrică de 10~300 W. De exemplu, un panou de 100 W pentru o oră de lumină de 12 ore, ținând cont de coeficientul de 42%, va furniza 0,5 kWh.

Un astfel de panou de fabricație chinezească din siliciu monocristalin cu caracteristici foarte bune costă acum aproximativ 6.400 de ruble pe piață. Mai puțin eficient în soare deschis, dar având performanțe mai bune pe vreme înnorată, policristalin - 5.000 de ruble.

Dacă aveți anumite abilități în instalarea și lipirea echipamentelor electronice, puteți încerca să asamblați astfel de echipamente baterie solară si eu insumi. În același timp, nu trebuie să contați pe un câștig foarte mare de preț în plus, panourile finisate sunt de calitate din fabrică, atât elementele în sine, cât și asamblarea acestora.

Dar vânzarea unor astfel de panouri nu este organizată peste tot, iar transportul lor necesită condiții foarte stricte și va fi destul de costisitoare. În plus, odată cu autoproducția, devine posibil, începând de la mic, adăugarea treptată a modulelor și creșterea puterii de ieșire.

Selectarea materialelor pentru crearea unui panou

Magazinele online chineze, precum și eBay, oferă o selecție largă de articole pentru făcut singur baterii solare cu orice parametri.

Chiar și în trecutul recent, muncitorii de casă achiziționau plăci care erau respinse în timpul producției, aveau așchii sau alte defecte, dar erau semnificativ mai ieftine. Sunt destul de eficiente, dar au o putere de ieșire ușor redusă. Având în vedere scăderea constantă a prețurilor, acest lucru nu este acum recomandabil. La urma urmei, pierzând în medie 10% din putere, pierdem și în zona efectivă a panoului. Iar aspectul bateriei, constând din plăci cu bucăți rupte, arată destul de artizanal.

De asemenea, puteți achiziționa astfel de module în magazinele online rusești, de exemplu, molotok.ru oferă elemente policristaline cu parametri de funcționare la un flux luminos de 1,0 kW/m2:

  • Voltaj: viteza de mers în gol- 0,55 V, funcționare - 0,5 V.
  • Curent: scurtcircuit - 1,5 A, lucru - 1,2 A.
  • Putere de operare - 0,62 W.
  • Dimensiuni - 52x77 mm.
  • Preț 29 ruble.
Sfat: Este necesar să țineți cont de faptul că elementele sunt foarte fragile și unele dintre ele se pot deteriora în timpul transportului, așa că atunci când comandați trebuie să asigurați o rezervă pentru cantitatea lor.

Realizarea unei baterii solare pentru casa ta cu propriile mâini

Pentru a realiza un panou solar, avem nevoie de un cadru potrivit, pe care îl puteți realiza singur sau puteți ridica unul gata făcut. Cel mai bun material de utilizat pentru acesta este duraluminiul, nu este supus coroziunii, nu se teme de umiditate și este durabil. Când sunt tratate și vopsite corespunzător pentru a proteja împotriva precipitatii atmosferice Atât oțelul, cât și chiar și lemnul vor merge.

Sfat: Nu face panoul prea dimensiuni mari: va fi incomod să asamblați elementele, să instalați și să întrețineți. În plus, panourile mici au forță redusă și pot fi plasate mai convenabil la unghiurile necesare.

Calculăm componente

Să decidem asupra dimensiunilor cadrului nostru. Pentru a încărca o baterie cu acid de 12 volți, este necesară o tensiune de funcționare de cel puțin 13,8 V Să luăm ca bază 15 V / 0,5 V = 30 de elemente.

Sfat: ieșirea panoului solar trebuie conectată la baterie printr-o diodă de protecție pentru a evita autodescărcarea acestuia pe timp de noapte prin celule solare. Deci ieșirea panoului nostru va fi: 15 V – 0,7 V = 14,3 V.

Pentru a obține un curent de încărcare de 3,6 A, trebuie să conectăm trei astfel de lanțuri în paralel, sau 30 x 3 = 90 de elemente. Ne va costa 90 x 29 de ruble. = 2610 rub.

Sfat: Elementele panoului solar sunt conectate în paralel și în serie. Este necesar să se mențină egalitatea în numărul de elemente din fiecare lanț secvenţial.

Cu acest curent putem asigura un mod de încărcare standard pentru o baterie complet descărcată cu o capacitate de 3,6 x 10 = 36 Ah.

În realitate, această cifră va fi mai mică din cauza luminii solare neuniforme pe tot parcursul zilei. Astfel, pentru a încărca o baterie auto standard de 60 Ah, va trebui să conectăm două astfel de panouri în paralel.

Acest panou ne poate furniza o putere electrică de 90 x 0,62 W ≈ 56 W.

Sau în timpul unei zile însorite de 12 ore, ținând cont de factorul de corecție de 42% 56 x 12 x 0,42 ≈ 0,28 kWh.

Să punem elementele noastre în 6 rânduri de 15 bucăți. Pentru a instala toate elementele avem nevoie de o suprafață:

  • Lungime - 15 x 52 = 780 mm.
  • Latime - 77 x 6 = 462 mm.

Pentru a acomoda liber toate plăcile, vom lua dimensiunile cadrului nostru: 900×500 mm.

Sfat: Dacă există cadre gata făcute cu alte dimensiuni, puteți recalcula numărul de elemente în conformitate cu liniile de mai sus, puteți selecta elemente de alte dimensiuni standard și puteți încerca să le plasați combinând lungimea și lățimea rândurilor.

De asemenea, vom avea nevoie de:

  • Fier de lipit electric 40 W.
  • Lipire, colofoniu.
  • Cablu de instalare.
  • Sigilant siliconic.
  • Bandă cu două fețe.

Etape de fabricație

Pentru a instala panoul, este necesar să pregătiți un nivel locul de munca zonă suficientă cu acces convenabil din toate părțile. Este mai bine să plasați plăcile elementului separat în lateral, unde vor fi protejate de impacturi accidentale și căderi. Ele trebuie luate cu grijă, pe rând.

Dispozitivele cu curent rezidual îmbunătățesc siguranța sistemului electric de acasă prin reducerea probabilității de șoc electric și incendii. Introducere detaliată a trăsăturilor caracteristice diferite tipuriÎntrerupătoarele de curent rezidual vă vor spune pentru apartamente și case.

Când utilizați un contor electric, apar situații când trebuie înlocuit și reconectat - puteți citi despre acest lucru.

De obicei, pentru a produce un panou, ei folosesc metoda de lipire a plăcilor de elemente pre-lidate într-un singur circuit pe un substrat plat. Oferim o alta varianta:

  1. Îl introducem în cadru, îl fixăm bine și sigilăm marginile cu sticlă sau o bucată de plexiglas.
  2. Așezăm plăcile elementului pe el în ordinea corespunzătoare, lipindu-le cu bandă dublu: partea de lucru pe sticlă, lipirea duce la partea din spate a cadrului.
  3. Așezând rama pe masă cu sticla în jos, putem lipi convenabil bornele elementelor. Efectuăm instalația electrică în conformitate cu schema de circuit selectată.
  4. În cele din urmă lipim plăcile pe partea din spate cu bandă adezivă.
  5. Punem un fel de tampon de amortizare: foaie de cauciuc, carton, fibră etc.
  6. Introducem peretele din spate în cadru și îl sigilăm.

Dacă doriți, în loc de peretele din spate, puteți umple cadrul din spate cu un fel de compus, de exemplu, epoxid. Adevărat, acest lucru va elimina posibilitatea de a demonta și repara panoul.

Desigur, o baterie de 50 W nu este suficientă pentru a furniza energie casă mică. Dar, cu ajutorul său, este deja posibilă implementarea iluminatului în el folosind lămpi LED moderne.

Pentru o existență confortabilă a unui oraș, este necesar acum cel puțin 4 kWh de energie electrică pe zi. Pentru o familie - în funcție de numărul membrilor ei.

În consecință, bateria solară a unei case private pentru o familie din trei persoane ar trebui să furnizeze 12 kWh. Dacă locuința ar trebui să fie alimentată cu energie electrică numai din energie solară, vom avea nevoie de o baterie solară cu o suprafață de cel puțin 12 kWh / 0,6 kWh/m2 = 20 m2.

