Solarna energija je jednostavno odlična, ali ovdje je problem: čak i jedna baterija košta puno novca, a za dobar efekat vam je potrebno više od jedne, pa čak i dvije. Zato dolazi ideja – da sve sami sakupite. Ako imate malo vještine lemljenja, to je lako učiniti. Cijeli sklop se sastoji od uzastopnog povezivanja elemenata u tračnice i fiksiranja gusjenica na karoseriju. Hajdemo odmah o cijeni. Set za jedan panel (36 komada) košta oko 70-80 dolara. I potpuno sa svim materijalima, solarni paneli uradi sam koštat će vas oko 120-150 dolara. Mnogo manji od fabričkih. Ali moram reći da će i po snazi biti manje. U prosjeku, svaki fotokonverter proizvodi 0,5 V, ako povežete 36 komada u seriji, to će biti oko 18 V.
Malo teorije: vrste fotonaponskih ćelija za solarne panele
Najveći problem je nabavka fotonaponskih pretvarača. Ovo su iste silikonske pločice koje pretvaraju sunčevu svjetlost u električnu energiju. Ovdje morate malo razumjeti vrste fotoćelija. Proizvode se u dvije vrste: polikristalni i monokristalni. Monokristalne su skuplje, ali imaju veću efikasnost - 20-25%, polikristalne su jeftinije, ali imaju i manju produktivnost - 17-20%. Kako ih razlikovati spolja? Polikristalni imaju jarko plavu boju. Monokristalne su malo tamnije i imaju više poliedarski nego kvadratni oblik - kvadrat sa izrezanim rubovima.
O obrascu za oslobađanje. Postoje fotoćelije za solarne panele sa već zalemljenim provodnicima, a postoje i setovi gde se provodnici pričvršćuju i sve treba sami zalemiti. Svako odlučuje šta će kupiti, ali moram reći da ćete bez vještine oštetiti barem jednu ploču, ali ne jednu. A ako ne znate dobro lemiti ... onda je bolje da platite malo više, ali neka dijelovi budu skoro spremni za upotrebu.
Nerealno je napraviti fotoćelije za solarne panele vlastitim rukama. Da biste to učinili, morate biti u mogućnosti uzgajati kristale silicija, a zatim ih dalje obraditi. Zato morate znati gdje kupiti. Više o tome kasnije.
Gdje i kako kupiti solarne ćelije
Sada o kvaliteti. Na svim kineskim stranicama kao što su Ebay ili Alibaba, odbijanje se prodaje. Oni delovi koji nisu prošli testove u fabrici. Jer nećete dobiti savršenu bateriju. Ali cijena koju imaju nije najviša, pa možete to podnijeti. U svakom slučaju, na početku. Sastavite nekoliko probnih solarnih panela vlastitim rukama, napunite svoju ruku i onda je možete uzeti iz tvornice.
Neki prodaju solarne ćelije zapečaćene voskom. To sprječava njihovo kvarenje tokom transporta, ali je prilično teško riješiti se voska bez oštećenja ploča. Potrebno ih je sve zajedno potopiti u vruću, ali ne i kipuću vodu. Sačekajte da se vosak otopi, a zatim pažljivo odvojite. Zatim naizmjenično kupajte svaki tanjir u vrućoj otopini sapuna, a zatim umačite u čistu vruću vodu. Takvih "abdesta" će možda biti potrebno nekoliko, morat će se mijenjati otopina vode i sapuna, i to više puta. Nakon uklanjanja voska, stavite čiste ploče na frotirski ručnik da se osuše. Ovo je veoma problematičan posao. Zato je bolje kupiti bez voska. Tako je lakše.
Sada o kupovini na kineskim stranicama. Konkretno o Ebayu i Alibabi. Proveravaju se, hiljade ljudi tamo svaki dan nešto kupi. Sistem se ne razlikuje. Nakon registracije, kao i obično, upišite naziv elementa u traku za pretraživanje. Zatim odaberite ponudu koja vam se iz nekog razloga sviđa. Svakako birajte između onih opcija gdje postoji besplatna dostava (na engleskom besplatna dostava). Ako takve oznake nema, isporuka će se morati posebno platiti. I to je često više od cijene robe i svakako više od razlike koju dobijete na cijeni.
Morate se fokusirati ne samo na cijenu, već i na ocjenu i recenzije prodavača. Pažljivo pročitajte sastav proizvoda, njegove parametre i recenzije. Možete komunicirati sa prodavcem, samo trebate pisati poruke na engleskom.
O plaćanju. Prenosi se na prodavača na ovim stranicama tek nakon što se odjavite za primanje robe. U međuvremenu, isporuka je u toku, vaš novac je na računu platforme za trgovanje. Možete platiti karticom. Ako se bojite pokazati podatke o kartici, koristite posredničke usluge. Različiti su, ali suština je ista - vaša kartica neće zasvijetliti. Na ovim stranicama ima i povrata robe, ali ovo je duga pjesma, pa je bolje uzeti od provjerenih prodavača (sa dobrim ocjenama i recenzijama).
Da. Dostava se razlikuje u zavisnosti od regije. I stvar nije toliko u tome koliko će vremena trebati da ode iz Kine, već koliko brzo će je pošta isporučiti. U najboljem slučaju, tri sedmice, ali možda mjesec i po.
Kako sastaviti
Sastavljanje solarne baterije vlastitim rukama sastoji se od tri faze:
- Proizvodnja okvira.
- Lemljenje solarnih ćelija.
- Uokvirivanje i brtvljenje.
Okvir može biti izrađen od aluminijumskih uglova ili od drvenih letvica. Ali oblik okvira, materijali, proizvodni redoslijed ovise o načinu ugradnje.
Prvi metod: ugradnja prozora
Baterija se kači na prozor, na okvir iznutra ili spolja, ali i na prozor. Zatim morate napraviti okvir od aluminijumskog ugla i na njega zalijepiti staklo ili polikarbonat. U tom slučaju ostaju barem mali razmaci između fotoćelija, kroz koje malo svjetla ulazi u prostoriju. Odaberite veličinu okvira na osnovu veličine vaših fotoćelija i načina na koji ćete ih rasporediti. Dimenzije prozora također mogu igrati ulogu. Imajte na umu da avion mora biti ravna - fotonaponski pretvarači su vrlo krhki, i puknut će pri najmanjoj neusklađenosti.
Okrećući gotov okvir sa zalijepljenim staklom licem prema dolje, nanesite sloj zaptivača na staklenu površinu. Na zaptivaču, ponovo licem prema dolje, postavite ravnala sastavljena od fotoćelija.
Od debele elastične pjenaste gume (debljine ne manje od 4 cm) i komada polietilenskog filma (200 mikrona) napravite prostirku: pokrijte pjenastu gumu filmom i dobro je pričvrstite. Bolje je lemiti polietilen, ali možete koristiti i traku, samo svi spojevi trebaju biti na jednoj strani. Drugi bi trebao biti ravnomjeran i gladak. Što se tiče veličine, prostirka treba dobro da se uklopi u okvir (bez savijanja i napora).
Otirač su položili na fotoćelije udubljene u zaptivaču. Na njemu je daska, koja je nešto manja od okvira, a na dasci je solidno opterećenje. Ovaj jednostavan uređaj pomoći će izbacivanju mjehurića zraka koji se nalaze ispod fotoćelija. Vazduh smanjuje produktivnost, i to jako. Jer što manje mjehurića, to bolje. Ostavite cijelu strukturu 12 sati.
Sada je vrijeme da skinete teret i skinete prostirku. Radite to polako i polako. Važno je da ne oštetite lemljenje i provodnike. Stoga povucite glatko, bez trzaja. Nakon što je podloga uklonjena, panel se mora ostaviti da se osuši neko vrijeme. Kada zaptivač prestane da se lepi, možete okačiti ploču i koristiti je.
Umjesto dugotrajnog postupka brtvljenja, možete uzeti poseban film za brtvljenje. Zove se EVA. Samo rasporedite film na bateriju sastavljenu i položenu na staklo i zagrijte je građevinskim fenom dok se potpuno ne zatvori. Vremena je mnogo manje.
Drugi metod: ugradnja na zid, krov itd.
U ovom slučaju, sve je drugačije. Zadnji zid mora biti gust i neprovodljiv. Možda - drvena, šperploča itd. Stoga ima smisla napraviti okvir od drvenih blokova. Samo visina tijela treba biti mala tako da senka sa strana ne ometa.
Na fotografiji se tijelo sastoji od dvije polovine, ali to uopće nije potrebno. Jednostavno je lakše sastaviti i slagati kratka ravnala, ali u ovom slučaju će biti više spojeva. Da. Nekoliko nijansi: potrebno je osigurati nekoliko rupa u kućištu. U donjem dijelu potrebno je nekoliko komada za izlazak kondenzata, kao i dvije rupe za izlaz provodnika iz baterije.
Zatim obojite kućište baterije bijelom bojom - silikonske pločice imaju prilično širok raspon radnih temperatura, ali nije neograničen: od -40 o C do +50 o C. A ljeti u zatvorenoj kutiji +50 o C lako radi . Stoga je bijela potrebna kako se fotokonvertori ne bi pregrijali. Pregrijavanje, kao i nedovoljno hlađenje, dovodi do smanjenja efikasnosti. Ovo, inače, može biti objašnjenje za neshvatljivu pojavu: podne, sunce grije, a baterija je počela proizvoditi manje struje. I samo se pregrijala. Za južne regije vjerovatno ćete morati postaviti foliju. Biće efikasnije. Štaviše, produktivnost će se verovatno povećati: zračenje koje reflektuje folija će takođe biti uhvaćeno.
