Современные реалии таковы, что отнюдь не дешевым удовольствием являются альтернативные источники питания. Заказать у поставщика установку солнечных батарей возможность имеет далеко не каждый, поэтому популярной становится солнечная батарея своими руками.
Солнечную батарею изготовить не сложно. Для этого понадобится: элементы для солнечной батареи, флюс (подойдет карандаш, который легко наносить, но вполне нормально использовать канифоль), спирт, 40-ваттный паяльник, ватные палочки, широкая шина (до 2 метров) и узкая шина (1,6 мм). Шина узкая является луженым проводом (медным плоским, который покрыт олова). Когда солнце светит, температура солнечной батареи колоссально возрастает, вызывая расширение, ночью происходит обратный процесс – сужение. Можно, конечно, взять и более широкую шину – 2 мм, но практика показывает, что оптимальная ширина равна все-таки 1,6 мм.
Первым делом сортирует солнечные элементы. Каждый их них вырабатывает 0,26-0, 35 вольт. Их нужно отсортировать, чтобы выбрать примерно одинаковые по номиналу. Их количество должно быть 36. Если в батарее будет хотя бы один элемент с низким показателем, он будет сопротивлением, что нежелательно.
Нарезаем шину (должно быть 72 полоски), определяя ее дину по ширине двух элементов, расположенных на расстоянии пять-десять миллиметров друг от друга.
Видео: Полный процесс изготовления солнечной панели своими руками
Видео: Самодельная Солнечная батарея своими руками из двух стекол
Видео: Солнечная батарея своими руками сборка панели
Видео: Постройка Солнечной Батареи своими руками
Спиртом хорошо протираем места будущей пайки на элементах, чтобы их обезжирить. Для начала достаточно взять три элемента. Затем, по ним проводим карандашом (шину обезжиривать не нужно, потому, что она луженая). Припаиваем шину, которая ложится легко, поэтому сильных усилий к ней прикладывать не нужно. Установив паяльник в одном месте, дождемся, пока шина начнет плавиться и после этого, не спеша ведем паяльник вдоль всей шины.
Фото: Пайка солнечной батареии своими руками
Затем спиртом и ватной палочкой осторожно удаляем остатки флюса. Таким образом подготавливаются все остальные элементы. Теперь можно паять с обратной стороны, также протирая спиртом и нанося флюс, уже соединяя элементы в панельку (9х4 ячеек).
Обязательно удаляем лишний флюс. Обратная сторона будет иметь плюсовой потенциал в любой ее точке.
Теперь конструкцию нужно перенести на лицевую поверхность — в нашем случае это литой акрил компании Альтуглас толщиной 5 мм. Можно, конечно, прямо на лицевой стороне и паять фотоэлементы (так даже будет удобнее).
Ленточки с солнечными элементами укладываем таким образом, чтобы на первой ленточке первая шина шла снизу, вторая сверху. На второй – в обратной последовательности: первая сверху, вторая снизу и т.д. Это обеспечит последовательное соединение.
Эти выходы узкой шины припаиваем к шине широкой, удаляя остатки при помощи кусачек. До прикатывания пленки необходимо сделать замеры, чтобы убедиться, что все сделано правильно.
Также нужно проверить, нет ли сильно нагревающихся панелек (рукой). Если такие есть, их заменяем. Если нет, прикатываем пленку 751 оракал, которая предназначена для приклейки на автомобили аппликаций. Гарантийный срок ее эксплуатации – семь лет. Но, из опыта, этот срок намного больше. Делаем это очень аккуратно, чтобы не было перекосов, т.к. отклеивать ее уже невозможно. В крайнем случае, если такое произошло, пленку нужно аккуратно обрезать и доклеить. Не прижимать пленку к элементам. От центра ее разравнивают к краям, прижимая лишь в местах, где нет элементов. На небольшие пузыри не стоит обращать внимание – они уйдут при прикатке. Пленку отделять от основы по сантиметру, не более. Вновь проверяем параметры (вольты и ток короткого замыкания). Ток в четыре ампера говорит о том, что все у нас правильно.
Осталось поместить конструкцию в каркас.
Каркас для солнечной батареи
Подойдет в качестве прозрачного слоя оргстекло, но со временем оно коробится и желтеет, что отражается на работоспособности батареи. Можно использовать обычное стекло, которое позволяет снизить нагрев солнечных элементов, благодаря тому, что оно не пропускает инфракрасный спектр. Наконец, есть акриловое стекло, которое и не снижает прозрачности со временем, и не коробится.
В качестве корпуса чаще всего используют алюминиевые уголки, ДСП, фанеру и другие материалы.
Последний шаг — герметизация
Для герметизации используют (в основном за рубежом) компаунды. Но стоят они прилично, поэтому наши мастера используют или силиконовый герметик, или защитную пленку (как выше описано), или смешанным с герметикам, акриловым лаком.
Пайка фотоэлементов
В продаже можно найти фотоэлементы с припаянными проводниками, но чаще это приходится делать самому. Что нужно знать? Первой – работать с фотоэлементами нужно очень осторожно – они хрупки е и дорогие.
Где купить фотоэлементы?
Проще всего набрать в браузере запрос – результатов появится достаточно, в том числе частные предприниматели, которые предлагают элементы, необходимые для создания солнечной батареи. Правда, стоят они достаточно дорого – значительно дешевле можно найти на Ebay. Можно, конечно, купить элементы, по разным причинам отбракованные в производстве: стоить они будут намного дешевле, но есть риск, что окажутся они непригодными и для использования народными умельцами. К тому же доставка может стоить до тридцати долларов.
Какие выбрать фотоэлементы
Как правило, можно найти монокристаллические и поликристаллические фотоэлектрические преобразователи. У первых более длительный срок эксплуатации – до тридцати лет, но они чувствительны к изменениям погоды. Вторые, напротив, не слишком снижают мощность при облачности, но отличаются меньшим сроком эксплуатации. К тому же, по сравнению с монокристаллическими с КПД 13%, у них он составляет от семи до девяти процентов.