Această energie trebuie stocată în baterii cu o capacitate de 12 kWh / 12 V = 1000 Ah, sau aproximativ 16 baterii de 60 Ah fiecare.

Pentru funcționarea normală a unei baterii cu panou solar și protecția acestuia, este necesar un regulator de încărcare.

Pentru a converti 12 VDC la 220 VAC, veți avea nevoie de un invertor. Deși acum există deja o cantitate suficientă de echipamente electrice pe piață pentru tensiuni de 12 sau 24 V.

Sfat: În rețelele de alimentare cu energie de joasă tensiune, curenții funcționează semnificativ mai mari valori mari Prin urmare, atunci când conectați la echipamente puternice, ar trebui să selectați un fir cu secțiunea transversală adecvată. Cablajul pentru rețelele cu invertor se realizează conform schema obisnuita 220 V.

Tragerea concluziilor

Sub rezerva acumulării și utilizării raționale a energiei, astăzi tipurile netradiționale de energie electrică încep să creeze o creștere semnificativă a volumului total al producției sale. S-ar putea chiar argumenta că acestea devin treptat tradiționale.

Având în vedere a scăzut semnificativ în ultima vreme nivelul de consum de energie modern aparate electrocasnice, utilizarea dispozitivelor de iluminat cu economie de energie și eficiența crescută semnificativ a panourilor solare de noile tehnologii, putem spune că acestea sunt deja capabile să furnizeze energie electrică pentru un mic casă privatăîn ţările sudice cu un număr mare zile însorite pe an.

În Rusia, acestea pot fi folosite ca surse de energie de rezervă sau suplimentare în sistemele de alimentare combinate, iar dacă eficiența lor poate fi crescută la cel puțin 70%, atunci va fi foarte posibil să le folosiți ca principali furnizori de energie electrică.

Videoclip despre cum să faci singur un dispozitiv pentru colectarea energiei solare

Soarele este o sursă inepuizabilă de energie. Oamenii au învățat de mult cum să-l folosească eficient. Nu vom intra în fizica procesului, ci ne vom uita la modul în care această resursă de energie gratuită poate fi utilizată. Un panou solar de casă ne va ajuta în acest sens.

Principiul de funcționare

Ce este o celulă solară? Acesta este un modul special care constă dintr-un număr mare de fotodiode cele mai simple. Aceste elemente semiconductoare au fost cultivate folosind tehnologii specialeîn condiții de fabrică pe plachete de siliciu.

Din păcate, astfel de dispozitive nu sunt deloc ieftine. Majoritatea oamenilor nu le pot achiziționa, dar în acest caz există multe modalități de a face singur panouri solare. Și această baterie va putea concura cu modelele comerciale. Mai mult, prețul acestuia nu va fi deloc comparabil cu ceea ce oferă magazinele.

Construirea unei baterii din plachete de siliciu

Setul include 36 de wafer-uri de siliciu. Sunt oferite in dimensiuni 8*15 centimetri. Puterea totală va fi de aproximativ 76 W. De asemenea, veți avea nevoie de fire pentru a conecta elementele între ele și de o diodă care va îndeplini funcția de blocare.

O placă de siliciu produce 2,1 W și 0,53 V la un curent de până la 4 A. Wafer-urile trebuie doar conectate în serie. Numai în acest fel sursa noastră de energie va putea produce 76 de wați. Există două șine pe partea din față. Acesta este „minus”, iar „plus” este situat pe partea din spate. Fiecare panou trebuie pozitionat cu un gol. Ar trebui să obțineți nouă farfurii pe patru rânduri. În acest caz, al doilea și al patrulea rând trebuie rotite în direcția opusă față de primul. Acest lucru este necesar pentru ca totul să fie conectat convenabil într-un singur circuit. Trebuie luată în considerare dioda. Vă permite să împiedicați descărcarea bateriei de stocare noaptea sau într-o zi înnorată. Negativul diodei trebuie conectat la pozitivul bateriei. Pentru a încărca bateria veți avea nevoie de un controler special. Folosind un invertor, puteți obține o tensiune casnică normală de 220 V.

Asamblare DIY panou solar

Plexiglasul are cel mai mic indice de refracție al luminii. Va fi folosit ca corp. Acesta este un material destul de ieftin. Și dacă aveți nevoie și mai ieftin, atunci puteți cumpăra plexiglas. În cel mai rău caz, puteți folosi policarbonat. Dar nu este foarte potrivit pentru carcasă în ceea ce privește caracteristicile sale. În magazine puteți găsi policarbonat special cu un strat care este protejat de condens. De asemenea, oferă bateriei un nivel ridicat de protecție împotriva căldurii. Dar acestea nu sunt toate elementele care vor alcătui panoul solar. Este ușor să găsiți sticlă cu o bună transparență cu propriile mâini, aceasta este una dintre componentele principale ale designului. Apropo, chiar și sticla obișnuită va face.

Realizarea unui cadru

În timpul instalării, cristalele de siliciu trebuie montate la o distanță scurtă. La urma urmei, trebuie să țineți cont de diferitele influențe atmosferice care pot afecta modificările bazei. Deci, este de dorit ca distanța să fie de aproximativ 5 mm. Ca rezultat, dimensiunea structurii finite va fi undeva în jur de 835 * 690 mm.

Un panou solar este realizat manual folosind un profil de aluminiu. Are cea mai mare asemănare cu produsele de marcă. În același timp, o baterie de casă este mai etanșă și mai durabilă.

Pentru asamblare veți avea nevoie de un colț din aluminiu. Din el se face un gol pentru viitorul cadru. Dimensiuni - 835*690 mm. Pentru a fixa profilele între ele, este necesar să faceți în prealabil găuri tehnologice.

Interiorul profilului trebuie acoperit cu etanșant pe bază de silicon. Trebuie să-l aplicați cu mare atenție, astfel încât toate locurile să fie acoperite. Eficiența și fiabilitatea pe care le va avea panoul solar depind în totalitate de cât de bine este aplicat.

Cu propriile mâini, acum trebuie să puneți o foaie de material transparent preselectat în cadrul profilului. Ar putea fi orice altceva. Un punct important: stratul de silicon trebuie să se usuce. Acest lucru trebuie luat în considerare, altfel va apărea o peliculă pe elementele din silicon.

Pe următoarea etapă material transparent este necesar să se stoarce și să se asigure bine. Pentru ca fixarea să fie cât mai fiabilă posibil, ar trebui să utilizați feronerie. Vom fixa sticla în jurul perimetrului și la patru colțuri. Acum panoul solar, realizat manual, este aproape gata. Tot ce rămâne este să conectați elementele din siliciu între ele.

Cristale de lipit

Acum trebuie să așezați conductorul pe placa de silicon cât mai atent posibil. Apoi aplicăm flux și lipire. Pentru a face lucrul mai convenabil, puteți fixa conductorul pe o parte cu ceva.

În această poziție, lipiți cu atenție conductorul pe suportul de contact. Nu apăsați pe cristal cu un fier de lipit. Este foarte fragil, îl poți sparge.

Ultimele operațiuni de asamblare

Dacă faceți panouri solare cu propriile mâini este prima dată, atunci este mai bine să utilizați un substrat special de marcare. Ea va ajuta la poziție elementele necesare cât mai exact posibil la distanţa cerută. Pentru a tăia corect firele de lungimea necesară care conectează elementele individuale, trebuie să se țină cont de faptul că conductorul trebuie lipit pe suportul de contact. Este ușor plasat dincolo de marginea cristalului. Dacă faceți calcule preliminare, se dovedește că firele ar trebui să fie de 155 mm fiecare.

Când asamblați toate acestea într-o singură structură, este mai bine să luați o foaie de placaj sau plexiglas. Pentru comoditate, este mai bine să poziționați în prealabil cristalele pe orizontală și să le fixați. Acest lucru se face cu ușurință folosind cruci pentru așezarea plăcilor.

După ce conectați toate elementele împreună, lipiți bandă de construcție cu două fețe pe spatele fiecărui cristal. Trebuie doar să apăsați puțin panoul din spate, iar toate cristalele vor fi ușor transferate pe bază.