Nakon što se boja osuši, možete polagati sastavljene staze. Ali ovaj put licem prema gore. Kako ih pričvrstiti? Na kapi zaptivača otpornog na toplotu u sredini svake ploče. Zašto ne nanijeti na cijelu površinu? Zbog termičkog širenja, ploča će promijeniti dimenzije. Ako ga zabijete samo u sredinu, ništa mu se neće dogoditi. Ako postoje barem dvije točke, prije ili kasnije će puknuti. Stoga pažljivo nanesite kap u sredinu, lagano pritisnite ploču. Nemojte gnječiti - vrlo je lako zgnječiti.
U nekim slučajevima, ploče su prvo bile pričvršćene na podlogu - lim od vlaknaste ploče obojen u istu bijelu boju. A zatim su, na osnovu, pričvršćeni za tijelo vijcima.
Nakon što su svi vodovi položeni, spojite ih u seriju. Kako bi se spriječilo da provodnici vise, mogu se pričvrstiti s nekoliko kapi zaptivača. Žice od elemenata možete dovući kroz dno ili sa strane - što vam je zgodnije. Provucite ih kroz rupu, a zatim napunite rupu istim zaptivačem. Sada morate pustiti da se svi spojevi osuše. Prerano pokrivanje poklopca će uzrokovati naslage na staklu i fotoćelijama, što će uvelike smanjiti efikasnost baterije. Stoga čekamo najmanje jedan dan (ili onoliko koliko je naznačeno na pakovanju brtvila).
Sada je na sitnici - da sve prekrijete staklom ili prozirnom plastikom. Kako se pričvrstiti zavisi od vas. Ali u početku nemojte zatvarati. Barem do testa. Možda negdje postoji problem.
I još jedna nijansa. Ako planirate da povežete baterije na sistem, moraćete da ugradite diodu koja će sprečiti da se baterija isprazni kroz bateriju noću ili po lošem vremenu. Najbolje je staviti Schottky diodu. Spojim ga serijski na bateriju. Bolje ga je ugraditi unutar konstrukcije - pri visokim temperaturama njegov pad napona se smanjuje, tj. u radnom stanju, manje će "sjesti" napon.
Kako lemiti elemente za solarnu bateriju
Malo o rukovanju silikonskim pločicama. Vrlo su, vrlo lomljive i lako pucaju i lome. Stoga se njima mora rukovati izuzetno oprezno, čuvati u čvrstom kontejneru van domašaja djece.
Morate raditi na ravnoj tvrdoj površini. Ako je stol prekriven uljanom krpom, stavite list nečeg tvrdog. Ploča se ne smije savijati, ali cijela površina treba biti čvrsto poduprta bazom. Štaviše, baza mora biti glatka. Kao što iskustvo pokazuje, idealna opcija je komad laminata. Tvrda je, glatka, glatka. Lemljenje sa zadnje strane, ne sa prednje strane.
Za lemljenje možete koristiti fluks ili kolofonij, bilo koji od sastava u markeru za lemljenje. Ovdje svako ima svoje preferencije. Ali poželjno je da sastav ne ostavlja tragove na matrici.
Položite silikonsku pločicu licem prema gore (lice je plava strana). Ima dvije ili tri staze. Premažite ih fluksom ili markerom, alkoholnom (ne vodeno-alkoholnom) otopinom kolofonija. Fotokonvertori se obično isporučuju sa tankom kontaktnom trakom. Nekad se iseče na komade, nekad u kolutu. Ako je traka namotana na kolut, potrebno je odrezati komad jednak dvostrukoj širini solarne ćelije, plus 1 cm.
Izrezani komad zalemiti na traku tretiranu fluksom. Ispada da je traka mnogo duža od ploče, cijeli ostatak ostaje na jednoj strani. Pokušajte voditi lemilicu bez kidanja. Koliko god je moguce. Za bolje lemljenje trebalo bi da imate kap lema ili kalaja na vrhu vrha. Tada će lemljenje biti visokog kvaliteta. Ne bi trebalo biti nelemljenih mjesta, sve dobro zagrijte. Ali ne guraj! Posebno oko ivica. Ovo su veoma lomljivi predmeti. Naizmjenično lemite trake na sve staze. Fotokonvertori se dobijaju "na rep".
Sada, zapravo, o tome kako sastaviti solarnu bateriju vlastitim rukama. Počnimo sa sklapanjem linije. Na poleđini ploče nalaze se i numere. Sada lemimo "rep" od gornje ploče do dna. Tehnologija je ista: premažemo stazu fluksom, a zatim lemimo. Tako serijski povezujemo potreban broj fotoelektričnih pretvarača.
U nekim varijantama na stražnjoj strani nisu gusjenice, već platforme. Tada ima manje lemljenja, ali može biti više zahtjeva za kvalitetom. U ovom slučaju fluksom premažemo samo mjesta. I lemimo samo na njih. To je sve. Sastavljene gusjenice se mogu prenijeti na bazu ili karoseriju. Ali ima još mnogo trikova.
Tako, na primjer, mora se održavati određeni razmak (4-5 mm) između fotoćelija, što nije tako lako bez stezaljki. Najmanje izobličenje, i moguće je slomiti provodnik ili slomiti ploču. Stoga se za postavljanje određenog koraka građevinski križevi lijepe na komad laminata (koristi se pri polaganju pločica) ili se prave oznake.
Svi problemi koji se javljaju u proizvodnji solarnih panela vlastitim rukama povezani su s lemljenjem. Stoga, prije brtvljenja, a još bolje prije prijenosa ravnala u kućište, provjerite sklop ampermetrom. Ako je sve u redu, možete nastaviti sa radom.
Rezultati
Sada znate kako napraviti solarnu bateriju kod kuće. To nije najteži zadatak, ali zahtijeva naporan rad.
Ekologija potrošnje. Nauka i tehnologija: Svi znaju da solarna baterija pretvara energiju sunca u električnu energiju. I postoji čitava industrija za proizvodnju takvih elemenata u ogromnim fabrikama. Predlažem da napravite vlastiti solarni panel od lako dostupnih materijala.
Svi znaju da solarna baterija pretvara energiju sunca u električnu energiju. I postoji čitava industrija za proizvodnju takvih elemenata u ogromnim fabrikama. Predlažem da napravite vlastiti solarni panel od lako dostupnih materijala.
Komponente solarne baterije
Glavni element naše solarne baterije bit će dvije bakarne ploče. Uostalom, kao što znate, bakreni oksid je bio prvi element u kojem su naučnici otkrili fotoelektrični efekat.
Dakle, za uspješnu realizaciju našeg skromnog projekta trebat će vam:
1. Bakarni lim. Zapravo, ne treba nam cijeli list, ali su dovoljni mali kvadratni (ili pravokutni) komadi od 5 cm.
2. Par krokodilskih kopči.
3. Mikroampermetar (za razumijevanje veličine generirane struje).
4. Električni štednjak. Neophodan je za oksidaciju jedne naše ploče.
5. Prozirna posuda. Obična plastična boca ispod mineralne vode je sasvim prikladna.
6. Kuhinjska so.
7. Obična topla voda.
8. Mali komad brusnog papira za čišćenje naših bakrenih ploča od oksidnog filma.
Kada je sve što vam je potrebno pripremljeno, možete preći na najvažniju fazu.
Ploče za kuhanje
Dakle, prije svega, uzmemo jedan tanjir i operemo ga kako bismo uklonili sve masnoće s njegove površine. Nakon toga pomoću brusnog papira očistimo oksidni film i već očišćenu šipku stavimo na uključeni električni plamenik.
Nakon toga ga upalite i gledajte kako se zagrijava i mijenja naš tanjir s vama.
Čim bakrena ploča potpuno pocrni, držite je još najmanje četrdesetak minuta na vrućoj peći. Nakon toga ugasite šporet i sačekajte da se vaš "pečeni" bakar potpuno ohladi.
Zbog činjenice da će brzina hlađenja bakrene ploče i oksidnog filma biti različita, većina crnog premaza će nestati sam.
Nakon što se ploča ohladi, uzmite je i pažljivo isperite crni film pod vodom.
Bitan. U tom slučaju, preostale crne površine ne bi trebalo ni na koji način otkinuti ili savijati. Ovo je da bi se osiguralo da sloj bakra ostane netaknut.
Nakon toga uzimamo naše tanjure i pažljivo ih stavljamo u pripremljenu posudu, a naše krokodile pričvršćujemo zalemljenim žicama na rubove. Štoviše, netaknuti komad bakra povezujemo s minusom, a obrađeni s plusom.
Zatim pripremimo fiziološki rastvor, naime, nekoliko kašika soli rastvorimo u vodi i tu tečnost ulijemo u posudu.
Sada s vama provjeravamo performanse našeg dizajna spajanjem na mikroampermetar.