Чтобы более эффективно использовать солнечную батарею, необходимо предусмотреть изменение угла наклона.
Вывод
Сделать солнечную панель своими руками оказалось не так сложно. И намного дешевле, чем ее заказать у поставщика!
Спрос на альтернативные источники энергии возрастает с каждым днём. Народные умельцы активно осваивают способы, как изготовить солнечную батарею своими руками.
Подготовительная стадия: что надо знать о солнечных батареях
Для самостоятельного изготовления солнечной батареи можно использовать как специально закупленные заготовки, так и по максимуму использовать материал, имеющийся в домашней мастерской – диоды, транзисторы, фольгу.
Солнечные батареи не могут в большинстве случаев заменить полноценную электростанцию и дать рабочее напряжение 220 В для работы мощных электроприборов. Ограничения возникают по причине их высокой стоимости и большой площади свободного пространства для монтажа.
Часто их применяют как дополнительный источник энергии и для не электрифицированных дачных участков.
КПД солнечных батарей зависит от погодных условий, интенсивности потока солнечных лучей, угла падения светового потока.
Небольшое количество ясных дней в конкретном регионе, сильная затенённость земельного участка, может быть причиной экономической нерентабельности новой установки: срок окупаемости будет больше, чем срок службы (до 30 лет).
Место для установки солнечной батареи для вашего дома должно быть хорошо освещённым, желательно находится выше уровня земли (на крыше), а сама конструкция иметь возможность коррекции положения в пространстве, чтобы лучи солнца падали перпендикулярно поверхности фотоэлементов.
Как самостоятельно сконструировать солнечную батарею
Чтобы собрать солнечную батарею надо:
- Изготовить каркас – рамку из алюминиевых уголков или деревянных реек. Форму корпуса, и соответственно, форму солнечной батареи выбирать можно любую. Надо подготовить подложку из ДВП и защитное стекло в размер.
- Спаять солнечные элементы. Самый ответственный этап: от качественной спайки зависит итоговый КПД батареи. 3. Уложить пластину в каркас и загерметизировать – завершающий этап работы.
Главная часть солнечной батареи составляют фотоэлементы, которые преобразовывают энергию дневного светила в электрическую.
Промышленность выпускает 3 вида пластин: монокристаллические, поликристаллические и тонкоплёночные (аморфные). Только 2 первых доступны по цене и закупаются как заготовки для будущих домашних экспериментов.
Различие между ними состоит в КПД – до 14% и 9% соответственно, долговечности – 30 и 20 лет службы, и чувствительности к интенсивности солнечного света.
Только батареи с поликристаллическими проводниками не снижают выработку электроэнергии в пасмурную погоду.
Имеет смысл закупать уценённые фотоэлементы второго сорта – для промышленных целей они не подходят, а существующие дефекты не ухудшают качество самоделок.
Приобретённые фотоэлементы требуется спаять между собой. Отдельный элемент даёт 0.5 В напряжения, обычно домашние умельцы ориентируются на номинальное напряжение готового изделия 18 В.
Правильно объединяя цепь, легко добиться нужных потребительских свойств: параллельное соединение увеличивает силу тока, последовательное – напряжение.
На рабочем столе должен быть паяльник, флюс и припой. Олово проволочное, флюс бескислотный, оставляющий минимум жирных следов.
Кремниевые пластины укладываются на защитное стекло, оставляя зазор 5 мм: при нагревании фотоэлементы расширяются. При спайке важно соблюдать полярность – дорожки с отрицательным знаком и положительным различить не сложно.
Обратите внимание!
Лучше приобретать солнечные элементы с уже припаянными плоскими проводниками к солнечным элементам, а самостоятельно только объединять их в цепь. Крайние элементы цепи выводятся на общую шину.
Дополнительно следует припаять диода Шоттки 31DQ03 или аналогичный, чтобы не допустить саморазряда батареи в неактивном состоянии.
Сердцевина солнечной батареи готова, осталось уложить её в подготовленный корпус. После этого по центру каждого отдельного фотоэлемента наносится одна капля термостойкого герметика (если капель несколько, то при расширении от нагревания пластина может лопнуть) и аккуратно накрывается подложкой, затем крышкой.
При помощи силикона следует загерметизировать стыки, и изделие готово.Что может быть альтернативой промышленным фотоэлементам
Фото солнечных батарей из подручных радиодеталей удивляют своей оригинальностью, хотя технические характеристики имеют не очень впечатляющие.
Обратите внимание!
Для домашнего производства электричества можно использовать разнообразный материал:
- Транзисторы типа КТ или П, внутри которых расположен полупроводниковый кремниевый элемент. С них срезается металлическая крышка, и открывшееся пластина способна выполнить функции фотоэлемента, её напряжение 0,35 В.
- Диоды Д223Б. Их преимущества перед другими – напряжение 0,35 В при компактных размерах, удобный корпус, лёгкое очищение от ненужной краски при помощи ацетона для последующей работы.
- Медная фольга.
Чтобы она приобрела свойства преобразовывать солнечную энергию в электрическую, необходимо осуществить специальную обработку:
- Обезжирить.
- Обработать наждачной бумагой с целью удаления защитной оксидной плёнки и возможной коррозии. Прокалить на газовой горелке до образования оксида меди – пластина меняет цвет на чёрный и нагревается после этого полчаса.
- Заготовка после медленного охлаждения аккуратно промывается под проточной водой с целью удаления черной пленки.
Искомый полупроводник – пластина с тонким слоем медной окиси. В отличие от первых двух вариантов, для дальнейшей работы паяльные работы здесь не нужны.
Требуется поместить соленый раствор 2 кусочка фольги одинакового размера, но разных по свойствам – обработанный и первоначальный вариант.
Соприкасаться они не должны, зажать «крокодильчиками» с проводами. Положительный полюс – к чистой меди, отрицательный – к оксиду. Солёный раствор в прозрачной ёмкости на 2-3 см не доходит до верхней части пластин.