Acest tip de prindere nu este sigilat suplimentar în niciun fel. Cristalele se pot extinde la temperaturi ridicate, dar acest lucru nu este mare lucru. Doar piesele individuale trebuie sigilate.

Acum trebuie să-l folosiți pentru a asigura toate anvelopele și sticla în sine. Înainte de sigilarea și asamblarea completă a bateriei, este indicat să o testați.

Etanșare

Dacă aveți un etanșant siliconic obișnuit, nu trebuie să umpleți complet cristalele cu acesta. În acest fel, puteți elimina riscul de deteriorare. Pentru a umple această structură, nu aveți nevoie de silicon, ci de rășină epoxidică.

Așa puteți obține cu ușurință și ușor energie electrică pentru aproape nimic. Acum să vedem cum altfel puteți face panouri solare cu propriile mâini.

Baterie experimentală

Sistemele eficiente de conversie a energiei solare necesită fabrici uriașe, îngrijire specialăîn spatele lor și o sumă serioasă de bani.

Să încercăm să facem noi înșine ceva. Tot ceea ce aveți nevoie pentru experiment poate fi achiziționat cu ușurință de la un magazin de hardware sau găsit în bucătărie.

Panou solar DIY realizat din folie

Pentru asamblare veți avea nevoie de folie de cupru. Poate fi găsit cu ușurință în garaj sau, în cazuri extreme, poate fi achiziționat cu ușurință de la orice magazin de hardware. Pentru a asambla bateria aveți nevoie de 45 de centimetri pătrați de folie. De asemenea, ar trebui să cumpărați două cleme de aligator și un multimetru mic.

Pentru a obține o celulă solară funcțională, este recomandabil să aveți o sobă electrică. Ai nevoie de cel puțin 1100 de wați de putere. Ar trebui să se încălzească până la o culoare roșu aprins. Pregătiți și cele obișnuite sticla de plastic fără gât și câteva linguri de sare. Ia din garaj un burghiu cu un accesoriu abraziv și o foaie de metal.

Să începem

Primul pas este să tăiați o bucată de folie de cupru de o asemenea dimensiune încât să se potrivească complet pe aragazul electric. Vi se va cere să vă spălați pe mâini pentru a evita orice amprentă grasă pe cupru. De asemenea, este indicat să spălați cuprul. Pentru a îndepărta stratul de acoperire de pe foaia de cupru, utilizați șmirghel.

folie de cupru

În continuare, punem foaia curățată pe gresie și o pornim la capacitatea maximă. Când țigla începe să se încălzească, veți putea observa aspectul frumos pete portocalii. Apoi culoarea se va schimba în negru. Este necesar să țineți cuprul aproximativ o jumătate de oră pe o țiglă încinsă. Acest lucru este foarte punct important. Astfel, un strat gros de oxid se desprinde ușor, în timp ce un strat subțire se va lipi. După ce a trecut o jumătate de oră, scoateți cuprul de pe aragaz și lăsați-l să se răcească. Veți putea urmări cum piesele cad de pe folie.

Când totul se răcește, filmul de oxid va dispărea. Puteți curăța cu ușurință cea mai mare parte a oxidului negru cu apă. Dacă ceva nu iese, nu merită să încerci. Principalul lucru este să nu deformați folia. Ca urmare a deformării, un strat subțire de oxid poate fi deteriorat, este foarte necesar pentru experiment. Dacă nu este acolo, un panou solar făcut de tine nu va funcționa.

Asamblare

Tăiați a doua bucată de folie la aceleași dimensiuni ca prima. În continuare, trebuie să îndoiți cu mare atenție cele două părți, astfel încât să se potrivească în sticla de plastic, dar să nu se atingă.

Apoi atașați clemele crocodil pe farfurii. Sârma de la folia „neprajită” merge la „plus”, firul de la folia „prăjită” la „minus”. Acum luați sare și apă fierbinte. Se amestecă sarea până se dizolvă complet. Să turnăm soluția în sticla noastră. Și acum poți vedea roadele muncii tale. Acest panou solar de casă, realizat cu propriile mâini, poate fi ușor îmbunătățit în viitor.

Alte moduri de utilizare a energiei solare

Energia solară nu mai este folosită. În spațiu, propulsează celebrul rover Marte de pe Marte de la Soare. Și în Statele Unite ale Americii, centrele de date Google funcționează de la soare. În acele părți ale țării noastre unde nu există curent electric, oamenii pot urmări știrile la televizor. Toate acestea datorită Soarelui.

Și de asemenea energie dată vă permite să vă încălziți casa. Un panou solar aer-solar este foarte simplu realizat din cutii de bere. Acestea acumulează căldură și o eliberează în spațiul de locuit. Este eficient, gratuit și accesibil.

Probabil că nu există nicio persoană care nu ar dori să devină mai independentă. Abilitatea de a-ți gestiona complet propriul timp, de a călători fără a cunoaște limitele și distanțele și de a nu te gândi la probleme de locuințe și financiare - aceasta este ceea ce îți oferă un sentiment de adevărată libertate. Astăzi vom vorbi despre cum, folosind radiația solară, vă puteți elibera de povara dependenței energetice. După cum ați ghicit, vom vorbi despre panouri solare. Și pentru a fi mai precis, despre dacă este posibil să construiți o centrală solară adevărată cu propriile mâini.

Istoria creației și perspectivele de utilizare

Omenirea a cultivat ideea de a converti energia solară în electricitate de mult timp. Au apărut primele instalații solare termice, în care aburii supraîncălziți de razele solare concentrate au rotit turbinele generatoare. Conversia directă a devenit posibilă abia la mijlocul secolului al XIX-lea, după ce francezul Alexandre Edmond Baccarelle a descoperit efectul fotoelectric. Încercările de a crea o celulă solară funcțională bazată pe acest fenomen au fost încununate cu succes doar o jumătate de secol mai târziu, în laboratorul remarcabilului om de știință rus Alexander Stoletov. A fost posibil să se descrie pe deplin mecanismul efectului fotoelectric chiar și mai târziu - omenirea îi datorează asta lui Albert Einstein. Apropo, pentru această lucrare a primit Premiul Nobel.

Baccarelle, Stoletov și Einstein sunt oamenii de știință care au pus bazele energiei solare moderne.

Crearea primei fotocelule solare bazată pe siliciu cristalin a fost anunțată lumii de către angajații Bell Laboratories încă din aprilie 1954. Această dată, de fapt, este punctul de plecare al tehnologiei, care va putea deveni în curând un înlocuitor cu drepturi depline pentru combustibilul cu hidrocarburi.

Deoarece curentul unei celule fotovoltaice este de miliamperi, pentru a genera energie electrică de o putere suficientă, acestea trebuie conectate în structuri modulare. Rețele de fotocelule solare protejate de influențele externe sunt o baterie solară (datorită formei sale plate, dispozitivul este adesea numit panou solar).

Transformarea radiației solare în energie electrică are perspective enorme, deoarece pentru fiecare metru pătrat al suprafeței pământului există o medie de 4,2 kW/oră de energie pe zi, ceea ce economisește aproape un baril de petrol pe an. Folosită inițial doar pentru industria spațială, tehnologia a devenit atât de comună deja în anii 80 ai secolului trecut, încât fotocelulele au început să fie folosite în scopuri casnice - ca sursă de energie pentru calculatoare, camere, lămpi etc. În același timp, „ serioase” au fost create instalaţii electrice solare. Atașate de acoperișurile caselor, au făcut posibilă abandonarea completă a electricității prin cablu. Astăzi putem observa nașterea centralelor electrice, care sunt câmpuri de mai mulți kilometri de panouri de siliciu. Puterea pe care o generează poate alimenta orașe întregi, așa că putem spune cu încredere că viitorul este energia solară.

Centralele solare moderne sunt câmpuri de mai mulți kilometri de fotocelule capabile să furnizeze energie electrică la zeci de mii de case.

Baterie solară: cum funcționează

După ce Einstein a descris efectul fotoelectric, întreaga simplitate a unui astfel de fenomen fizic aparent complex a fost dezvăluită lumii. Se bazează pe o substanță ai cărei atomi individuali sunt într-o stare instabilă. Când sunt „bombardați” de fotonii luminii, electronii sunt scoși din orbite - acestea sunt sursele de curent.