Kao što vidite, postavka je prilično funkcionalna. U sjeni je mikroampermetar pokazao otprilike 20 μA. Ali na suncu, uređaj je otišao izvan skale. Stoga mogu samo reći da na suncu takva instalacija jasno proizvodi više od 100 μA.
Naravno, od takve instalacije nećete moći upaliti ni sijalicu, ali tako što ćete napraviti takvu instalaciju sa svojim djetetom, možete podstaći njegovo interesovanje za proučavanje, na primjer, fizike. objavljeno
Ako imate bilo kakvih pitanja o ovoj temi, postavite ih stručnjacima i čitateljima našeg projekta.
Sunce je nepresušan izvor energije. Ljudi su odavno naučili kako da ga efikasno koriste. Nećemo ulaziti u fiziku procesa, ali ćemo vidjeti kako se ovaj besplatni energetski resurs može iskoristiti. U tome će nam pomoći domaći solarni panel.
Princip rada
Šta je solarna ćelija? Ovo je poseban modul, koji se sastoji od ogromnog broja najelementarnijih fotodioda. Ovi poluvodički elementi uzgajani su posebnim tehnologijama u fabrici na silikonskim pločicama.
Nažalost, ovi uređaji nikako nisu jeftini. Većina ljudi ih ne može nabaviti, ali postoji mnogo načina da napravite vlastite solarne panele za svaki slučaj. I ova baterija će moći konkurirati komercijalnim uzorcima. Štaviše, njegova cijena neće biti uporediva s onim što nude trgovine.
Izrada silicijumske baterije
Komplet uključuje 36 silikonskih pločica. U ponudi su dimenzija 8*15 centimetara. Ukupna snaga će biti oko 76 vati. Također će vam trebati žice za spajanje elemenata i dioda koja će obavljati funkciju blokiranja.
Jedna silikonska pločica isporučuje 2,1 W i 0,53 V pri strujama do 4 A. Vaferi se moraju spojiti samo u seriji. Samo na taj način naš izvor energije može isporučiti 76 vati. Na prednjoj strani su dvije staze. Ovo je "minus", a "plus" se nalazi na poleđini. Svaki od panela mora biti postavljen sa razmakom. Trebalo bi da dobijete devet tanjira u četiri reda. U tom slučaju, drugi i četvrti red moraju biti raspoređeni nasuprot prvom. To je potrebno kako bi sve bilo prikladno povezano u jedan lanac. Obavezno uzmite u obzir diodu. Omogućava vam da spriječite pražnjenje akumulatorske baterije noću ili po oblačnom danu. "Minus" diode mora biti spojen na "plus" baterije. Za punjenje baterije potreban vam je poseban kontroler. Uz pomoć pretvarača možete dobiti uobičajeni napon za domaćinstvo od 220 V.
Sastavljanje solarnih panela vlastitim rukama
Pleksiglas ima najmanji indeks prelamanja. Koristit će se kao tijelo. Ovo je prilično jeftin materijal. A ako vam treba još jeftinije, onda možete kupiti pleksiglas. U najgorem slučaju možete koristiti polikarbonat. Ali nije prikladan za slučaj po svojim karakteristikama. U trgovinama možete pronaći polikarbonat s posebnim premazom koji je zaštićen od kondenzacije. Takođe obezbeđuje bateriji visok nivo toplotne zaštite. Ali to nisu svi elementi od kojih će se sastojati solarni panel. Svojim rukama lako je pokupiti staklo dobre prozirnosti, ovo je jedna od glavnih komponenti dizajna. Usput, čak i obično staklo će poslužiti.
Izrada okvira
Prilikom montaže, kristali silikona moraju biti fiksirani na maloj udaljenosti. Uostalom, morate uzeti u obzir različite atmosferske utjecaje koji mogu utjecati na promjene u bazi. Dakle, poželjno je da razmak bude oko 5 mm. Kao rezultat toga, veličina gotove konstrukcije bit će negdje oko 835 * 690 mm.
Solarni panel se izrađuje ručno od aluminijumskog profila. Ima maksimalnu sličnost sa brendiranim proizvodima. U isto vrijeme, kućna baterija je zapečaćenija i izdržljivija.
Za montažu vam je potreban aluminijumski ugao. Od njega se pravi praznina za budući okvir. Dimenzije - 835*690 mm. Da bi se profili međusobno pričvrstili, potrebno je unaprijed napraviti tehnološke rupe.
Unutrašnjost profila treba premazati zaptivačem na bazi silikona. Mora se nanositi vrlo pažljivo, tako da sva mjesta budu promašena. Efikasnost i pouzdanost koju će solarni panel imati u potpunosti zavisi od toga koliko će se dobro primeniti.
Svojim rukama sada morate staviti list prethodno odabranog prozirnog materijala u okvir iz profila. Moglo bi biti ili nešto drugo. Važna stvar: silikonski sloj se mora osušiti. Ovo se mora uzeti u obzir, inače će se na silikonskim elementima pojaviti film.
U sljedećoj fazi, prozirni materijal se mora dobro stisnuti i fiksirati. Da bi pričvršćivanje bilo što pouzdanije, trebali biste koristiti hardver. Staklo pričvršćujemo po obodu i iz četiri ugla. Sada je solarni panel, napravljen ručno, skoro spreman. Ostaje samo spojiti silikonske elemente zajedno.
Kristali za lemljenje
Sada morate položiti provodnik na silikonsku ploču što je moguće pažljivije. Zatim nanesite fluks i lemite. Da biste bili praktičniji za rad, možete nečim popraviti provodnik s jedne strane.
U ovom položaju pažljivo zalemite provodnik na kontaktnu ploču. Nemojte pritiskati na kristal lemilom. Veoma je lomljiv, možete ga slomiti.
Najnovije montažne operacije
Ako vam je prvi put da vlastitim rukama izrađujete solarne panele, onda je bolje koristiti posebnu podlogu za označavanje. To će pomoći da se potrebni elementi rasporede što je ravnomjernije moguće na potrebnoj udaljenosti. Da biste pravilno izrezali žice potrebne dužine koje povezuju pojedinačne elemente, treba imati na umu da provodnik mora biti zalemljen na kontaktnu ploču. Blago je pomaknut izvan ruba kristala. Ako napravite preliminarne proračune, ispostavilo se da žice trebaju biti 155 mm svaka.
Kada sve ovo sakupite u jednu strukturu, bolje je uzeti list šperploče ili pleksiglasa. Radi praktičnosti, bolje je prethodno postaviti kristale vodoravno i popraviti ih. To se lako radi s križnim pločicama.
Nakon što spojite sve elemente, zalijepite dvostranu traku za konstrukciju na svaki kristal sa poleđine. Potrebno je samo lagano pritisnuti stražnju ploču i svi kristali će se lako prenijeti na bazu.
Ova vrsta pričvršćivanja nije dodatno zaptivena na bilo koji način. Kristali se mogu proširiti na visokim temperaturama, ali to je u redu. Potrebno je zapečatiti samo nekoliko dijelova.
Sada uz pomoć potrebno je popraviti sve gume i samo staklo. Prije brtvljenja i potpune montaže baterije, poželjno je da je testirate.
Zaptivanje
Ako imate običan silikonski zaptivač, onda ne morate potpuno ispuniti kristale njime. Na taj način možete eliminirati rizik od oštećenja. Da biste ispunili ovaj dizajn, nije vam potreban silikon, već epoksidna smola.
Tako možete lako i prirodno dobiti električnu energiju gotovo u bescjenje. Pogledajmo sada kako još možete napraviti solarne panele vlastitim rukama.
Eksperimentalna baterija
Efikasni sistemi za pretvaranje solarne energije zahtevaju fabrike ogromne veličine, posebnu brigu o njima i ozbiljnu svotu novca.
Hajde da pokušamo da napravimo nešto sami. Sve što vam je potrebno za eksperimentiranje možete lako kupiti u prodavnici željeza ili pronaći u vašoj kuhinji.
DIY solarni panel od folije
Za montažu će vam trebati bakarna folija. Lako se može naći u garaži ili, u ekstremnim slučajevima, lako kupiti u bilo kojoj prodavnici hardvera. Za sastavljanje baterije potrebno vam je 45 kvadratnih centimetara folije. Također biste trebali kupiti dva "krokodila" i mali multimetar.
Da biste dobili ispravnu solarnu ćeliju, poželjno je imati električni šporet. Potrebno vam je najmanje 1100 vati snage. Trebalo bi da svijetli do jarko crvene boje. Pripremite i običnu plastičnu bocu bez grla i par kašika soli. Uzmite iz garaže bušilicu sa abrazivnom mlaznicom i limom.
Počinjemo
Prije svega, odrezat ćemo komad bakrene folije takve veličine da potpuno leži na električnom štednjaku. Od vas će se tražiti da operete ruke tako da na bakru nema masnih mrlja od vaših prstiju. Bakar je takođe poželjno prati. Za uklanjanje premaza s bakrenog lima koristite šmirgl.
bakarna folija
Zatim stavite očišćeni list na pločicu i uključite ga na maksimum. Kada se pločica počne zagrijavati, moći ćete primijetiti pojavu prekrasnih narančastih mrlja na bakrenom listu. Boja će se tada promijeniti u crnu. Potrebno je držati bakar oko pola sata na usijanoj pločici. Ovo je veoma važna tačka. Dakle, debeli sloj oksida se lako skida, a tanak će se zalijepiti. Nakon pola sata skinite bakar sa šporeta i ostavite da se ohladi. Moći ćete gledati kako komadići otpadaju sa folije.