Купить солнечные батареи в виду достаточно высокой цены безболезненно для семейного бюджета может не каждый. Проявите себя в техническом творчестве, порадуйте домочадцев и удивите гостей результатами своего труда.
Обратите внимание!
Фото солнечной батареи своими руками
Уже не одно десятилетие человечество ищет альтернативные источники энергии, способные хотя бы частично заменить существующие. И самыми перспективными из всех на сегодняшний день представляются два: ветро‑ и солнечная энергетика.
Правда, ни тот ни другой не могут предоставить непрерывного производства. Это связано с непостоянством розы ветров и суточно‑погодно‑сезонными колебаниями интенсивности солнечного потока.
Сегодняшняя энергетика предлагает три основных метода получения электрической энергии, но все они тем или иным образом вредны для окружающей среды:
- Топливная электроэнергетика — самая экологически грязная, сопровождается значительными выбросами в атмосферу углекислого газа, сажи и бесполезной теплоты, вызывая сокращение озонового слоя. Добыча топливных ресурсов для нее также наносит значительный вред природе.
- Гидроэнергетика связана с очень значительными ландшафтными изменениями, затоплением полезных земель, причиняет ущерб рыбным ресурсам.
- Атомная энергетика — самая экологически чистая из трёх, но требует очень значительных расходов на поддержание безопасности. Любая авария может быть связана с нанесением непоправимого долголетнего вреда природе. К тому же требует специальных мер по утилизации отходов использованного топлива.
Строго говоря, получить электроэнергию от солнечного излучения можно несколькими способами, но большинство из них используют промежуточное её преобразование в механическую, вращающую вал генератора и только затем в электрическую.
Такие электростанции существуют, они используют в работе двигатели внешнего сгорания Стирлинга, имеют неплохой КПД, но у них есть и существенный недостаток: чтобы собрать как можно больше энергии солнечного излучения, требуется изготовление огромных параболических зеркал с системами слежения за положением солнца.
Надо сказать, что существуют решения, позволяющие улучшить ситуацию, но все они достаточно дорогостоящие.
Есть методы, дающие возможность прямого преобразования энергии света в электрический ток. И хотя явление фотоэффекта в полупроводнике селене было открыто уже в 1876 году, но только в 1953 году, с изобретением кремниевого фотоэлемента, появилась реальная возможность создания солнечных батарей для получения электроэнергии.
В это время уже появляется теория, позволившая объяснить свойства полупроводников, и создать практическую технологию их промышленного производства. К сегодняшнему дню это вылилось в настоящую полупроводниковую революцию.
Работа солнечной батареи основана на явлении фотоэффекта полупроводникового p-n перехода, по сути представляющего собой обычный кремниевый диод. На его выводах при освещении возникает фото‑эдс величиной 0,5~0,55 В.
При использовании электрических генераторов и батарей необходимо учитывать различия, которые существуют между . Подключая трехфазный электродвигатель в соответствующую сеть, можно в три раза увеличить его выходную мощность.
Следуя определенным рекомендациям, с минимальными затратами по ресурсам и времени можно изготовить силовую часть высокочастотного импульсного преобразователя для бытовых нужд. Изучить структурные и принципиальные схемы таких блоков питания можно .
Конструктивно каждый элемент солнечной батареи выполнен в виде кремниевой пластины площадью в несколько см 2 , на которой сформировано множество соединённых в единую цепь таких фотодиодов. Каждая такая пластина является отдельным модулем, дающим при солнечном освещении определённое напряжение и ток.
Соединяя такие модули в батарею и комбинируя параллельно‑последовательное их подключение, можно получить широкий диапазон значений выходной мощности.
Основные недостатки солнечных батарей:
- Большая неравномерность и нерегулярность энергоотдачи в зависимости от погоды, и сезонной высоты солнца.
- Ограничение мощности всей батареи, если затенена хотя бы одна её часть.
- Зависимость от направления на солнце в различное время суток. Для максимально эффективного использования батареи нужно обеспечивать её постоянную направленность на солнце.
- В связи с вышесказанным, необходимость аккумулирования энергии. Наибольшее потребление энергии приходится на то время, когда выработка её минимальна.
- Большая площадь, требующаяся для конструкции достаточной мощности.
- Хрупкость конструкции батареи, необходимость постоянной очистки её поверхности от загрязнений, снега и т. п.
- Модули солнечной батареи работают наиболее эффективно при 25°C. Во время работы же они нагреваются солнцем до значительно более высокой температуры, сильно снижающей их эффективность. Чтобы поддерживать КПД на оптимальном уровне, необходимо обеспечивать охлаждение батареи.
Следует заметить, что постоянно появляются разработки солнечных элементов, использующих новейшие материалы и технологии. Это позволяет постепенно устранять недостатки, присущие солнечным батареям или уменьшать их влияние. Так, КПД новейших элементов, использующих органические и полимерные модули, достигает уже 35% и есть ожидания достижения 90%, а это делает возможным при тех же размерах батареи получить много бòльшую мощность, либо, сохранив энергоотдачу, значительно уменьшить габариты батареи.
Кстати, средний КПД автомобильного двигателя не превышает 35%, что позволяет говорить о достаточно серьёзной эффективности солнечных панелей.Появляются разработки элементов на основе нанотехнологий, одинаково эффективно работающих под разными углами падающего света, что избавляет от необходимости их позиционирования.
Таким образом, уже сегодня можно говорить о преимуществах солнечных батарей по сравнению с другими источниками энергии:
- Отсутствие механических преобразований энергии и движущихся частей.
- Минимальные расходы на эксплуатацию.
- Долговечность 30~50 лет.
- Тишина при работе, отсутствие вредных выбросов. Экологичность.
- Мобильность. Батарея для питания ноутбука и зарядки аккумулятора для светодиодного фонарика вполне поместится в небольшом рюкзаке.
- Независимость от наличия постоянных источников тока. Возможность подзарядки аккумуляторов современных гаджетов в полевых условиях.
- Нетребовательность к внешним факторам. Солнечные элементы можно разместить в любом месте, на любом ландшафте, лишь бы они достаточно освещались солнечным светом.