Timp de aproape o jumătate de secol, efectul fotoelectric nu a avut nicio aplicație practică dintr-un motiv simplu - nu a existat o tehnologie pentru producerea de materiale cu o structură atomică instabilă. Perspectivele cercetărilor ulterioare au apărut doar odată cu descoperirea semiconductorilor. Atomii acestor materiale fie au un exces de electroni (n-conductivitate), fie îi lipsesc (p-conductivitate). Când se folosește o structură cu două straturi cu un strat de tip n (catod) și un strat de tip p (anod), bombardarea fotonilor de lumină scoate electronii din atomii din stratul n. Părăsindu-și locurile, se repezi în orbitele libere ale atomilor stratului p și apoi, prin sarcina conectată, revin la pozițiile lor inițiale. Probabil că fiecare dintre voi știe că mișcarea electronilor într-o buclă închisă reprezintă un curent electric. Dar este posibil să forțați electronii să se miște nu datorită unui câmp magnetic, ca în generatoarele electrice, ci datorită fluxului de particule din radiația solară.

Panoul solar funcționează datorită efectului fotoelectric, care a fost descoperit la începutul secolului al XIX-lea.

Deoarece puterea unui singur modul fotovoltaic nu este suficientă pentru alimentarea dispozitivelor electronice, se folosește o conexiune în serie a mai multor celule pentru a obține tensiunea necesară. În ceea ce privește puterea curentului, aceasta este mărită prin conectarea în paralel a unui anumit număr de astfel de ansambluri.

Generarea de electricitate în semiconductori depinde direct de cantitatea de energie solară, astfel încât fotocelulele nu sunt instalate doar sub aer liber, dar încearcă și să-și orienteze suprafața perpendicular pe razele incidente. Și pentru a proteja celulele de deteriorare mecanică

si expunerea la intemperii, sunt montate pe o baza rigida si protejate cu sticla deasupra.

Clasificarea și caracteristicile fotocelulelor moderne Prima celulă solară a fost realizată pe bază de seleniu (Se), dar eficiența scăzută (mai puțin de 1%), îmbătrânirea rapidă și activitatea chimică ridicată a celulelor solare cu seleniu au forțat să caute alte celule solare mai ieftine și mai ieftine. materiale eficiente

  • . Și au fost găsite sub formă de siliciu cristalin (Si). Deoarece acest element al tabelului periodic este un dielectric, conductivitatea sa a fost asigurată de incluziuni de diferite metale pământuri rare. În funcție de tehnologia de fabricație, există mai multe tipuri de fotocelule de siliciu:
  • monocristalin;
  • policristalin;

din Si amorf.

Primele sunt realizate prin tăierea celor mai subțiri straturi din lingouri de siliciu de cea mai înaltă puritate. În exterior, fotocelulele monocristaline arată ca niște plăci de sticlă albastru închis de o singură culoare cu o grilă de electrozi pronunțată. Eficiența lor ajunge la 19%, iar durata lor de viață este de până la 50 de ani. Și deși performanța panourilor realizate pe bază de monocristale scade treptat, există dovezi că bateriile fabricate cu mai bine de 40 de ani în urmă rămân operaționale și astăzi, furnizând până la 80% din puterea lor originală.

În producția de celule solare policristaline, se folosește siliciu mai puțin pur, dar mai ieftin. Simplificarea tehnologiei afectează aspectul plăcilor - nu au o nuanță uniformă, ci un model mai deschis, care este format de limitele multor cristale. Eficiența unor astfel de celule solare este puțin mai mică decât cea a celor monocristaline - nu mai mult de 15%, iar durata de viață este de până la 25 de ani. Trebuie spus că scăderea indicatorilor de performanță de bază nu a afectat deloc popularitatea celulelor solare policristaline. Aceștia beneficiază de un preț mai mic și de o dependență mai mică de poluarea externă, norii de jos și orientarea către Soare.

Celulele solare policristaline au o nuanță albastră mai deschisă și un model neuniform - o consecință a faptului că structura lor constă din multe cristale

Pentru celulele solare din Si amorf, nu este folosită o structură cristalină, ci un strat foarte subțire de siliciu, care este pulverizat pe sticlă sau polimer. Deși această metodă de producție este cea mai ieftină, astfel de panouri au cea mai scurtă durată de viață, care este cauzată de decolorarea și degradarea stratului amorf la soare. Nici acest tip de fotocelule nu este mulțumit de performanța lor - eficiența lor nu este mai mare de 9% și în timpul funcționării scade semnificativ. Utilizarea celulelor solare cu siliciu amorf este justificată în deșerturi - ridicată activitatea solară elimină scăderea productivității, iar spațiile nesfârșite deschise fac posibilă amplasarea de centrale solare de orice dimensiune.

Capacitatea de a pulveriza o structură de siliciu pe orice suprafață face posibilă crearea de panouri solare flexibile

Dezvoltarea în continuare a tehnologiei de producție a celulelor fotovoltaice este condusă de nevoia de a reduce prețurile și de a îmbunătăți caracteristicile de performanță. Fotocelulele de film au astăzi cea mai mare performanță și durabilitate:

  • pe bază de telurura de cadmiu;
  • din polimeri subțiri;
  • folosind seleniura de indiu si cupru.

Este prea devreme să vorbim despre posibilitatea utilizării fotocelulelor cu peliculă subțire în dispozitivele de casă. Astăzi, doar câteva dintre cele mai „avansate” companii din punct de vedere tehnologic sunt angajate în producția lor, așa că cel mai adesea celulele solare flexibile pot fi văzute ca parte a panourilor solare finite.

Care sunt cele mai bune celule fotovoltaice pentru o celulă solară și unde le puteți găsi?

Fabricat într-un mod improvizat Panourile solare vor fi întotdeauna cu un pas în spatele omologilor lor din fabrică și există mai multe motive pentru aceasta. În primul rând, producători celebri Fotocelulele sunt atent selectate, eliminand celulele cu parametri instabili sau redusi. În al doilea rând, la fabricarea bateriilor electrice solare se utilizează sticlă specială cu transmisie sporită a luminii și reflectivitate redusă - este aproape imposibil să găsești acest lucru la vânzare. Și în al treilea rând, înainte de a începe producția în serie, toți parametrii desenelor industriale sunt testați folosind modele matematice. Ca urmare, efectul încălzirii celulelor asupra eficienței bateriei este minimizat, sistemul de îndepărtare a căldurii este îmbunătățit și secțiune transversală optimă autobuze de conectare, modalități de reducere a ratei de degradare a fotocelulelor etc. Este imposibil să se rezolve astfel de probleme fără un laborator dotat și calificări adecvate.

Costul scăzut al panourilor solare de casă face posibilă construirea unei instalații care vă permite să abandonați complet serviciile companiilor energetice

Cu toate acestea, panourile solare auto-fabricate arată rezultate bune de performanță și nu sunt atât de departe de omologii lor industriali. Cât despre preț, aici avem un câștig de peste două ori, adică la același cost, produsele de casă vor oferi de două ori mai multă energie electrică.

Luând în considerare toate cele de mai sus, apare o imagine a celulelor solare potrivite pentru condițiile noastre. Cele de film dispar din lipsa disponibilității la vânzare, iar cele amorfe - din cauza Pe termen scurt serviciu și eficiență scăzută. Ceea ce rămâne sunt celulele din siliciu cristalin. Trebuie spus că în primul dispozitiv de casă este mai bine să folosiți „policristale” mai ieftine. Și numai după ce ați testat tehnologia și ați înțeles-o, ar trebui să treceți la celule monocristaline.

Fotocelulele ieftine, substandard, sunt potrivite pentru testarea tehnologiilor - la fel ca dispozitivele de înaltă calitate, pot fi cumpărate în străinătate platforme de tranzacționare

În ceea ce privește întrebarea de unde să obțineți celule solare ieftine, acestea pot fi găsite pe platforme de tranzacționare străine, cum ar fi Taobao, Ebay, Aliexpress, Amazon etc. Acolo sunt vândute atât sub formă de celule solare individuale de diferite dimensiuni și performanțe, iar în truse gata făcute pentru asamblarea panourilor solare orice putere.