Kada se sve ohladi, oksidni film će nestati. Većinu crnog oksida lako možete očistiti vodom. Ako nešto ne ispadne, ne vredi pokušavati. Glavna stvar je da ne deformirate foliju. Kao rezultat deformacije može doći do oštećenja tankog oksidnog sloja, što je vrlo potrebno za eksperiment. Ako ga nema, solarni panel "uradi sam" neće raditi.
Skupština
Drugi komad folije izrežite na iste dimenzije kao i prvi. Zatim, vrlo pažljivo, morate saviti dva dijela tako da uđu u plastičnu bocu, ali se ne dodiruju.
Zatim zakačite "krokodile" za tanjire. Žica od "nepržene" folije - na "plus", žica od "pržene" - na "minus". Sada uzimamo sol i toplu vodu. Miješajte sol dok se potpuno ne otopi. Sipajmo rastvor u našu bocu. I sada možete vidjeti plodove svog rada. Ovaj domaći solarni panel, napravljen ručno, može se još malo poboljšati.
Drugi načini korištenja solarne energije
Sunčeva energija se više ne koristi. U svemiru pokreće poznati rover na Marsu sa Sunca. A u Sjedinjenim Američkim Državama, Google centri podataka rade sa Sunca. U onim dijelovima naše zemlje gdje nema struje, ljudi mogu gledati vijesti na TV-u. Sve to zahvaljujući suncu.
A ova energija vam omogućava da zagrejete kuću. Vazdušno-solarni panel "uradi sam" je vrlo jednostavno napravljen od limenki piva. Oni pohranjuju toplinu i oslobađaju je u životni prostor. Efikasan je, besplatan i pristupačan.
Vjerovatno ne postoji osoba koja ne bi voljela da se osamostali. Sposobnost da u potpunosti upravljate svojim vremenom, da putujete bez poznavanja granica i udaljenosti, da ne razmišljate o stambenim i finansijskim problemima - to je ono što daje osjećaj prave slobode. Danas ćemo razgovarati o tome kako se, koristeći sunčevo zračenje, osloboditi tereta energetske ovisnosti. Kao što ste možda pretpostavili, govorimo o solarnim panelima. I da budemo precizniji, o tome da li je moguće izgraditi pravu solarnu elektranu vlastitim rukama.
Istorijat nastanka i izgledi za upotrebu
Ideju o pretvaranju energije Sunca u električnu energiju čovječanstvo gaji već dugo vremena. Prve su se pojavile solarne termoelektrane u kojima je para pregrijana koncentriranom sunčevom svjetlošću rotirala generatorske turbine. Direktna konverzija postala je moguća tek sredinom 19. stoljeća, nakon što je Francuz Alexandre Edmond Baccarel otkrio fotoelektrični efekat. Pokušaji da se napravi operativna solarna ćelija zasnovana na ovom fenomenu krunisani su uspehom tek pola veka kasnije, u laboratoriji izuzetnog ruskog naučnika Aleksandra Stoletova. Mehanizam fotoelektričnog efekta bilo je moguće u potpunosti opisati i kasnije - čovječanstvo to duguje Albertu Ajnštajnu. Inače, upravo je za ovo djelo dobio Nobelovu nagradu.
Bakarel, Stoletov i Ajnštajn - ovo su naučnici koji su postavili temelje moderne solarne energije
Stvaranje prve solarne ćelije na bazi kristalnog silicijuma najavili su svijetu zaposlenici Bell Laboratories još u aprilu 1954. godine. Ovaj datum je zapravo početna tačka tehnologije koja će uskoro moći postati punopravna zamjena za ugljikovodično gorivo.
Budući da je struja jedne fotonaponske ćelije miliamperi, da bi se dobila dovoljna snaga, one moraju biti povezane u modularnom dizajnu. Nizovi solarnih fotoćelija zaštićeni od vanjskih utjecaja su solarna baterija (zbog ravnog oblika uređaj se često naziva solarnim panelom).
Pretvaranje sunčevog zračenja u električnu energiju ima ogromne izglede, jer na svaki kvadratni metar zemljine površine u prosjeku dolazi 4,2 kWh energije dnevno, a to je ušteda od skoro jednog barela nafte godišnje. U početku korišćena samo za svemirsku industriju, tehnologija je već 80-ih godina prošlog veka postala toliko uobičajena da su fotoćelije počele da se koriste u domaće svrhe - kao izvor napajanja za kalkulatore, kamere, lampe itd. Izrađene su i solarne električne instalacije. Postavljeni na krovove kuća, omogućili su potpuno napuštanje žičane struje. Danas se može posmatrati rađanje elektrana, koje su mnogo kilometara polja silicijumskih panela. Snaga koju generiraju omogućava vam da nahranite cijele gradove, tako da možemo sa sigurnošću reći da budućnost pripada solarnoj energiji.
Moderne solarne elektrane su mnogo kilometara polja fotonaponskih ćelija sposobnih da snabdijevaju desetine hiljada domova električnom energijom.
Solarna baterija: kako radi
Nakon što je Einstein opisao fotoelektrični efekat, svijetu je otkrivena cijela jednostavnost tako naizgled složenog fizičkog fenomena. Zasnovan je na supstanci čiji su pojedinačni atomi u nestabilnom stanju. Kada ih "bombardiraju" fotoni svjetlosti, elektroni bivaju izbačeni iz svojih orbita - to su izvori struje.
Skoro pola veka fotoelektrični efekat nije imao praktičnu primenu iz jednog jednostavnog razloga - nije postojala tehnologija za dobijanje materijala sa nestabilnom atomskom strukturom. Izgledi za dalja istraživanja pojavili su se tek otkrićem poluvodiča. Atomi ovih materijala ili imaju višak elektrona (n-provodljivost) ili imaju manjak u njima (p-provodljivost). Kada se koristi dvoslojna struktura sa slojem n-tipa (katoda) i slojem p-tipa (anoda), “bombardiranje” svjetlosnih fotona izbacuje elektrone iz atoma n-sloja. Napuštajući svoja mjesta, jure na slobodne orbite atoma p-sloja, a zatim se vraćaju u svoje prvobitne položaje kroz povezano opterećenje. Vjerovatno svako od vas zna da je kretanje elektrona u zatvorenom kolu električna struja. Ali moguće je natjerati elektrone da se kreću ne zbog magnetskog polja, kao u električnim generatorima, već zbog protoka čestica sunčevog zračenja.
Solarni panel funkcioniše zahvaljujući fotoelektričnom efektu, koji je otkriven početkom 19. veka.
Budući da je snaga jednog fotonaponskog modula nedovoljna za napajanje elektronskih uređaja, serijski spoj više ćelija se koristi za dobijanje potrebnog napona. Što se tiče jačine struje, ona se povećava paralelnim povezivanjem određenog broja takvih sklopova.
Proizvodnja električne energije u poluvodičima direktno zavisi od količine sunčeve energije, pa se fotoćelije ne postavljaju samo na otvorenom, već pokušavaju da svoju površinu orijentišu okomito na upadne zrake. A kako bi se ćelije zaštitile od mehaničkih oštećenja i atmosferskih utjecaja, postavljene su na krutu podlogu i zaštićene staklom odozgo.
Klasifikacija i karakteristike modernih solarnih ćelija
Prva solarna ćelija napravljena je na bazi selena (Se), ali niska efikasnost (manje od 1%), brzo starenje i visoka hemijska aktivnost selenskih solarnih ćelija primorali su nas da tražimo druge, jeftinije i efikasnije materijale. I pronađeni su u licu kristalnog silicijuma (Si). Budući da je ovaj element periodnog sistema dielektrik, njegovu provodljivost osiguravaju inkluzije iz različitih rijetkih zemnih metala. Ovisno o tehnologiji proizvodnje, postoji nekoliko vrsta silikonskih fotoćelija:
- monokristalni;
- polikristalni;
- od amorfnog Si.
Prvi se prave odsecanjem najtanjih slojeva od silicijumskih ingota najvišeg stepena prečišćavanja. Spolja, fotoćelije tipa monokristala izgledaju kao obične tamnoplave staklene ploče sa izraženom mrežom elektroda. Njihova efikasnost dostiže 19%, a vijek trajanja je do 50 godina. I iako performanse panela napravljenih na bazi monokristala postupno opadaju, postoje dokazi da baterije proizvedene prije više od 40 godina i dalje ostaju u funkciji, isporučujući do 80% svoje izvorne snage.
Monokristalne solarne ćelije imaju ujednačenu tamnu boju i izrezane uglove - ove karakteristike ne dopuštaju da se pomiješaju s drugim solarnim ćelijama
U proizvodnji polikristalnih solarnih ćelija koristi se manje čist, ali jeftiniji silicij. Pojednostavljenje tehnologije utječe na izgled ploča - one nemaju ujednačenu nijansu, već svjetliji uzorak koji formira granice mnogih kristala. Efikasnost takvih solarnih ćelija je nešto niža od monokristalnih - ne više od 15%, a vijek trajanja je do 25 godina. Mora se reći da smanjenje glavnih pokazatelja performansi uopće nije utjecalo na popularnost polikristalnih solarnih ćelija. Imaju koristi od niže cijene i ne toliko jake ovisnosti o vanjskom zagađenju, niske oblačnosti i orijentacije prema Suncu.