В приэкваториальных районах Земли средний поток солнечной энергии составляет в среднем 1,9 кВт/м 2 . В средней полосе России он находится в пределах 0,7~1,0 кВт/м 2 . КПД классического кремниевого фотоэлемента не превышает 13%.
Как показывают опытные данные, если прямоугольную пластину направить своей плоскостью на юг, в точку солнечного максимума, то за 12‑часовой солнечный день она получит не более 42% суммарного светового потока из‑за изменения угла его падения.
Это означает, что при среднем солнечном потоке 1 кВт/м 2 , 13% КПД батареи и её суммарной эффективности 42% удастся получить за 12 часов не более 1000 x 12 x 0,13 x 0,42 = 622,2 Втч, или 0,6 кВтч за день с 1 м 2 . Это при условии полного солнечного дня, в облачную погоду — значительно меньше, а в зимние месяцы эту величину нужно разделить ещё на 3.
Учитывая потери на преобразование напряжения, схему автоматики, обеспечивающую оптимальный зарядный ток аккумуляторов и предохраняющую их от перезаряда, и прочие элементы можно принять за основу цифру 0,5 кВтч/м 2 . Этой энергией можно в течение 12 часов поддерживать ток заряда аккумулятора 3 А при напряжении 13,8 В.
То есть для заряда полностью разряженной автомобильной батареи ёмкостью 60 Ач потребуется солнечная панель в 2 м 2 , а для 50 Ач — примерно 1,5 м 2 .Для того чтобы получить такую мощность можно приобрести готовые панели, выпускающиеся в диапазоне электрических мощностей 10~300 Вт. Например, одна 100 Вт панель за 12‑ти часовой световой день с учётом коэффициента 42% как раз обеспечит 0,5 кВтч.
Такая панель китайского производства из монокристаллического кремния с очень неплохими характеристиками стоит сейчас на рынке около 6400 р. Менее эффективная на открытом солнце, но имеющая лучшую отдачу в пасмурную погоду поликристаллическая — 5000 р.
При наличии определённых навыков в монтаже и пайке радиоэлектронной аппаратуры можно попробовать собрать подобную солнечную батарею и самому. При этом не стоит рассчитывать на очень большой выигрыш в цене, кроме того, готовые панели имеют заводское качество как самих элементов, так и их сборки.
Но продажа таких панелей организована далеко не везде, а их транспортировка требует очень жёстких условий и обойдётся достаточно дорого. Кроме того, при самостоятельном изготовлении появляется возможность, начав с малого, постепенно добавлять модули и наращивать выходную мощность.
Подбор материалов для создания панели
В китайских интернет‑магазинах, а также на аукционе eBay предлагается широчайший выбор элементов для самостоятельного изготовления солнечных батарей с любыми параметрами.
Ещё в недалёком прошлом самодельщики приобретали пластины, отбракованные при производстве, имеющие сколы или другие дефекты, но существенно более дешёвые. Они вполне работоспособны, но имеют немного пониженную отдачу по мощности. Учитывая постоянное снижение цен, сейчас это уже вряд ли целесообразно. Ведь теряя в среднем 10% мощности, мы теряем и в эффективной площади панели. Да и внешний вид батареи, состоящей из пластин с отколотыми кусочками выглядит довольно кустарно.
Можно приобрести такие модули и в российских онлайн‑магазинах, например, molotok.ru предлагает поликристаллические элементы с рабочими параметрами при световом потоке 1,0 кВт/м 2:
- Напряжение: холостого хода — 0,55 В, рабочее — 0,5 В.
- Ток: КЗ — 1,5 А, рабочий — 1,2 А.
- Рабочая мощность — 0,62 Вт.
- Габариты — 52х77 мм.
- Цена 29 р.
Изготовление солнечной батареи для дома своими руками
Для изготовления солнечной панели нам понадобится подходящая рама, которую можно сделать самостоятельно или подобрать готовую. Из материалов для нее лучше всего использовать дюралюминий, он не подвержен коррозии, не боится сырости, долговечен. При соответствующей обработке и покраске для защиты от атмосферных осадков подойдёт и стальная, и даже деревянная.
Совет: Не стоит делать панель очень больших размеров: она будет неудобна в монтаже элементов, установке и обслуживании. К тому же маленькие панели имеют низкую парусность, их можно удобнее разместить под требуемыми углами.Рассчитываем комплектующие
Определимся с размерами нашей рамы. Для зарядки 12-ти вольтового кислотного аккумулятора требуется рабочее напряжение не ниже 13,8 В. Примем за основу 15 В. Для этого нам придётся соединить последовательно 15 В / 0,5 В = 30 элементов.
Совет: Выход солнечной панели следует подключать к аккумулятору через защитный диод во избежание его саморазряда в темное время суток через солнечные элементы. Так что на выходе нашей панели будет: 15 В – 0,7 В = 14,3 В.Чтобы получить зарядный ток 3,6 А, нам необходимо соединить в параллель три таких цепочки, или 30 x 3 = 90 элементов. Это будет нам стоить 90 x 29 р. = 2610 р.
Совет: Элементы солнечной панели соединяются параллельно‑последовательно. Необходимо соблюдать равенство количества элементов в каждой последовательной цепочке.Таким током мы можем обеспечить стандартный режим заряда для полностью разряженного аккумулятора ёмкостью 3,6 x 10 = 36 Ач.
Реально эта цифра будет меньше из‑за неравномерности солнечного освещения в течение дня. Таким образом, для заряда стандартной автомобильной батареи 60 Ач, нам нужно будет соединить параллельно две таких панели.
Эта панель может нам обеспечить электрическую мощность 90 x 0,62 Вт ≈ 56 Вт.
Или в течение 12‑часового солнечного дня с учётом поправочного коэффициента 42% 56 x 12 x 0,42 ≈ 0,28 кВтч.
Разместим наши элементы в 6 рядов по 15 штук. Для установки всех элементов нам потребуется поверхность:
- Длина — 15 x 52 = 780 мм.
- Ширина — 77 x 6 = 462 мм.