Vânzătorii oferă adesea așa-numitele celule solare de clasă „B”, care sunt celule solare mono- sau policristaline deteriorate. Așchiile mici, fisurile sau colțurile lipsă nu au practic niciun efect asupra performanței celulelor, dar vă permit să le achiziționați la un cost mult mai mic. Din acest motiv, acestea sunt cele mai profitabile de utilizat în dispozitivele de casă cu energie solară.

Este posibil să înlocuim plăcile fotovoltaice cu altceva?

Este rar ca un meșter de acasă să nu aibă o cutie prețuită de componente radio vechi. Dar diodele și tranzistoarele de la receptoarele și televizoarele vechi sunt încă aceiași semiconductori cu joncțiuni p-n care produc curent atunci când sunt iluminate de lumina soarelui. Profitând de aceste proprietăți și conectând mai multe dispozitive semiconductoare, puteți realiza o baterie solară adevărată.

Pentru a fabrica o baterie solară de putere redusă, puteți utiliza vechiul element de bază al dispozitivelor semiconductoare

Un cititor atent va întreba imediat care este captura. De ce să plătești pentru celule mono- sau policristaline fabricate în fabrică când poți folosi ceea ce este literalmente sub picioarele tale. Ca întotdeauna, diavolul este în detalii. Faptul este că cele mai puternice tranzistoare cu germaniu vă permit să obțineți o tensiune de cel mult 0,2 V în lumina puternică a soarelui la un curent măsurat în microamperi. Pentru a atinge parametrii pe care îi produce o celulă solară cu siliciu plat, veți avea nevoie de câteva zeci sau chiar sute de semiconductori. O baterie fabricată din componente radio vechi este potrivită doar pentru încărcarea unei lanterne LED de camping sau a unei baterii mici de telefon mobil. Pentru a implementa proiecte la scară mai mare, nu puteți face fără celule solare achiziționate.

La câtă putere te poți aștepta de la panourile solare?

Când vă gândiți să vă construiți propria centrală solară, toată lumea visează să renunțe complet la electricitatea prin cablu. Pentru a analiza realitatea acestei idei, să facem câteva calcule mici.

Aflarea consumului zilnic de energie electrică este ușor. Pentru a face acest lucru, trebuie doar să priviți factura trimisă de organizația de furnizare a energiei și să împărțiți numărul de kilowați indicat acolo la numărul de zile din lună. De exemplu, dacă vi se oferă să plătiți pentru 330 kWh, aceasta înseamnă că consumul zilnic este de 330/30 = 11 kWh.

Graficul puterii bateriei solare în funcție de iluminare

În calculele dvs., ar trebui să țineți cont de faptul că panoul solar va genera energie electrică doar în timpul zilei, până la 70% din generare având loc între orele 9:00 și 16:00. În plus, eficiența dispozitivului depinde direct de unghiul de incidență a luminii solare și de starea atmosferei.

Înnorirea ușoară sau ceața va reduce eficiența unei instalații solare de 2-3 ori, în timp ce un cer acoperit de nori continui va cauza o scădere a performanței de 15-20 de ori. ÎN conditii ideale

pentru a genera 11 kW×oră de energie, ar fi suficientă o baterie solară cu o capacitate de 11/7 = 1,6 kW. Ținând cont de influența factorilor naturali, acest parametru ar trebui crescut cu aproximativ 40-50%.

În plus, există un alt factor care ne obligă să creștem suprafața fotocelulelor utilizate. În primul rând, nu trebuie să uităm că bateria nu va funcționa noaptea, ceea ce înseamnă că va fi nevoie de baterii puternice. În al doilea rând, pentru a alimenta aparatele de uz casnic aveți nevoie de un curent de 220 V, deci veți avea nevoie de un convertor de tensiune puternic (invertor). Experții spun că pierderile la acumularea și transformarea energiei electrice ocupă până la 20-30% din cantitatea sa totală. Prin urmare, puterea reală a bateriei solare ar trebui să crească cu 60-80% din valoarea calculată. Luând o valoare a ineficienței de 70%, obținem puterea nominală a panoului nostru solar egală cu 1,6 + (1,6×0,7) = 2,7 kW.

Utilizarea ansamblurilor de baterii cu litiu de mare curent este una dintre cele mai elegante, dar în niciun caz cele mai ieftine modalități de stocare a energiei solare.

Pentru a stoca energie electrică, veți avea nevoie de baterii de joasă tensiune proiectate pentru tensiuni de 12, 24 sau 48 V. Capacitatea acestora trebuie să fie proiectată pentru consumul zilnic de energie plus pierderile de transformare și conversie. În cazul nostru, vom avea nevoie de o serie de baterii concepute pentru a stoca 11 + (11 × 0,3) = 14,3 kW × oră de energie. Dacă utilizați baterii auto obișnuite de 12 volți, veți avea nevoie de un ansamblu de 14300 Wh / 12 V = 1200 Ah, adică șase baterii evaluate la 200 amperi-oră fiecare. După cum puteți vedea, chiar și pentru a furniza energie electrică pentru nevoile casnice ale unei familii medii, veți avea nevoie de o instalație solar-electrică serioasă. În ceea ce privește utilizarea panourilor solare de casă pentru încălzire,în această etapă

o astfel de întreprindere nici măcar nu va atinge limitele autosuficienței, ca să nu mai vorbim de faptul că se va putea salva ceva.

Dimensiunea bateriei depinde de puterea necesară și de dimensiunile surselor de curent. Atunci când îl alegeți pe acesta din urmă, veți fi cu siguranță atenți la varietatea de fotocelule oferite. Pentru utilizarea în dispozitive de casă, cel mai convenabil este să alegeți celule solare de dimensiuni medii. De exemplu, panourile policristaline care măsoară 3x6 inci sunt proiectate pentru o tensiune de ieșire de 0,5 V și un curent de până la 3 A.

La fabricarea unei baterii solare, acestea vor fi conectate în serie în blocuri de 30 de bucăți, ceea ce va face posibilă obținerea tensiunii necesare încărcării unei baterii auto de 13–14 V (ținând cont de pierderi). Puterea maximă a unei astfel de unități este de 15 V × 3 A = 45 W. Pe baza acestei valori, nu va fi dificil de calculat câte elemente vor fi necesare pentru a construi un panou solar de o anumită putere și pentru a determina dimensiunile acestuia. De exemplu, pentru a construi un colector electric solar de 180 de wați veți avea nevoie de 120 de fotocelule suprafata totala 2160 mp inci (1,4 mp).

Construirea unui panou solar de casă

Înainte de a începe fabricarea unui panou solar, ar trebui să rezolvați problemele de amplasare a acestuia, să calculați dimensiunile și să pregătiți materialele și instrumentele necesare.

Alegerea locației corecte de instalare este importantă

Deoarece panoul solar va fi realizat manual, raportul său de aspect poate fi oricare. Acest lucru este foarte convenabil pentru că dispozitiv de casă poate fi integrat cu mai mult succes în exteriorul acoperișului sau în design zona suburbana. Din același motiv, ar trebui să alegeți un loc pentru a instala bateria înainte de a începe activitățile de proiectare, amintindu-vă să luați în considerare mai mulți factori:

  • deschiderea locului la lumina soarelui în timpul zilei;
  • absența clădirilor umbrite și a copacilor înalți;
  • distanța minimă până la camera în care sunt instalate puterea de stocare și convertoarele.

Desigur, o baterie montată pe acoperiș arată mai organică, dar plasarea dispozitivului pe sol are mai multe avantaje. În acest caz, posibilitatea de deteriorare este eliminată materiale de acoperiș La instalarea unui cadru de susținere, complexitatea instalării dispozitivului este redusă și devine posibilă modificarea în timp util a „unghiului de atac al razelor solare”. Și cel mai important, cu o plasare mai joasă va fi mult mai ușor să păstrați curată suprafața panoului solar. Și aceasta este o garanție că instalația va funcționa la capacitate maximă.

Montarea unui panou solar pe un acoperiș este determinată mai mult de constrângerile de spațiu decât de necesitate sau ușurință în utilizare.