Polikristalne solarne ćelije imaju svjetliju plavu nijansu i neujednačen uzorak - posljedica činjenice da se njihova struktura sastoji od mnogo kristala
Za solarne ćelije napravljene od amorfnog Si, ne koristi se kristalna struktura, već vrlo tanak sloj silicijuma, koji se nanosi na staklo ili polimer. Iako je ovaj način proizvodnje najjeftiniji, takvi paneli imaju najkraći vijek trajanja, a razlog tome je izgaranje i degradacija amorfnog sloja na suncu. Ni ova vrsta fotoćelija nije zadovoljna svojim performansama - njihova efikasnost nije veća od 9% i značajno opada tokom rada. Upotreba solarnih panela od amorfnog silicijuma opravdana je u pustinjama - visoka solarna aktivnost dovodi do pada produktivnosti, a ogromna prostranstva omogućavaju postavljanje solarnih elektrana bilo koje veličine.
Mogućnost prskanja silikonske strukture na bilo koju površinu omogućava vam stvaranje fleksibilnih solarnih panela
Dalji razvoj tehnologije proizvodnje fotonaponskih ćelija uzrokovan je potrebom za smanjenjem cijene i poboljšanjem performansi. Filmske fotoćelije danas imaju maksimalne performanse i izdržljivost:
- na bazi kadmijum telurida;
- od tankih polimera;
- koristeći selenid indija i bakra.
Još je prerano govoriti o mogućnosti korištenja tankoslojnih fotoćelija u kućnim uređajima. Danas se samo nekoliko tehnološki najnaprednijih kompanija bavi njihovim izdavanjem, pa se najčešće fleksibilne fotonaponske ćelije mogu vidjeti kao dio gotovih solarnih panela.
Koje fotonaponske ćelije su najprikladnije za solarni panel i gdje ih mogu pronaći
Domaći solarni paneli će uvijek biti korak iza svojih fabričkih kolega, i to iz nekoliko razloga. Prvo, poznati proizvođači pažljivo biraju fotoćelije, uklanjajući ćelije s nestabilnim ili smanjenim parametrima. Drugo, u proizvodnji solarnih baterija koristi se posebno staklo s povećanom propusnošću svjetlosti i smanjenom refleksijom - gotovo je nemoguće naći to u prodaji. I treće, prije nego što se pređe na serijsku proizvodnju, svi parametri industrijskog dizajna se testiraju pomoću matematičkih modela. Kao rezultat toga, minimizira se uticaj zagrevanja ćelija na efikasnost baterije, unapređuje sistem odvođenja toplote, pronalazi optimalni presek spojnih sabirnica, proučava načine smanjenja brzine degradacije fotoćelija itd. Takve probleme je nemoguće riješiti bez opremljene laboratorije i odgovarajućih kvalifikacija.
Niska cijena domaćih solarnih panela omogućava vam da izgradite postrojenje koje vam omogućava da potpuno napustite usluge energetskih kompanija
Ipak, uradi sam solarni paneli pokazuju dobre rezultate i ne zaostaju toliko za industrijskim kolegama. Što se tiče cijene, ovdje imamo dobitak veći od dva puta, odnosno po istoj cijeni domaći proizvodi će dati duplo više struje.
Uzimajući u obzir sve navedeno, dolazi do slike koje solarne ćelije odgovaraju našim uslovima. Filmske nestaju zbog nedostatka prodaje, a amorfne - zbog kratkog vijeka trajanja i niske efikasnosti. Ostaju ćelije kristalnog silicijuma. Moram reći da je u prvom domaćem uređaju bolje koristiti jeftinije "polikristale". I tek nakon što pokrenete tehnologiju i „napunite svoju ruku“, trebali biste se prebaciti na monokristalne ćelije.
Jeftine podstandardne fotoćelije su pogodne za uvođenje tehnologija - kao i visokokvalitetni uređaji, mogu se kupiti na stranim trgovačkim podovima
Što se tiče pitanja gdje nabaviti jeftine solarne ćelije, one se mogu naći na stranim trgovačkim platformama kao što su Taobao, Ebay, Aliexpress, Amazon itd. Tamo se prodaju kako u obliku pojedinačnih fotoćelija različitih veličina i performansi, tako i gotovi setovi za montažu solarnih panela bilo koje snage.
Nije neuobičajeno da prodavci nude takozvane solarne ćelije "B" klase, koje su oštećeni mono- ili polikristalni solarni paneli. Mali čipovi, pukotine ili nedostatak uglova praktički ne utječu na performanse ćelija, ali vam omogućava da ih kupite po mnogo nižoj cijeni. Iz tog razloga se najbolje koriste u kućnim uređajima za solarnu energiju.
Da li je moguće zamijeniti fotonaponske ploče nečim drugim
Rijetko je da domaći majstor nema dragocjenu kutiju sa starim radio komponentama. Ali diode i tranzistori iz starih prijemnika i televizora i dalje su isti poluvodiči s p-n spojevima, koji, kada su obasjani sunčevom svjetlošću, stvaraju struju. Koristeći ova svojstva i povezujući nekoliko poluvodičkih uređaja, možete napraviti pravu solarnu bateriju.
Za proizvodnju solarne baterije male snage možete koristiti staru elementnu bazu poluvodičkih uređaja
Pažljivi čitalac će odmah pitati u čemu je kvaka. Zašto plaćati fabrički napravljene mono- ili polikristalne ćelije, ako možete koristiti ono što vam leži doslovno pod nogama. Kao i uvijek, đavo je u detaljima. Činjenica je da najmoćniji germanijumski tranzistori omogućavaju dobijanje napona od najviše 0,2 V na jakom suncu pri jakosti struje mjerene u mikroamperima. Da biste postigli parametre koje proizvodi ravna silikonska fotoćelija, trebat će vam nekoliko desetina ili čak stotina poluvodiča. Baterija napravljena od starih radio komponenti je dobra samo za punjenje LED lampiona za kampovanje ili male baterije mobilnog telefona. Za realizaciju većih projekata neizostavne su kupljene solarne ćelije.
Koliko solarne energije možete očekivati
Razmišljajući o izgradnji vlastite solarne elektrane, svi sanjaju o potpunom napuštanju žičane struje. Da bismo analizirali realnost ovog poduhvata, napravićemo male proračune.
Pronaći dnevnu potrošnju električne energije je lako. Da biste to učinili, samo pogledajte račun koji je poslala organizacija za prodaju energije i podijelite broj kilovata koji je tamo naznačen brojem dana u mjesecu. Na primjer, ako vam se ponudi da platite 330 kWh, onda to znači da je dnevna potrošnja 330/30=11 kWh.
Grafikon zavisnosti snage solarne baterije u zavisnosti od osvetljenja
U proračunima je potrebno uzeti u obzir činjenicu da će solarni panel proizvoditi električnu energiju samo u toku dana, a do 70% proizvodnje ostvaruje se od 9 do 16 sati. Osim toga, efikasnost uređaja direktno ovisi o kutu upada sunčeve svjetlosti i stanju atmosfere.
Lagana oblačnost ili sumaglica će smanjiti efikasnost strujnog izlaza solarne instalacije za 2-3 puta, dok će nebo prekriveno čvrstim oblacima izazvati pad produktivnosti za 15-20 puta. U idealnim uslovima, solarni panel kapaciteta 11/7 = 1,6 kW bio bi dovoljan da proizvede 11 kWh energije. Uzimajući u obzir uticaj prirodnih faktora, ovaj parametar treba povećati za otprilike 40-50%.
Osim toga, postoji još jedan faktor zbog kojeg je potrebno povećati površinu korištenih fotoćelija. Prvo, ne treba zaboraviti da baterija neće raditi noću, što znači da će biti potrebne snažne baterije. Drugo, za napajanje kućanskih aparata potrebna vam je struja od 220 V, tako da vam je potreban snažan pretvarač napona (inverter). Stručnjaci kažu da gubici za akumulaciju i transformaciju električne energije iznose i do 20-30% njene ukupne količine. Stoga bi stvarnu snagu solarne baterije trebalo povećati za 60-80% od izračunate vrijednosti. Uz pretpostavku vrijednosti neefikasnosti od 70%, dobijamo nazivnu snagu našeg solarnog panela jednaku 1,6 + (1,6×0,7) = 2,7 kW.
Upotreba sklopova litijumskih baterija velike struje jedan je od najelegantnijih, ali nipošto najjeftiniji način skladištenja solarne električne energije.
Za skladištenje električne energije trebat će vam niskonaponske baterije od 12, 24 ili 48 V. Njihov kapacitet treba biti dizajniran za dnevnu potrošnju energije plus gubitke za transformaciju i konverziju. U našem slučaju, potreban nam je niz baterija dizajniranih za skladištenje 11 + (11 × 0,3) = 14,3 kWh energije. Ako koristite obične automobilske baterije od 12V, trebat će vam 14300Wh / 12V = 1200Ah sklop, što je šest baterija od 200Ah svaka.