Для свободного размещения всех пластин примем габариты нашей рамы: 900×500 мм.
Совет: Если есть готовые рамы с другими габаритами, можно пересчитать количество элементов в соответствии с приведёнными выше намётками, подобрать элементы других типоразмеров, попробовать разместить их, комбинируя длину и ширину рядов.Также нам потребуются:
- Паяльник электрический 40 Вт.
- Припой, канифоль.
- Монтажный провод.
- Силиконовый герметик.
- Двусторонний скотч.
Этапы изготовления
Для монтажа панели необходимо подготовить ровное рабочее место достаточной площади с удобным подходом со всех сторон. Сами пластины элементов лучше разместить отдельно в стороне, где они будут защищены от случайных ударов и падений. Брать их следует аккуратно, по одной.
Устройства защитного выключения повышают безопасность домашней электросети, снижая вероятность поражения электричеством и возникновения пожаров. Детальное ознакомление с характерными особенностями разных видов выключателей дифференциального тока подскажет, для квартиры и дома.
При эксплуатации электросчетчика возникают ситуации, когда его надо заменить и заново подключить — об этом можно прочитать .
Обычно для изготовления панели используют способ приклеивания предварительно распаянных в единую цепь пластин элементов на плоскую основу‑подложку. Мы предлагаем другой вариант:
- Вставляем в раму, хорошо закрепляем и герметизируем по краям стекло или кусок плексигласа.
- Раскладываем на нем в соответствующем порядке, приклеивая их двусторонним скотчем, пластины элементов: рабочей стороной к стеклу, выводами для пайки — к задней стороне рамы.
- Положив раму на стол стеклом вниз, мы сможем удобно распаивать выводы элементов. Выполняем электрический монтаж в соответствии с выбранной принципиальной схемой включения.
- Склеиваем окончательно пластины с задней стороны скотчем.
- Подкладываем какую‑либо демпфирующую прокладку: листовую резину, картон, ДВП и т. п.
- Вставляем в раму заднюю стенку и герметизируем её.
При желании вместо задней стенки можно залить раму сзади каким‑нибудь компаундом, например, эпоксидкой. Правда, это уже исключит возможность разборки и ремонта панели.
Конечно, одной батареи в 50 Вт не хватит для обеспечения энергией даже небольшого домика. Но с её помощью уже можно реализовать в нем освещение, используя современные светодиодные светильники.
Для комфортного существования городского жителя сейчас в сутки требуется не менее 4 кВтч электроэнергии. Для семьи — соответственно количеству её членов.
Следовательно, солнечная батарея частного дома для семьи из трёх человек должна обеспечивать 12 кВтч. Если предполагается электроснабжение жилища только от солнечной энергии нам нужна будет солнечная батарея площадью, не менее 12 кВтч / 0,6 кВтч/м 2 = 20 м 2 .
Эту энергию необходимо запасти в аккумуляторных батареях, ёмкостью 12 кВтч / 12 В = 1000 Ач, или примерно 16 батарей по 60 Ач.
Для нормальной работы аккумуляторной батареи с солнечной панелью и её защиты потребуется контроллер заряда.
Чтобы преобразовать 12 В постоянного тока в 220 В переменного, нужен будет инвертор. Хотя сейчас на рынке уже в достаточном количестве представлено электрооборудование на напряжения 12 или 24 В.
Совет: В низковольтных сетях электроснабжения действуют токи значительно более высоких значений, поэтому для выполнения проводки к мощному оборудованию следует выбирать провод соответствующего сечения. Проводка для сетей с инвертором выполняется по обычной схеме 220 В.Делаем выводы
При условии аккумулирования и рационального использования энергии, уже сегодня нетрадиционные виды электроэнергетики начинают создавать солидную прибавку в общем объёме её выработки. Можно даже утверждать, что они постепенно становятся традиционными.
Учитывая значительно снизившийся в последнее время уровень энергопотребления современной бытовой техники, применение энергосберегающих осветительных приборов и значительно увеличившийся КПД солнечных батарей новых технологий, можно сказать, что уже сейчас они способны обеспечивать электроэнергией небольшой частный дом в южных странах с большим количество солнечных дней в году.
В России же они вполне могут применяться, как резервные или дополнительные источники энергии в комбинированных системах электроснабжения, а если эффективность их удастся повысить хотя бы до 70%, то вполне реально будет и их использование в качестве основных поставщиков электроэнергии.
Видео о том, как изготовить прибор для сбора солнечной энергии самому
В настоящее время очень модными и популярными являются альтернативные источники энергии, особенно у владельцев загородных коттеджей или частных домов. Но часто такое устройство стоит немалых денег и не каждый может себе позволить приобрести для дома солнечные батареи. Поэтому очень актуальным стало изготовление солнечных панелей своими руками. Так как же самому сделать солнечные батареи?
Характеристика солнечной панели
Такой альтернативный источник энергии довольно практичный, потому что в отличие от традиционного источника энергоснабжения стоит он гораздо меньше. Изготовление солнечных панелей своими руками позволяет не только оптимизировать энергопотребление, но также экономит финансы.
Преимущества
Солнечные батареи обладают следующими достоинствами:
- простая установка за счет того, что нет необходимости прокладывать к опорам кабель;
- выработка электроэнергии абсолютно не вредит окружающей среде;
- отсутствуют подвижные части;
- электричество поставляется независимо от распределительной сети;
- минимальные затраты по времени на обслуживание системы;
- небольшой вес батарей;
- бесшумная работа;
- продолжительный срок службы при минимальных расходах.
Недостатки
Несмотря на довольно весомые достоинства, есть у солнечных батарей и свои минусы, такие как:
- трудоемкость процесса изготовления;
- чувствительность к загрязнениям;
- на эффективную работу солнечных панелей оказывают влияние погодные условия (солнечные или пасмурные дни);
- для такой конструкция необходимо много места;
- по ночам батареи не работают.