De ce vei avea nevoie în timpul procesului de lucru

Când începeți să faceți un panou solar de casă, ar trebui să vă aprovizionați cu:

  • fotocelule;
  • sârmă de cupru toronată sau bare colectoare speciale pentru conectarea celulelor solare;
  • lipire;
  • Diode Schottky, proiectate pentru ieșirea de curent a unei fotocelule;
  • sticlă antireflex de înaltă calitate sau plexiglas;
  • lamele și placaj pentru realizarea unui cadru;
  • etanșant siliconic;
  • hardware;
  • vopsea și compoziție de protecție pentru tratarea suprafețelor din lemn.

În muncă, veți avea nevoie de cel mai simplu instrument pe care un proprietar conștient de casă îl are întotdeauna la îndemână - un fier de lipit, un tăietor de sticlă, un ferăstrău, o șurubelniță, pensula etc.

Instructiuni de fabricatie

Pentru a realiza prima baterie solară, cel mai bine este să folosiți fotocelule cu cabluri deja lipite - în acest caz, riscul de deteriorare a celulelor în timpul asamblarii este redus.

Cu toate acestea, dacă sunteți priceput cu un fier de lipit, puteți economisi niște bani cumpărând celule solare cu contacte deschise. Pentru a construi panoul pe care l-am uitat în exemplele de mai sus, veți avea nevoie de 120 de plăci. Folosind un raport de aspect de aproximativ 1:1, vor fi necesare 15 rânduri de fotocelule a câte 8 fiecare. În acest caz, vom putea conecta la fiecare două „coloane” în serie și vom putea conecta patru astfel de blocuri în paralel. În acest fel, puteți evita firele încurcate și puteți obține o instalare lină și frumoasă.

Schema de cablare electrică pentru o centrală solară de acasă

Cadru Asamblarea unui panou solar ar trebui să înceapă întotdeauna cu realizarea carcasei. Pentru aceasta avem nevoie de colțuri din aluminiu sau lamele de lemn

nu mai mult de 25 mm înălțime - în acest caz nu vor arunca o umbră pe rândurile exterioare de fotocelule. Pe baza dimensiunilor celulelor noastre din silicon de 3 x 6 inchi (7,62 x 15,24 cm), dimensiunea cadrului ar trebui să fie de cel puțin 125 x 125 cm Dacă decideți să utilizați un raport de aspect diferit (de exemplu, 1:2). cadrul poate fi întărit în continuare cu o bară transversală din șipcă de aceeași secțiune.

Partea din spate a carcasei trebuie acoperită cu un placaj sau panou OSB, iar găurile de ventilație trebuie să fie găurite în capătul inferior al cadrului. Conexiunea dintre cavitatea internă a panoului și atmosferă va fi necesară pentru a egaliza umiditatea - în caz contrar, aburirea sticlei nu poate fi evitată.

Pentru a realiza o carcasă de panou solar, cele mai simple materiale sunt potrivite - șipci de lemn și placaj. geam până la 4 mm grosime. Pentru fixarea acestuia se pregătesc colțuri, în care se fac găuri pentru fixarea pe cadru. Când utilizați plexiglas, puteți face găuri direct în panoul transparent - acest lucru va simplifica asamblarea.

Pentru a proteja corpul de lemn al bateriei solare de umezeală și ciuperci, acesta este impregnat cu un compus antibacterian și vopsit cu vopsea în ulei.

Pentru a ușura asamblarea părții electrice, un substrat este tăiat din plăci de fibre sau alt material dielectric în funcție de dimensiunea interioară a cadrului. Pe viitor vor fi instalate fotocelule pe el.

Plăci de lipit

Înainte de a începe lipirea, ar trebui să „dați seama” de amplasarea fotocelulelor. În cazul nostru, vom avea nevoie de 4 matrice de celule a câte 30 de plăci fiecare și acestea vor fi amplasate pe cincisprezece rânduri în carcasă. Un astfel de lanț lung va fi incomod pentru a lucra, iar riscul de deteriorare a plăcilor fragile de sticlă crește. Ar fi rațional să conectați câte 5 părți și să finalizați ansamblul final după ce fotocelulele sunt montate pe substrat.

Pentru comoditate, fotocelulele pot fi montate pe un substrat neconductiv din textolit, plexiglas sau plăci fibroase

După conectarea fiecărui lanț, ar trebui să verificați funcționalitatea acestuia. Pentru a face acest lucru, fiecare ansamblu este plasat sub lampă de masă. Înregistrând valorile curentului și tensiunii, puteți nu numai să monitorizați performanța modulelor, ci și să comparați parametrii acestora.

Pentru lipit folosim un fier de lipit de putere redusa (maximum 40 W) si lipit bun, cu punct de topire redus. Îl aplicăm în cantități mici pe părțile de plumb ale plăcilor, după care, respectând polaritatea conexiunii, conectăm părțile între ele.

Când lipiți fotocelulele, trebuie acordată o atenție deosebită, deoarece aceste părți sunt foarte fragile.

După ce au adunat lanțurile individuale, le desfacem cu spatele spre substrat și folosind etanșant siliconic lipici la suprafață. Fiecare unitate fotocelulă de 15 volți este echipată cu o diodă Schottky. Acest dispozitiv permite curentului să circule doar într-o singură direcție, astfel încât nu va permite bateriilor să se descarce atunci când tensiunea panoului solar este scăzută.

Conectarea finală a șirurilor individuale de fotocelule se realizează conform schemei electrice prezentate mai sus. În aceste scopuri, puteți utiliza o magistrală specială sau un fir de cupru torsionat.

Elementele de suspendare ale bateriei solare trebuie fixate cu adeziv termofuzibil sau șuruburi autofiletante.

Asamblare panou

Substraturile cu fotocelule amplasate pe ele se așează în carcasă și se fixează cu șuruburi autofiletante. Dacă cadrul este întărit cu o traversă, atunci se fac mai multe găuriri în el pentru montarea firelor. Cablul care este scos este fixat în siguranță de cadru și lipit la bornele ansamblului. Pentru a evita confuzia cu polaritatea, cel mai bine este să folosiți fire în două culori, conectând terminalul roșu la „plus” al bateriei și cel albastru la „minus”. Un strat continuu de etanșant siliconic este aplicat de-a lungul conturului superior al cadrului, deasupra căruia este așezată sticla. După fixarea finală, asamblarea bateriei solare este considerată finalizată.

După ce sticla de protecție este instalată pe material de etanșare, panoul poate fi transportat la locul de instalare

Instalarea și conectarea unei baterii solare la consumatori

Din mai multe motive, un panou solar de casă este un dispozitiv destul de fragil și, prin urmare, necesită un cadru de susținere fiabil. Opțiunea ideală ar fi un design care ar permite sursei de electricitate liberă să fie orientată în ambele planuri, dar complexitatea unui astfel de sistem este cel mai adesea un argument puternic în favoarea unui sistem înclinat simplu. Este un cadru mobil care poate fi setat în orice unghi față de lumină. Una dintre opțiunile pentru un cadru realizat din grinda de lemn, este prezentat mai jos. Puteți folosi colțuri metalice, țevi, anvelope etc. pentru a-l realiza - orice aveți la îndemână.

Desen cadrul bateriei solare

Pentru a conecta panoul solar la baterii, veți avea nevoie de un regulator de încărcare. Acest dispozitiv va monitoriza starea de încărcare și descărcare a bateriilor, va monitoriza ieșirea curentă și va comuta la alimentarea de la rețea în cazul unei căderi semnificative de tensiune. Un dispozitiv cu puterea necesară și funcționalitatea necesară poate fi achiziționat de la aceleași puncte de vânzare cu amănuntul unde se vând fotocelule. În ceea ce privește alimentarea consumatorilor casnici, aceasta va necesita transformarea tensiunii de joasă tensiune în 220 V. Un alt dispozitiv - un invertor - poate face față cu succes. Trebuie spus că industria autohtonă produce dispozitive fiabile, cu caracteristici bune de performanță, astfel încât convertorul poate fi achiziționat local - în acest caz, o garanție „reală” va fi un bonus.