Kao što vidite, čak i da bi se obezbedila struja za potrebe domaćinstva prosečne porodice, potrebna je ozbiljna solarna električna instalacija. Što se tiče korištenja solarnih panela domaće radinosti za grijanje, u ovoj fazi takav poduhvat neće ni dostići granice samodovoljnosti, a da ne govorimo o tome da bi se nešto moglo uštedjeti.
Izračun veličine baterije
Veličina baterije ovisi o potrebnoj snazi i dimenzijama izvora struje. Prilikom odabira potonjeg, svakako ćete obratiti pažnju na predloženu raznolikost fotoćelija. Za upotrebu u domaćim uređajima najprikladnije je odabrati solarne ćelije srednje veličine. Na primjer, 3 x 6 inča polikristalni paneli koji imaju izlazni napon od 0,5 V i struju do 3 A.
Prilikom proizvodnje solarne baterije, oni će biti povezani serijski u blokove od 30 komada, što će omogućiti da se dobije napon od 13-14 V potreban za punjenje akumulatora automobila (uzimajući u obzir gubitke). Maksimalna snaga jednog takvog bloka je 15 V × 3 A = 45 W. Na osnovu ove vrijednosti neće biti teško izračunati koliko će elemenata biti potrebno za izgradnju solarnog panela određene snage i odrediti njegove dimenzije. Na primjer, za izgradnju solarnog električnog kolektora od 180 W bit će potrebno 120 fotonaponskih ćelija ukupne površine inča (1,4 m2).
Izrada domaće solarne baterije
Prije nego što nastavite sa proizvodnjom solarnog panela, potrebno je riješiti probleme njegovog postavljanja, izračunati dimenzije i pripremiti potrebne materijale i alate.
Važan je pravi izbor lokacije za ugradnju
Budući da će se solarni panel izrađivati ručno, njegov omjer širine i visine može biti bilo koji. Ovo je vrlo zgodno, jer se domaći uređaj može uspješnije uklopiti u vanjštinu krova ili dizajn prigradskog područja. Iz istog razloga, trebali biste odabrati mjesto za ugradnju baterije čak i prije početka projektnih aktivnosti, ne zaboravljajući uzeti u obzir nekoliko faktora:
- otvorenost mjesta sunčevoj svjetlosti tokom dana;
- nedostatak zasjenjenih zgrada i visokog drveća;
- minimalna udaljenost od prostorije u kojoj su instalirani skladišni kapaciteti i pretvarači.
Naravno, krovna baterija izgleda organskije, ali postavljanje uređaja na tlo ima više prednosti. U ovom slučaju isključena je mogućnost oštećenja krovnih materijala prilikom ugradnje potpornog okvira, smanjena je mukotrpnost ugradnje uređaja i postaje moguće pravovremeno promijeniti "ugao napada sunčevih zraka". I što je najvažnije, s donjim postavljanjem, bit će mnogo lakše održavati površinu solarnog panela čistom. A to je garancija da će instalacija raditi punim kapacitetom.
Montaža solarnog panela na krov više je vođena nedostatkom prostora nego nuždom ili jednostavnošću upotrebe.
Šta će biti potrebno u procesu rada
Počevši da pravite domaći solarni panel, trebalo bi da nabavite:
- fotoćelije;
- bakrene žice ili posebne sabirnice za spajanje solarnih ćelija;
- lemljenje;
- Schottky diode, dizajnirane za strujni izlaz jedne fotoćelije;
- visokokvalitetno antirefleksno staklo ili pleksiglas;
- letvice i šperploča za izradu okvira;
- silikonski zaptivač;
- hardver;
- boja i zaštitni sastav za obradu drvenih površina.
U radu će vam trebati najjednostavniji alat koji domaći vlasnik uvijek ima pri ruci - lemilica, rezač stakla, pila, odvijač, četka za farbanje itd.
Uputstva za proizvodnju
Za proizvodnju prve solarne baterije najbolje je koristiti fotoćelije s već zalemljenim vodovima - u tom slučaju se smanjuje rizik od oštećenja ćelija prilikom montaže. Međutim, ako ste vješti s lemilom, možete uštedjeti kupovinom solarnih ćelija sa kontaktima bez lemljenja. Za izradu panela, koji smo razmotrili u gornjim primjerima, potrebno vam je 120 ploča. Koristeći omjer širine i visine od približno 1:1, bilo bi potrebno 15 redova fotoćelija, po 8 svaki. U ovom slučaju možemo serijski spojiti svaka dva "stupca", a četiri takva bloka povezati paralelno. Na ovaj način se može izbjeći zapetljavanje u žicama i postići glatka, lijepa instalacija.
Šema električnog povezivanja kućne solarne elektrane
Okvir
Sastavljanje solarnog panela uvijek treba započeti s proizvodnjom kućišta. Da bismo to učinili, potrebni su nam aluminijski uglovi ili drvene letvice visine ne veće od 25 mm - u ovom slučaju neće bacati sjenu na ekstremne redove fotoćelija. Na osnovu naših silikonskih ćelija 3x6 inča (7,62x15,24 cm), veličina okvira mora biti najmanje 125x125 cm istog presjeka.
Povratnu stranu kućišta treba zašiti šperpločom ili OSB pločom, a na donjem kraju okvira izbušiti rupe za ventilaciju. Povezivanje unutrašnje šupljine panela sa atmosferom biće potrebno za izjednačavanje vlažnosti - inače se ne može izbjeći zamagljivanje stakla.
Za izradu kućišta solarnog panela prikladni su najjednostavniji materijali - drvene letvice i šperploča
Ploča od pleksiglasa ili visokokvalitetnog stakla visokog stupnja prozirnosti se izrezuje prema vanjskoj veličini okvira. U ekstremnim slučajevima može se koristiti prozorsko staklo debljine do 4 mm. Za njegovo pričvršćivanje pripremaju se kutni nosači u kojima se izvode bušenja za pričvršćivanje na okvir. Kada koristite pleksiglas, možete napraviti rupe direktno u prozirnoj ploči - to će pojednostaviti montažu.
Za zaštitu drvenog kućišta solarne baterije od vlage i gljivica, impregniran je antibakterijskim spojem i obojen uljanom bojom.
Za praktičnost sastavljanja električnog dijela, podloga se izrezuje od vlaknaste ploče ili drugog dielektričnog materijala prema unutrašnjoj veličini okvira. U budućnosti će na njega biti instalirane fotoćelije.
Lemljenje ploča
Prije nego što počnete sa lemljenjem, trebali biste "procijeniti" slaganje fotoćelija. U našem slučaju trebaju nam 4 niza ćelija od po 30 ploča, a one će biti smještene u kućištu u petnaest redova. S tako dugim lancem će biti nezgodno raditi, a povećava se rizik od oštećenja lomljivih staklenih ploča. Bilo bi racionalno spojiti po 5 dijelova, a konačnu montažu izvršiti nakon što se fotoćelije montiraju na podlogu.
Radi praktičnosti, fotoćelije se mogu montirati na neprovodnu podlogu od tekstolita, pleksiglasa ili ploče od vlakana
Nakon povezivanja svakog lanca, trebali biste provjeriti njegove performanse. Da biste to učinili, svaki sklop se postavlja ispod stolne lampe. Snimanjem vrijednosti struje i napona, ne možete samo kontrolirati performanse modula, već i upoređivati njihove parametre.
Za lemljenje koristimo lemilo male snage (maksimalno 40 W) i dobar lem koji se nisko topi. Nanosimo ga u maloj količini na izlazne dijelove ploča, nakon čega, promatrajući polaritet veze, povezujemo dijelove jedni s drugima.
Prilikom lemljenja fotoćelija treba biti maksimalno oprezan, jer ove dijelove karakterizira povećana krhkost.
Sakupivši pojedinačne lančiće, rasklapamo ih leđima prema podlozi i zalijepimo na površinu silikonskim brtvilom. Svaki 15-voltni blok fotoćelija isporučujemo sa Schottky diodom. Ovaj uređaj dozvoljava struji da teče samo u jednom pravcu, tako da neće dozvoliti da se baterije isprazne kada je napon solarnog panela nizak.
Konačno povezivanje pojedinačnih nizova fotoćelija se izvodi prema gornjoj dijagramu ožičenja. U ove svrhe možete koristiti posebnu sabirnicu ili bakrenu žicu.
Montirane elemente solarne baterije treba pričvrstiti vrućim ljepilom ili samoreznim vijcima
Montaža panela
Podloge s fotoćelijama koje se nalaze na njima postavljaju se u tijelo i pričvršćuju samoreznim vijcima. Ako je okvir ojačan poprečnim nosačem, tada se u njemu izvodi nekoliko bušenja za montažu žica. Kabl koji se izvodi je sigurno pričvršćen za okvir i zalemljen na montažne terminale. Kako ne bi došlo do zabune s polaritetom, najbolje je koristiti dvobojne žice, povezujući crveni vod na "plus" baterije, a plavi na njen "minus". Duž gornje konture okvira nanosi se kontinuirani sloj silikonskog zaptivača, na koji se postavlja staklo. Nakon završne fiksacije, montaža solarne baterije smatra se završenom.