Требования, предъявляемые к солнечной батарее
Установить солнечные панели в частном доме под силу каждому. Но для того чтобы такая конструкция, созданная своими руками, приносила пользу по максимуму, следует учитывать ее особенности. К солнечной батарее предъявляются следующие требования:
Материалы, необходимые для изготовления солнечной батареи своими руками
Если нет возможности приобрести солнечные батареи, можно изготовить их своими руками. Вначале необходимо определиться с материалом , из которого они будут сделаны.
Чтобы создать панели, необходимы будут качественные фотоэлементы. Производители на сегодняшний день предлагают следующие виды устройств:
- элементы из монокристаллического кремния имеют КПД до 13%, но в пасмурную погоду недостаточно эффективны;
- фотоэлементы из поликристаллического кремния имеют КПД до 9%, работать могут как в солнечные, так и пасмурные дни.
Для энергоснабжения дома лучше всего использовать поликристаллы, которые доступны в наборах.
Важно знать, что все необходимые для сборки ячейки лучше всего приобретать у одного производителя , так как продукция разных марок имеет значительные различия в эффективности изделий. Это может создать дополнительные сложности при сборке, повлечь затраты в результате эксплуатации, при этом солнечная батарея будет иметь невысокую мощность.
Чтобы сделать солнечную панель из подручных средств, необходимы будут специальные проводники, предназначенные для соединения фотоэлементов.
Корпус будущей конструкции лучше всего изготавливать из алюминиевых уголков, обладающих небольшим весом. Можно также использовать такой материал, как дерево. Но из-за того, что конструкция будет все время подвержена атмосферному влиянию, срок ее эксплуатации будет снижаться.
Размеры корпуса панели зависят от количества фотоячеек.
Внешнее покрытие фотоэлементов может быть выполнено из оргстекла или прозрачного поликарбоната. Также применяют закаленное стекло, не пропускающее инфракрасные лучи.
Таким образом, для изготовления солнечной батареи своими руками потребуются следующие материалы:
- фотоэлементы в наборе;
- крепежные метизы;
- медные электропровода высокой мощности;
- силиконовые вакуумные подставки;
- паяльное оборудование;
- алюминиевые уголки;
- диоды Шотке;
- прозрачный лист из поликарбоната или плексигласа;
- набор винтов для крепежа.
Такие материалы приобретаются в магазине стройматериалов или в интернет-магазине.
Как сделать солнечные панели своими руками?
Для того чтобы сделать панели своими руками, нужно собрать требуемые материалы. Собирается солнечная батарея для дома в такой последовательности.
Чтобы правильно сделать солнечные батареи своими руками, нужно придерживаться следующих рекомендаций:
Получить бесплатную электроэнергию в своем доме мечтает каждый человек и эта мечта осуществима. Сделав солнечные батареи своими руками, можно наслаждаться дополнительным источником электроснабжения. При этом такая конструкция не наносит никакого вреда окружающей среде , к тому же она очень надежная и недорогостоящая.
Современный рынок насыщен разного рода строительными инструментами и приспособлениями. Возьмем, к примеру, ямобур: сегодня без труда можно найти устройство, стоимость которого вполне доступна, а заявленные характеристики полностью устраивают покупателя. Казалось бы, нет ничего проще: покупай и пользуйся. Но не всегда следует торопиться с подобным приобретением. Дело в том, что бюджетное оборудование на практике не всегда соответствует потребностям покупателя, а то и вовсе не способно выполнять возложенные на него функции: бур не спешит входить в грунт даже при сильном нажатии, обороты двигателя падают от большой нагрузки и т. д.
Покупать мощное и дорогостоящее устройство для небольшого объема строительных или садовых работ – не всегда целесообразно. Аренда – тоже удовольствие не из дешевых. Поэтому и стремятся умельцы применить уже имеющееся в их распоряжении оборудование для создания компактных бурильных установок.
Земляной бур из дрели
В большинстве случаев механизированный ямобур представляет собой силовую установку (мощная дрель или бензиновый двигатель), которая с помощью простого механического привода соединяется с обычным ручным буром. Бур можно изготовить самостоятельно.
Бур из дрели своими руками.
В продаже можно найти готовый бур серийного исполнения.
skyle Пользователь FORUMHOUSE
Многие говорят, что покупали просто такой шнек и закрепляли к нему мощную низкооборотистую электрическую дрель.
Характеристики двигателя
Рекомендации, касающиеся количества оборотов силовой установки и других ее характеристик, заслуживают отдельного рассмотрения. Начнем с того, что силовая установка может соединяться с буром как напрямую, так и через дополнительный редуктор. Необходимость применения редуктора каждый определяет для себя сам. Как показывает практика, если номинальная мощность дрели составляет 2 кВт, то в применении редуктора нет необходимости (особенно, если установка не имеет специальной станины, и в процессе работы ее приходится держать руками).
jumper_at_home Пользователь FORUMHOUSE
Поначалу планировался редуктор, но после полевых испытаний со схемой – «дрель – шнек» решено от редуктора отказаться. Момент таков, что оператора она вообще не замечает (если бурить руками).
Показатель мощности – 2 кВт – взят нами не случайно. Именно такие дрели чаще всего используют участники нашего форума при изготовлении механизированных ямобуров.
Tri.Dr.E Пользователь FORUMHOUSE
Есть опыт строительства столбчатого фундамента с ростверком. Использовал дрель мощностью 2 кВт и шнек, рассчитанный на диаметр ямы – 30 см (диаметр бура где-то равен 29,3 см). Для более глубокого бурения использовал удлинитель из обычной стальной трубы. Грунт у меня на том месте – не сахар: земля, потом глина, потом линза какая-то с пляжным песком, потом опять глина с песком, а потом голубая глина (на глубине - 1.8 - 1.9 м).
Для того чтобы в земле получались отверстия требуемой глубины, пользователю пришлось соорудить компактную бурильную установку (со станиной, лебедкой и другими вспомогательными приспособлениями).
Но речь сейчас идет о мощности силового агрегата, и из представленного описания легко понять, на что способна дрель с номинальной мощностью 2 кВт (даже без редуктора).