O baterie solară nu va fi suficientă pentru a vă alimenta pe deplin casa - veți avea nevoie și de baterii, un controler de încărcare și un invertor

La vânzare puteți găsi invertoare de aceeași putere, care diferă de mai multe ori ca preț. Această împrăștiere se explică prin „puritatea” tensiunii de ieșire, adică o conditie necesara alimentarea cu energie a dispozitivelor electrice individuale. Convertizoarele cu așa-numita undă sinusoidală pură au un design mai complicat și, ca urmare, un cost mai mare.

Video: realizarea unui panou solar cu propriile mâini

Construirea unei centrale solare la domiciliu este o sarcină non-trivială și necesită atât costuri financiare, cât și de timp, precum și cunoștințe minime de inginerie electrică de bază. Când începeți asamblarea unui panou solar, ar trebui să respectați maximă atenție și acuratețe - numai în acest caz puteți conta pe o soluție de succes a problemei. În sfârșit, aș dori să vă reamintesc că contaminarea sticlei este unul dintre factorii care afectează productivitatea. Nu uitați să curățați suprafața panoului solar în timp util, altfel acesta nu va putea funcționa la capacitate maximă.

O baterie solară este un dispozitiv care vă permite să generați energie electrică folosind fotocelule speciale. Ajută la reducerea semnificativă a costurilor cu energia electrică și la obținerea unei surse inepuizabile de energie electrică. O astfel de instalație nu poate fi achiziționată doar de la formă terminată, dar și fă-o singur. Un panou solar pentru o casă privată va fi o soluție ideală care va ajuta la evitarea întreruperilor frecvente de curent.

Informații generale

Înainte de a face o baterie solară acasă, trebuie să studiați în detaliu structura, principiul de funcționare, avantajele și dezavantajele acesteia. Având aceste informații, puteți selecta corect componentele necesare care vor funcționa mult timp și vor fi benefice.

Proiectare și principiu de funcționare

Proiectele de toate tipurile funcționează prin conversia energiei emise de o stea din apropiere în energie electrică. Acest lucru se întâmplă datorită fotocelulelor speciale care sunt combinate într-o matrice și formează design general. Elementele semiconductoare din siliciu sunt folosite ca convertoare de energie.

Principiul de funcționare al panoului solar:

  1. Lumina care vine de la Soare lovește fotocelulele.
  2. Elimina electronii liberi de pe ultimele orbite ale tuturor atomilor de siliciu.
  3. Din această cauză, apar un număr mare de electroni liberi, care încep să se miște rapid și haotic între electrozi.
  4. Consecința acestui proces este generarea de curent continuu.
  5. Acesta este apoi convertit rapid în variabil și trimis către dispozitivul de primire.
  6. Distribuie energia electrica primita in toata casa.

Avantaje și dezavantaje

Panourile solare DIY au o serie de avantaje față de modelele din fabrică și alte surse de energie. Datorită acestui fapt, dispozitivele câștigă rapid popularitate și sunt folosite în toată lumea.

Printre aspectele pozitive ale panourilor solare trebuie evidențiate următoarele:

În ciuda numeroaselor avantaje, panourile solare au și dezavantaje. Ele trebuie luate în considerare înainte de a începe fabricarea structurii și instalarea acesteia.

Dezavantajele includ următoarele:

Pentru ca structura finită să-și îndeplinească eficient funcțiile și să ofere oamenilor o cantitate suficientă de electricitate, este necesar să o fabricați corect. Pentru a face acest lucru, trebuie să țineți cont de mulți factori și să alegeți numai materiale de înaltă calitate.

Cerințe de bază

Înainte de a face o baterie solară cu propriile mâini, trebuie să parcurgeți o serie de pași: activități pregătitoareși studiați cu atenție toate cerințele pentru dispozitiv. Acest lucru va ajuta la obținerea unei instalări funcționale și la simplificarea procesului de instalare.

Pentru a vă asigura că panoul solar funcționează la potențialul maxim, trebuie îndeplinite următoarele cerințe:

Materiale și unelte

Cele mai multe detalii importante dispozitivele sunt considerate fotocelule. Producătorii oferă clienților doar 2 soiuri: monocristalin (eficiență până la 13%) și siliciu policristalin (eficiență până la 9%).

Prima opțiune este potrivită numai pentru lucrul pe vreme însorită, iar a doua - în orice vreme. Alţii elemente importante structurile sunt conductoare. Sunt folosite pentru a conecta fotocelule între ele.

Pentru realizarea unui panou Veți avea nevoie de următoarele materiale și instrumente:

Procedură

Pentru a face panouri solare cu propriile mâini acasă, trebuie să urmați succesiunea acțiunilor. Numai în acest caz se pot evita greșelile și se obține rezultatul dorit.

Procesul de fabricare a panoului este simplu și constă din următorii pași:

  1. Se ia un set de celule solare poli- sau monocristaline și piesele sunt asamblate într-o structură comună. Numărul acestora este determinat în funcție de cerințele proprietarilor casei.
  2. Contururile formate din conductori lipiți cu staniu sunt aplicate fotocelulelor. Această operație se realizează pe o suprafață plană din sticlă folosind un fier de lipit.
  3. Conform unui circuit electric pre-preparat, toate celulele sunt conectate între ele. În acest caz, este necesar să conectați diode de șunt. Opțiunea ideală pentru o baterie solară ar fi să folosești diode Schottky pentru a preveni descărcarea panoului pe timp de noapte.
  4. Structura celulei este mutată într-un spațiu deschis și testată pentru funcționalitate. Dacă nu există probleme, puteți începe asamblarea cadrului.
  5. În aceste scopuri, se folosesc colțuri speciale din aluminiu, care sunt atașate de elementele caroseriei folosind feronerie.
  6. Un strat subțire de etanșant siliconic este aplicat pe părțile interne ale șipcilor și distribuit uniform.
  7. O foaie de plexiglas sau policarbonat este plasată deasupra acesteia și apăsată strâns pe conturul cadrului.
  8. Structura este lăsată câteva ore pentru ca sigilantul siliconic să se usuce complet.
  9. Odată ce acest proces este finalizat, foaia transparentă este atașată suplimentar de corp folosind feronerie.
  10. Fotocelulele selectate cu conductori sunt plasate de-a lungul întregii părți interioare a suprafeței rezultate. În acest caz, este important să lăsați o distanță mică (aproximativ 5 milimetri) între celulele adiacente. Pentru a simplifica această procedură, puteți aplica în avans marcajele necesare.
  11. Celulele instalate sunt fixate în siguranță de cadru folosind silicon de montaj, iar panoul este complet etanșat. Toate acestea vor ajuta la creșterea duratei de viață a bateriei solare.
  12. Produsul este lăsat să se usuce amestecul aplicat și capătă aspectul final.

Produse din materiale vechi

O baterie solară poate fi asamblată nu numai din materiale scumpe, dar și din cele improvizate. Design finisat Deși va fi mai puțin eficient, vă va permite să economisiți puțin energie electrică.

Aceasta este una dintre cele mai simple și mai accesibile opțiuni pentru realizarea unui panou solar de casă. Dispozitivul va fi bazat pe diode de joasă tensiune, care sunt realizate într-o carcasă de sticlă.

Bateria este realizată urmând următoarea secvență de acțiuni:

Folie de cupru

Dacă aveți nevoie să obțineți o cantitate mică de electricitate, puteți face o baterie solară din folie obișnuită.

Designul finit va avea o putere redusă, așa că poate fi folosit doar pentru a reîncărca dispozitive mici.

Instrucțiuni pas cu pas:

Cutii de bere

Această metodă simplă de a face o baterie nu necesită costuri financiare mari. Cu ajutorul acestuia, puteți obține o cantitate mică de energie electrică, ceea ce va reduce ușor costurile.

Procedură:

Un panou solar autofabricat este un dispozitiv minunat care poate reduce costurile cu energia. Dacă este fabricat corect și sunt respectate toate recomandările, puteți realiza un produs de înaltă calitate, care va funcționa mulți ani.

În zilele noastre, nu numai specialiștii sunt implicați în energia alternativă. Opțiunile pentru sursele de alimentare autonome sunt, de asemenea, de interes pentru pasionații care sunt familiarizați cu echipamentele electrice și radio. În ceea ce privește bateriile solare, principala dificultate în implementarea proiectului este prețul ridicat al acestora. Și dacă considerați că pentru o casă privată veți avea nevoie de mai multe panouri, atunci un oarecare scepticism în ceea ce privește utilizarea lor în viața de zi cu zi devine de înțeles.