Nakon što je zaštitno staklo postavljeno na zaptivač, panel se može transportovati do mesta ugradnje
Ugradnja i priključenje solarne baterije na potrošače
Iz više razloga, domaći solarni panel je prilično krhak uređaj i stoga zahtijeva uređenje pouzdanog nosećeg okvira. Idealna opcija bi bio dizajn koji vam omogućava da orijentirate izvor slobodne struje u obje ravnine, ali složenost takvog sistema je najčešće jak argument u korist jednostavnog nagnutog sistema. To je pokretni okvir koji se može postaviti pod bilo kojim uglom u odnosu na svjetiljku. Jedna od opcija za okvir srušen s drvene šipke predstavljena je u nastavku. Za njegovu proizvodnju možete koristiti metalne kutove, cijevi, gume itd. - sve što vam je pri ruci.
Crtež okvira solarne ploče
Za spajanje solarnog panela na baterije potreban vam je kontroler punjenja. Ovaj uređaj će pratiti stepen napunjenosti i pražnjenja baterija, kontrolisati izlaznu struju i prebaciti se na mrežno napajanje u slučaju značajnog pada napona. Uređaj potrebne snage i potrebne funkcionalnosti može se kupiti na istim prodajnim mjestima gdje se prodaju fotoćelije. Što se tiče napajanja potrošača u domaćinstvu, za to će biti potrebno transformirati niskonaponski napon u 220 V. Drugi uređaj, pretvarač, uspješno se nosi s tim. Moram reći da domaća industrija proizvodi pouzdane uređaje s dobrim karakteristikama performansi, tako da se pretvarač može kupiti na licu mjesta - u ovom slučaju, "prava" garancija će biti bonus.
Jedan solarni panel neće biti dovoljan za potpuno napajanje kod kuće - trebat će vam i baterije, kontroler punjenja i inverter
U prodaji možete pronaći pretvarače iste snage, koji se ponekad razlikuju u cijeni. Takvo širenje se objašnjava „čistoćom“ izlaznog napona, što je neophodan uslov za napajanje pojedinih električnih uređaja. Pretvarači sa takozvanim čistim sinusnim valom imaju kompliciran dizajn, a kao rezultat i veći trošak.
Video: izrada solarne ploče vlastitim rukama
Izgradnja kućne solarne elektrane je netrivijalan zadatak i zahtijeva financijske i vremenske troškove, kao i minimalno poznavanje osnova elektrotehnike. Kada započnete sastavljanje solarne ploče, trebali biste obratiti pažnju na maksimalnu pažnju i tačnost - samo u ovom slučaju možete računati na uspješno rješenje problema. Na kraju, želio bih da vas podsjetim da je zagađenje staklom jedan od faktora pada produktivnosti. Ne zaboravite na vrijeme očistiti površinu solarnog panela, inače neće moći raditi punim kapacitetom.
su fotonaponski pretvarači (solarni moduli) koji pretvaraju energiju sunčeve svjetlosti u električnu. Da biste koristili kućanske aparate na račun solarne baterije u kući, takvih modula bi trebalo biti puno.Energija koju proizvodi jedan modul nije dovoljna da zadovolji energetske potrebe. Fotonaponski pretvarači su međusobno povezani jednim serijskim kolom.
Dijelovi koji čine solarnu bateriju:
- solarni moduli kombinovani u okvire.U jednom okviru se kombinuju od jedinica do nekoliko desetina fotonaponskih ćelija. Za opskrbu električnom energijom cijele kuće trebat će vam nekoliko panela sa elementima.
- . Služi za akumulaciju primljene energije, koja se zatim može koristiti noću.
- Kontroler. Prati punjenje i pražnjenje baterije.
- . Pretvara jednosmjernu struju primljenu od solarnih modula u naizmjeničnu struju.
Solarni modul (ili fotonaponska ćelija) Zasnovan je na principu p-n spoja, a po svojoj strukturi je vrlo sličan tranzistoru. Ako odsiječete šešir tranzistora i usmjerite sunčeve zrake na površinu, tada uređaj spojen na njega može odrediti slabu električnu struju. Solarni modul radi na istom principu, samo što je prelazna površina solarne ćelije mnogo veća.
Kao i mnoge vrste tranzistora, solarne ćelije su napravljene od kristalnog silicijuma.
Prema tehnologiji proizvodnje i materijalima, postoje tri vrste modula:
- Monokristalna. Izrađen u obliku cilindričnih silikonskih ingota. Prednosti elemenata su visoke performanse, kompaktnost i najduži vijek trajanja.
- Tanki film. Slojevi fotoelektričnog pretvarača nanose se na tanku podlogu. Efikasnost tankoslojnih modula je relativno niska (7-13%).
- Polycrystalline. Rastopljeni silicijum se sipa u kvadratni kalup, a zatim se ohlađeni materijal seče na četvrtaste ploče. Izvana se razlikuju od monokristalnih modula po tome što rubovi uglova polikristalnih ploča nisu odrezani.
Baterija. Olovne baterije se najčešće koriste u solarnim panelima. Standardna baterija ima napon od 12 volti; paketi baterija se sklapaju da bi se dobio veći napon. Tako možete sastaviti blok s naponom od 24 i 48 volti.
Solarni regulator punjenja. Regulator punjenja djeluje kao regulator napona u automobilu. U osnovi, 12 volti daje napon od 15 do 20 volti, a bez kontrolera mogu se oštetiti preopterećenjem. Kada je baterija 100% napunjena, kontroler isključuje module i štiti bateriju od ključanja.
inverter. Solarni moduli generišu jednosmernu struju, dok kućni aparati i aparati zahtevaju naizmeničnu struju i napon od 220 volti. Invertori su dizajnirani za pretvaranje jednosmjerne struje u naizmjeničnu struju.
Izbor komponenti za proizvodnju
Da biste smanjili troškove solarne stanice, morate je pokušati sami sastaviti. Da biste to učinili, morat ćete kupiti potrebne komponente, neke elemente možete napraviti sami.
Bit će moguće samostalno prikupiti:
- Okviri s fotoelektričnim pretvaračima;
- kontroler punjenja;
- inverter napona;
Najveći troškovi će biti povezani sa nabavkom samih solarnih ćelija. Dijelovi se mogu naručiti iz Kine ili na eBayu, ova opcija će koštati manje.
Razborito je kupiti funkcionalne pretvarače s oštećenjima i nedostacima - proizvođač ih jednostavno odbija, ali su prilično servisni. Ne možete kupiti elemente različitih veličina i snage - maksimalna struja solarne baterije bit će ograničena strujom najmanjeg elementa.
Za izradu okvira sa solarnim ćelijama trebat će vam:
- aluminijumski profil;
- solarne ćelije (obično 36 komada za jedan okvir);
- lem i fluks;
- bušilica;
- pričvršćivači jesu;
- silikonski zaptivač;
- bakreni autobus;
- list prozirnog materijala (pleksiglas, polikarbonat, pleksiglas);
- list šperploče ili tekstolita (pleksiglas);
- Schottky diode;
Ima smisla sami sastaviti pretvarač samo uz malu potrošnju energije. Jednostavan kontroler punjenja nije toliko skup, tako da nema puno smisla gubiti vrijeme na izradu uređaja.
DIY tehnologija proizvodnje
Za sastavljanje solarnih panela trebat će vam:
- Dizajnirati okvir (futrolu).
- Zalemite sve solarne ćelije u paralelni krug.
- Pričvrstite solarne ćelije na okvir.
- Učinite kućište hermetički zatvorenim - direktan kontakt sa atmosferskim padavinama na fotonaponskim ćelijama je neprihvatljiv.
- Bateriju locirajte na području s najvećom količinom sunčeve svjetlosti.
Za zadovoljavanje energetskih potreba privatne kuće, jedan solarni panel (okvir) neće biti dovoljan. Na osnovu prakse, iz jednog kvadratnog metra solarnog panela može se dobiti 120 W snage. Za normalno snabdijevanje energijom stambene zgrade bit će potrebno oko 20 četvornih metara. m površine solarnih ćelija.
Najčešće se baterije postavljaju na krov kuće na sunčanoj strani.
Montaža kućišta
Tijelo se može sastaviti od šperploče i letvica, ili od aluminijskih uglova i lima i pleksiglasa (tekstolit). Potrebno je odlučiti koliko će elemenata biti postavljeno u okvir. Treba imati na umu da je između elemenata potreban razmak od 3-5 mm, a veličina okvira se izračunava uzimajući u obzir te udaljenosti. Udaljenost je neophodna tako da se ploče tokom termičkog širenja ne dodiruju.
Montaža konstrukcije od aluminijumskog profila i pleksiglasa:
- pravokutni okvir izrađen je od aluminijskog ugla;
- U uglovima u aluminijskom kućištu izbušene su rupe za pričvršćivače;
- silikonski zaptivač se nanosi na unutarnju stranu profila karoserije po cijelom perimetru;
- list pleksiglasa (tekstolit) je ugrađen u okvir i čvrsto pritisnut na okvir;
- uglovi za pričvršćivanje postavljaju se na uglove kućišta uz pomoć vijaka, koji sigurno pričvršćuju list prozirnog materijala u kućište;
- ostavite da se zaptivač dobro osuši;
Sve, telo je spremno. Prije postavljanja solarnih ćelija u kućište, potrebno je temeljno obrisati površinu od prljavštine i prašine.