Немного теории
Если рассматривать взаимосвязь между мощностью дрели (или бензинового двигателя) и крутящим моментом на валу бура, то она определяется следующей зависимостью:
- N – мощность (Вт).
- M – крутящий момент (Нм).
- n – число оборотов (об/мин).
- 9549 – специальный коэффициент.
Теоретически крутящий момент на рабочем валу такой установки при оборотах 500 об/мин должен составлять 38 Нм (64 Нм – при 300 об/мин). Но для расчета крутящего момента всегда необходимо учитывать потери, которые определяются КПД устройства. Все дело в том, что большинство производителей электроинструмента указывают лишь потребляемую мощность своих устройств, а мощность на выходе (на рабочем валу) на 1/3...1/4 меньше потребляемой. Соответственно, меньше и крутящий момент. Дрель мощностью 2 кВт при 300 об/мин будет создавать на шпинделе крутящий момент, равный не 64 Нм, а примерно – 48 Нм.
Выбирая силовой агрегат для своего ямобура, можно рассматривать устройства с потребляемой мощностью менее 2-х кВт. Но тогда всерьез придется подумать о внедрении в конструкцию бурильной установки понижающего редуктора.
uvl77 Пользователь FORUMHOUSE
По поводу редуктора: редуктор - это хорошо, потому как он позволяет, не изменяя мощности, пропорционально изменять число оборотов и крутящий момент. То есть, уменьшая через редуктор число оборотов, мы пропорционально увеличиваем крутящий момент. А мощность в этом случае так и остается обобщенной характеристикой (константой).
Ориентируясь на крутящий момент, который создает дрель мощностью 2 кВт (без дополнительного редуктора), можно подобрать подходящее устройство для своего ямобура. Иными словами, зная мощность дрели, число оборотов ее шпинделя и передаточное число используемого редуктора, можно рассчитать значение крутящего момента, которое вы получите на выходе из силовой установки. Но следует понимать, что число оборотов бура нельзя сильно уменьшать.
uvl77 Пользователь FORUMHOUSE
Оптимальная частота оборотов во время бурения – от 60...100 до 200...300 об/мин. Режим зависит от типа грунта, способа бурения, разновидности буровых насадок, диаметра скважины и т. д.
В приведенной цитате упомянуты способы бурения. Их существует все два: непрерывное бурение и бурение с постоянным выносом грунта. Для непрерывного бурения установка должна обеспечивать наличие большого крутящего момента.
Во время бурения с постоянным выносом грунта шнек, вбурившийся в грунт на определенную глубину, поднимается на поверхность. В этом случае разрыхленный грунт, находящийся на рабочих лопастях шнека, также извлекается наружу.
Операция повторяется до тех пор, пока буровая установка не достигнет заданной глубины. Процесс – трудоемкий, но зато не требует наличия больших крутящих моментов.
Как мы уже говорили, выбирая силовой агрегат для бурильной установки, лучше ориентироваться на малооборотистую дрель мощностью 2 кВт (то есть на крутящий момент, который она передает на рабочий вал). Судя по многочисленным отзывам пользователей FORUMHOUSE, эти устройства успели себя неплохо зарекомендовать. Мощность бензиновых двигателей также должна соответствовать указанному показателю.
Редукторы для ямобура и их разновидности
Сборка любого механизма в большинстве случаев характерна применением подручных материалов, приспособлений и узлов, которые долго лежали без дела, потому как не находилось им достойного применения. Опыт наших пользователей подсказывает, что понижающую механическую передачу можно изготовить из самых разнообразных деталей: из запасных частей к отслужившему свой век мопеду, из незамысловатой цепной или червячной передачи, из подходящего редуктора неизвестного происхождения, случайно завалявшегося на старой полке в гараже и т. д.
Оснащая буровую установку редуктором, главное – это не забывать об оптимальных оборотах бура и о том, что необходимо обеспечить достаточный крутящий момент на его рабочем валу.
Mehanik020 Пользователь FORUMHOUSE
Валялся у меня сломанный мопед, с него я и взял задний редуктор. Отпилил редуктор турбинкой (заднюю часть алюминиевого корпуса с редуктором), далее через шестереночную передачу закрепил к этому редуктору электродвигатель от старой электропилы мощностью 2 кВт. Двигатель с редуктором дали соотношение – 13:1 (на выходе получилось примерно 300 об/мин).
О цепной передаче: обладая известной долей смекалки, можно, не прилагая больших усилий, соорудить вполне надежный ямобур, обладающий достаточной мощностью. Представленная идея не нова, и многие с успехом применяют ее на практике (если в этом есть необходимость).
jumper_at_home Пользователь FORUMHOUSE
Нет редуктора, хотя планировалось его изготовление из цепи ГРМ ВАЗ 2101 и ее же звездочек. Передаточное число – 1: 2. Испытания показали, что не нужен он. Разве что на совсем твердых грунтах его использовать, но у нас таких нет.
Применение вышеперечисленных механизмов требует нестандартного подхода к сборке бурильной установки. Если же у вас в наличии есть небольшой серийный редуктор (или возможность недорого его приобрести), то задача становится значительно проще. Вот, к примеру, фотография редуктора, выставленная пользователем melomandk.
Melomandk Пользователь FORUMHOUSE
Вот такой редуктор нашел. Вот только передаточное число большое – равно или даже чуть больше 1:40. Размеры (по корпусу) – где-то 15 х15 см.
Как оказалось, устройство имеет вполне подходящие параметры.
ди гриз Пользователь FORUMHOUSE
Мой ямобур на базе именно такого редуктора. Пока я очень доволен. Двигатель – болгарка (3000 оборотов на выходе). Мощность болгарки – 2 кВт. Глину бурить не пробовал, но жесткую утрамбованную землю с включениями щебня и гнилых корней ямобур брал. Диаметр шнека – 160 мм, ножи на нем самодельные – из рессоры.
Станина
Если работы много, если бурить нужно глубоко, а держать установку в руках очень трудно, то имеющееся оборудование можно закрепить в специальную станину.