Deși există o soluție bună pentru cei care sunt obișnuiți să facă totul cu propriile mâini - să asambleze o baterie solară din panouri separate. De exemplu, cele chinezești, care sunt relativ ieftine.

Pe baza experienței utilizării lor practice, putem concluziona că îndeplinesc pe deplin așteptările maestrului. Și dacă vă concentrați pe un kit de clasa B (produse mai ieftine), atunci se realizează economii semnificative atunci când asamblați singur sursa de alimentare.

Pentru a obține o probă de 145 W cu o tensiune totală de 18 V, va trebui să plătiți aproximativ 3.100 de ruble pentru panouri chinezești (36 de bucăți) (dacă sunt achiziționate prin internet, de exemplu, pe Alibaba, Ebay) față de 6.180 (costul a unui analog gata făcut al producției industriale). Se pare că are sens să petreci timp și să faci o astfel de baterie.

Nu numai chinezești, ci toate panourile solare sunt împărțite în mono- (mai scumpe) și policristaline (amorfe). Care este diferența? Fără a intra în tehnologia de fabricație, este suficient să subliniem că primele se caracterizează printr-o structură omogenă. Prin urmare, eficiența lor este mai mare decât cea a analogilor amorfi (aproximativ 25% față de 18%) și sunt mai scumpe.

Din punct de vedere vizual, ele pot fi distinse prin forma lor (prezentată în figură) și nuanța de albastru. Panourile monocristaline sunt puțin mai întunecate. Ei bine, dacă are sens să economisiți energie, va trebui să decideți singur. În plus, trebuie luat în considerare faptul că producția de panouri policristaline ieftine în China este realizată în principal de companii mici care economisesc literalmente totul, inclusiv materii prime. Acest lucru afectează în mod direct nu numai costul, ci și calitatea produsului.

Toate fotocelulele sunt conectate într-un singur lanț energetic prin conductori. În funcție de tipul de panouri, acestea pot fi deja fixate pe loc sau lipsă. Aceasta înseamnă că va trebui să le lipiți singur. Toate mostrele cristaline sunt destul de fragile și trebuie manipulate cu grijă extremă.

Dacă nu aveți abilitățile adecvate pentru a lucra cu un fier de lipit, atunci este mai bine să cumpărați panouri de clasa A (mai scumpe). Când cumpărați analogi ieftini (B), este recomandabil să luați cel puțin unul pe stoc. Practica de asamblare a panourilor solare arată că deteriorarea nu poate fi evitată, așadar panou suplimentar neapărat necesar.

Atunci când determinați numărul necesar de fotocelule, vă puteți baza pe astfel de date. 1 m² de panouri asigură aproximativ 0,12 kW/oră de energie electrică. Statisticile ro/consum arată că pt familie mică(4 persoane) pe lună aproximativ 280 - 320 kW este suficient.

Panourile solare se vând în două opțiuni posibile- Cu acoperire cu ceară(pentru a proteja împotriva daunelor în timpul transportului) și fără acesta. Dacă panourile au un strat de protecție, acestea vor trebui pregătite pentru asamblare.

Ce trebuie făcut?

  • Despachetează mărfurile.
  • Scufundați trusa în apă fierbinte. Temperatura aproximativă – 90±5 0С. Principalul lucru este că nu este apă clocotită, altfel panourile vor fi parțial deformate.
  • Mostre separate. Semnele că ceara s-a topit sunt vizibile vizual.
  • Procesați fiecare panou. Tehnologia este simplă - scufundați-le alternativ în apă fierbinte cu săpun, apoi curățați. Procedura de „spălare” continuă până când nu mai rămân urme de ceară pe suprafață.
  • Uscat. Panourile trebuie așezate pe o cârpă moale. De exemplu, pe o față de masă terry.

Ordin de asamblare

Specificații de fabricație a cadrului

De fapt, acesta este un cadru tradițional simplu, al cărui material este selectat în funcție de locația bateriei. De obicei, pe site-urile web tematice este indicat colțul din aluminiu sau lemnul. Recomandabilitatea utilizării acestora din urmă (cu tot respectul pentru autorii articolelor) ridică anumite îndoieli. Motivul principal sunt caracteristicile oricărui copac. Constă din conținutul de umiditate, indiferent de gradul de uscare.

Indiferent de câte procente ar fi, răsucirea și chiar crăparea lemnului nu pot fi evitate. Având în vedere fragilitatea panourilor, aceasta nu este cu siguranță o opțiune. Acest gen de lucruri, chiar dacă sunt atașate la o fereastră din interiorul unei clădiri, nu va dura mult.

Instalarea bateriei

Dimensiunile cadrului sunt selectate pe baza parametrilor liniari ai panourilor. Orientare orizontală sau verticală - aceasta depinde de specificul instalării bateriei și nu are o importanță fundamentală.

O foaie de sticlă sau policarbonat (nu celulară, ci monolitică) este atașată de cadru. Îndeplinește o funcție de protecție, protejând fotocelulele de distrugerea mecanică.

pe el, cu interior cadru, se aplică picături de etanșant siliconic (în centrul panourilor) sau se întinde cu cel mai subțire strat. Recomandările pentru utilizarea rășinii (epoxidice) sunt cu greu demne de atenție, deoarece în acest caz nu se vorbește despre menținerea bateriei.

Numărul calculat de panouri este plasat în cadru (asamblarea se face în prealabil). Se dă o tensiune de aproximativ 0,5 V (o mică abatere a valorii nominale nu contează). Aici este important să nu confundați unde este partea din față a produselor și unde este spatele.

Spatele este acoperit cu un covor moale, detașabil. Pentru a-l face singur, poți lua cauciuc spumă (4 cm, cel puțin) și folie P/E. Marginile sale sunt legate cu bandă sau lipite (dacă aveți o mașină specială).

Munca nu se termină aici. Între sticlă (policarbonat) și panouri vor rămâne bule de aer, ceea ce reduce eficiența panoului solar. Ele trebuie eliminate. Pentru a face acest lucru, material dens este așezat pe covoraș. De exemplu, un fragment selectat în funcție de dimensiunea cadrului, placaj gros (multi-strat).

Deasupra este o sarcină a cărei greutate este suficientă pentru a apăsa ușor panourile. Bateria este lăsată în această poziție pentru cel puțin o jumătate de zi. Aici ar trebui să vă concentrați pe dimensiunile și distribuția uniformă a sarcinii.

După acest timp, îndoirea, placajul și covorașul sunt demontate. Nu puteți atașa imediat bateria la locul de instalare. Va dura ceva mai mult timp pentru ca materialul de etanșare să se usuce complet.

În loc de covoraș, puteți folosi un alt substrat moale. De exemplu, rumeguș, așchii.

Etapa finală este realizarea peretelui din spate și punerea lui la loc. Pentru a face acest lucru, utilizați PAL, Fibră, placaj, dar întotdeauna cu același suport pentru a proteja panourile de deformare.

Caracteristicile ansamblului circuitului

Plăcile de lipit este un proces complex care necesită o atenție minuțioasă și atentă. Este mai bine să lucrați cu un fier de lipit cu putere redusă (24 - 36 W). Dacă utilizați 65, care este obișnuit în viața de zi cu zi, atunci ar trebui să fie pornit printr-o rezistență limitatoare. Cea mai simplă opțiune– conectarea în serie a unui bec de 100 wați.

Dar asta nu este tot. Este necesar să se prevină autodescărcarea bateriei (noaptea, pe vreme nefavorabilă). Acest lucru este asigurat de includerea diodelor semiconductoare în circuit. Este indicat să folosiți ca conductor (pentru borne) un cablu acustic, care se fixează și pe panou cu etanșant.

Opțiunea unei baterii solare cu film (există una) nu este luată în considerare. În ciuda unor avantaje, are o serie de dezavantaje semnificative - eficiență scăzută și necesitatea instalării pe suprafețe mari. Aceasta este o soluție inacceptabilă pentru o casă privată.