Povezivanje fotoćelije
Prilikom rukovanja fotoelektronskim elementima, treba imati na umu da su oni vrlo krhki i zahtijevaju pažljivo rukovanje. Prije spajanja ploča u serijski lanac, prvo se pažljivo, ali nježno obrišu - ploče moraju biti savršeno čiste.
Ako su fotoćelije već kupljene sa zalemljenim vodičima, to pojednostavljuje proces povezivanja modula. Ali prije montaže, u ovom slučaju, potrebno je provjeriti kvalitetu gotovog lemljenja, a ako postoje nepravilnosti, eliminirati ih.
Na fotonaponskim pločama se nalaze kontakti s obje strane - to su kontakti različitog polariteta. Ako provodnici (sabirnice) još nisu zalemljeni, prvo ih morate zalemiti na kontakte ploča, a zatim spojiti fotonaponske ćelije jedna na drugu.
Za lemljenje sabirnica na fotonaponske module potrebno je:
- Izmjerite željenu dužinu gume i izrežite na komade željeni broj traka.
- Obrišite kontakte ploča alkoholom.
- Nanesite tanak sloj fluksa na kontakt duž cijele dužine kontakta s jedne strane.
- Pričvrstite gumu tačno po dužini kontakta i polako povucite zagrijano lemilo preko cijele površine lemljenja.
- Okrenite ploču i ponovite sve operacije lemljenja na drugoj strani.
Ne možete snažno pritisnuti lemilicu na ploču, element može puknuti. Također je potrebno provjeriti kvalitet lemljenja - ne bi trebalo biti nepravilnosti na prednjoj strani fotoćelija. Ako neravnine i hrapavost ostanu, morate ponovo pažljivo prošetati lemilom duž kontaktnog šava. Potrebno je koristiti lemilo male snage.
Šta je potrebno učiniti da biste pravilno i precizno povezali fotonaponske ćelije:
- Ako nema iskustva u montaži elemenata, preporuča se korištenje površine za označavanje na koju treba postaviti elemente (lim od šperploče).
- Rasporedite solarne panele strogo u skladu sa oznakom. Prilikom označavanja ne zaboravite ostaviti razmak od 5 mm između elemenata.
- Prilikom lemljenja kontakata ploča, pazite na polaritet. Fotoćelije moraju biti pravilno povezane u seriju, inače baterija neće raditi ispravno.
Mehanička ugradnja panela:
- U kućištu napravite oznake za ploče.
- Postavite solarne ćelije u kućište, postavljajući ih na pleksiglas. U okviru pričvrstite silikonskim ljepilom na označenim mjestima. Nemojte nanositi puno ljepila, samo malu kap u sredini ploče. Pažljivo pritisnite da ne oštetite ploče. Bolje je da se ploče zajedno pomaknu u kućište, jednom će biti nezgodno.
- Povežite sve žice na rubovima ploča sa zajedničkim sabirnicama.
Prije brtvljenja ploče, morate testirati kvalitetu lemljenja. Konstrukcija se pažljivo izvlači bliže sunčevoj svjetlosti i mjeri se napon na uobičajenim gumama. Trebao bi biti unutar očekivanih vrijednosti.
Alternativno, zaptivanje se može izvršiti na sljedeći način:
- Nanesite kapljice silikonskog zaptivača između ploča i uz rubove kućišta nježno pritisnite prstima rubove fotoćelija na pleksiglas. Potrebno je da elementi leže što bliže prozirnoj podlozi.
- Stavite malu težinu na sve ivice elemenata, recimo, glave iz automobilskog kompleta alata.
- Pustite da se zaptivač dobro osuši., ploče će za to vrijeme biti sigurno pričvršćene.
- Zatim pažljivo podmažite sve spojeve između ploča i rubova okvira. Odnosno, morate podmazati sve u kućištu, osim samih ploča. Prihvatljivo je da zaptivač dođe na rubove stražnje strane ploča.
Završna montaža solarnog panela
- Instalirajte konektor sa strane kućišta, konektor za povezivanje sa Schottkyjem.
- Zatvorite vanjsku stranu ploče zaštitnim zaslonom od prozirnog materijala. U ovom slučaju pleksiglas. Dizajn mora biti hermetički zatvoren i spriječiti prodiranje vlage u njega.
- Prednju stranu (pleksiglas) je poželjno obraditi, na primjer, lak (lak PLASTIK-71).
Čemu služi Schottky dioda? Ako svjetlost padne samo na dio solarne ploče, a drugi dio je zatamnjen, elementi mogu otkazati.
Diode pomažu u izbjegavanju strukturalnog kvara u takvim slučajevima. U ovom slučaju, snaga se gubi za 25%, ali diode se ne mogu izostaviti - one šansiraju struju, struja zaobilazi fotoćelije. Da bi se smanjio pad napona, potrebno je koristiti poluvodiče niske otpornosti, kao što su Schottky diode.
Prednosti i mane solarne baterije
Solarni paneli imaju i prednosti i nedostatke. Da postoji samo jedan plus od upotrebe fotonaponskih pretvarača, cijeli svijet bi odavno prešao na ovu vrstu proizvodnje električne energije.
Prednosti:
- Autonomija napajanja, nema ovisnosti o nestancima struje u centraliziranoj elektroenergetskoj mreži.
- Bez pretplate za korištenje električne energije.
Nedostaci:
- Visoka cijena opreme i elemenata.
- Ovisnost o sunčevoj svjetlosti.
- Mogućnost oštećenja elemenata solarna baterija zbog nepovoljnih vremenskih uslova (grad, oluja, uragan).
U kojim slučajevima je preporučljivo koristiti instalaciju na fotonaponskim ćelijama:
- Ako se objekt (kuća ili vikendica) nalazi na velikoj udaljenosti od dalekovoda. To može biti seoska vikendica na selu.
- Kada se objekt nalazi na južnom sunčanom području.
- Prilikom kombinovanja različitih vrsta energije. Na primjer, grijanje privatne kuće pomoću grijanja peći i solarne energije. Trošak solarne stanice male snage neće biti tako visok i može biti ekonomski opravdan u ovom slučaju.
Instalacija
Bateriju je potrebno montirati na mjestu maksimalnog osvjetljenja sunčevom svjetlošću. Paneli se mogu montirati na krov kuće, na kruti ili okretni nosač.
Prednji dio solarnog panela trebao bi biti okrenut prema jugu ili jugozapadu pod uglom od 40 do 60 stepeni. Prilikom instalacije moraju se uzeti u obzir vanjski faktori. Ploče ne bi trebalo da budu zaklonjene drvećem i drugim predmetima, prljavština ne sme da dospe na njih.
- Bolje je kupiti fotoćelije sa malim nedostacima. I one rade, samo što nemaju tako lijep izgled. Novi elementi su veoma skupi, montaža solarne baterije neće biti ekonomski opravdana. Ako nema posebne žurbe, bolje je naručiti ploče na eBayu, koštat će još manje. Sa otpremom i Kinom, morate biti oprezniji - velika je vjerovatnoća da dobijete neispravne dijelove.
- Fotoćelije se moraju kupiti s malom maržom, postoji velika vjerovatnoća njihovog kvara tokom instalacije, posebno ako nema iskustva u montaži takvih konstrukcija.
- Ako se elementi još ne koriste, trebali biste ih sakriti na sigurno mjesto kako biste izbjegli lomljenje lomljivih dijelova. Ne možete slagati ploče u velike hrpe - mogu puknuti.
- Prilikom prve montaže treba napraviti šablon, koji će označiti lokaciju ploča prije montaže. To olakšava mjerenje udaljenosti između elemenata prije lemljenja.
- Lemljenje je potrebno lemilom male snage, i ni u kom slučaju ne primjenjujte silu prilikom lemljenja.
- Pogodnije je koristiti aluminijske uglove za sastavljanje kućišta, drvena konstrukcija je manje pouzdana. Bolje je koristiti pleksiglas ili drugi sličan materijal kao lim na poleđini elemenata i pouzdaniji je od obojene šperploče i izgleda estetski ugodno.
- Fotonaponske panele treba postaviti na mjestima gdje će sunčeva svjetlost biti maksimalna. tokom celog dana.
Šema kućnog napajanja
Serijski lanac napajanja privatne kuće na solarni pogon je sljedeći:
- Višepanelni solarni niz, koji se nalaze na kosini krova kuće, odnosno na nosaču. Ovisno o potrošnji energije, može biti do 20 panela ili više. Baterija proizvodi jednosmjernu struju od 12 volti.
- Kontroler punjenja. Uređaj štiti baterije od preranog pražnjenja, a također ograničava napon u DC kolu. Tako kontroler štiti baterije od preopterećenja.
- pretvarač napona. Pretvara jednosmernu struju u naizmeničnu, čime se omogućava potrošnja električne energije kućnim aparatima.
- Baterije. Za privatne kuće i vikendice ugrađeno je nekoliko baterija koje ih povezuju u seriju. Služe za skladištenje energije. Energija baterija se koristi noću, kada solarne ćelije ne proizvode struju.
- brojilo struje.
Često se u privatnim kućama sistem napajanja nadopunjuje rezervnim generatorom.
Općenito, nije tako teško sastaviti solarnu bateriju vlastitim rukama. Potrebna su samo određena sredstva, strpljenje i tačnost.