Конструктивное исполнение у самодельных станин, так же, как и у понижающих механических передач, может быть самым разнообразным. Но есть элементы конструкции, которые используются в подавляющем большинстве случаев.
Подъемный механизм
В качестве подъемного механизма можно использовать цепную передачу, установленную внутри центральной стойки. Подъем и опускание осуществляется либо с помощью дополнительного электродвигателя, либо с помощью ручки (как на фото от пользователя jumper_at_home ).
jumper_at_home Пользователь FORUMHOUSE
Максимально заглублялись на 1,8 м (шнек + удлинитель). Глубже не требовалось. Лебедка самодельная – 2 шестерни и цепь от мотоцикла.
Для того чтобы плита с основным электродвигателем беспрепятственно двигалась по вертикальной трубе, на каретку можно устанавливать четыре ролика.
Другая конструкция подъемника предполагает использование стального троса и лебедки с дополнительным электродвигателем.
Mehanik020 Пользователь FORUMHOUSE
По квадратной трубе вверх и вниз ездит основной электродвигатель бура. Движется он за счет лебедки (которая у меня уже была). Эта лебедка нужна для того, чтобы вытягивать бур с грунтом из скважины.
Для удобства Mehanik020 изготовил пульт, управляющий лебедкой и вращением бура во время работы.
Бур вместе с налипшим на него грунтом может создавать довольно большие нагрузки на лебедку. На большой глубине он будет работать по принципу поршня, создавая под собой разрежение и усугубляя ситуацию при подъеме вверх. Поэтому, чем мощнее используется лебедка, тем лучше.
DmitryEvg Пользователь FORUMHOUSE
Моя лебедка рассчитана на 250 кг (500 через полиспаст). Мощность – 1кВт.
Нижняя опора для станины
Нижнюю опору станины можно оснастить двумя колесами (для удобного перемещения в пределах строительного участка). Если все сделать правильно, то установка простым наклоном станины будет переводиться из транспортного положения в рабочее.
На опорные элементы станины желательно установить регулировочные винты, которые перед началом работы помогут выставить бур в соответствии с вертикальным уровнем.
Материалы для изготовления станины выбираются из соображений прочности. Самостоятельно выполнить сложный расчет конструкции под силу далеко не каждому, зато любой желающий может воспользоваться опытом участников нашего портала.
Так, пользователь Tri.Dr.E изготовил станину из уголка 50*50*5. Вертикальные опоры и верхняя поперечная планка сделаны из двух скрепленных между собой уголков указанного размера.
Пользователь jumper_at_home закладывал в конструкцию станины разный металлический профиль с толщиной стенок – не менее 3-х мм. Площадка под силовую установку была изготовлена им из стального листа толщиной 10 мм.
А вот фотография установки, которая была создана пользователем PwrWW «из того, что было» (как он сам говорит).
PwrWW Пользователь FORUMHOUSE
Сложнее всего было найти две ровные цельные трехметровые трубы диаметром 60 мм. Если бы их не было, купил бы профильную трубу на 80 или 100 мм. Внизу использовал кусок швеллера 80 и уголок из металлолома. Также среди лома нашел 4 п-образные пластины подходящей длины.
В идеале каретка должна быть изготовлена таким образом, чтобы при необходимости на нее смог стать оператор бурильной установки. Особенно важно соблюсти это условие на твердых грунтах.
jumper_at_home Пользователь FORUMHOUSE
Вот что использовалось для защиты от проворачивания дрели: упорный уголок из стали – 6 мм, прикручен к отверстию под ручку, которое имеется на корпусе дрели. Все стянуто болтами с достаточной плоскостью поверхностей. Если хотите еще надежнее – предусмотрите зажим под посадочную проточку, имеющуюся на концевике дрели.
Механический привод
Конструкция механического привода, соединяющего дрель или другой двигатель с рабочим валом земляного бура, особой сложностью не отличается. Для его создания достаточно переходника, который вставляется в патрон дрели (конус Морзе и т.п.) и цилиндрической втулки, один конец корой приваривается к переходнику, а другой – одевается на вал бура. В целях увеличения глубины пробуриваемого отверстия между дрелью и буром можно вставлять съемные колена, сделанные из того же материала, что и стержень бура.
В целях предотвращения поломок при заклинивании рабочего органа привод и бур следует соединять с помощью специальной защитной шпильки. Шпилька изготавливается из металлического прутка – 4…8 мм. Испытывать установку лучше со шпилькой, имеющей минимальный диаметр (4 мм).
Почти профи Пользователь FORUMHOUSE
Представьте, если у вас бур наткнётся на камень и заклинит. У меня в качестве срезной шпильки стоит гвоздь 4 мм, и его ни разу не срезало. Зато, если встретится препятствие, то в руки отдаёт не хило.
Самодельный бур
Как мы уже говорили, рабочий орган установки (бур) можно приобрести в специализированном магазине, но его вполне можно изготовить и самостоятельно. Вот, к примеру, самодельный бур со съемными лезвиями.
Для его изготовления нам понадобится толстостенная труба подходящего диаметра (30 мм), а также материал для лезвий и для их основания. Основания, к которым будут прикручиваться лезвия, можно изготовить из толстого металлического листа (6…10 мм). Сами лезвия следует изготавливать из высокопрочной рессорной стали (ст. 65Г). Если вам нужен садовый ямобур небольшого диаметра, то можно использовать обыкновенные рессоры от грузовика.
Для изготовления лезвий можно использовать диски от циркульной пилы.
Диаметр бура должен быть на 5 мм больше, чем диаметр пробуриваемых отверстий.
Представляем вашему вниманию эскизный чертеж изделия.
Отбросив верхнюю рукоятку, получим именно то, что нам нужно.
Конструкция самодельного бура должна соответствовать следующим параметрам:
- Угол между режущими лопастями (между лезвиями) может варьироваться в пределах – от 25° до 30°.
- Передний край лезвия затачивается под углом 45°…60°.
- К нижнему концу бура желательно приварить толстое сверло по металлу, благодаря которому установка будет легче входить в плотный грунт.
Как садовый бур закрепить в дрели.