DIY solárny zdroj energie. Solárna energia vo vašej domácnosti: ako si vyrobiť batériu vlastnými rukami

Na tento účel sa vyrábajú a predávajú hotové kompaktné panely vyrobené vo forme rýchlo skladaných zostáv na báze syntetickej tkaniny. V strednom Rusku môže takýto panel s rozmermi asi 30 x 40 cm poskytnúť výkon do 5 W pri napätí 12 V.

Väčšia batéria môže poskytnúť až 100 wattov elektrickej energie. Zdá sa, že to nie je tak veľa, ale stojí za to pamätať na princíp fungovania malých: v nich je celá záťaž napájaná cez pulzný menič z batérie batérií, ktoré sa nabíjajú z nízkoenergetického veterného mlyna. Takto je možné využívať výkonnejších spotrebiteľov.

Použitie podobného princípu pri stavbe domácej solárnej elektrárne ju robí výnosnejšou ako veterný mlyn: v lete svieti slnko väčšinu dňa, na rozdiel od vrtkavého a často neprítomného vetra. Z tohto dôvodu sa batérie budú môcť nabíjať počas dňa oveľa rýchlejšie a samotný solárny panel je oveľa jednoduchší na inštaláciu, ako keď vyžaduje vysoký stožiar.

Má tiež zmysel používať solárnu batériu výlučne ako núdzový zdroj energie. Napríklad, ak je v súkromnom dome nainštalovaný plynový vykurovací kotol s obehovými čerpadlami, pri vypnutom napájaní je možné ich napájať cez pulzný menič (invertor) z batérií, ktoré sú udržiavané nabité solárnou batériou, pričom vykurovací systém v prevádzke.

TV príbeh na túto tému

Stále viac ľudí sa snaží kúpiť domy, ktoré sa nachádzajú ďaleko od centier civilizácie. Existuje na to veľa dôvodov, z ktorých hlavný je pravdepodobne environmentálny. Nie je žiadnym tajomstvom, že intenzívny rozvoj priemyslu má neblahý vplyv na stav životného prostredia. No pri kúpe takéhoto domu môžete naraziť na nedostatok elektriny, bez ktorej si život v dvadsiatom prvom storočí už len ťažko vieme predstaviť.

Problém poskytovania energie do budovy, ktorá sa nachádza ďaleko od centier civilizácie, možno vyriešiť inštaláciou veterného generátora. Táto metóda však nie je ani zďaleka ideálna. Aby elektrina stačila pre celý dom, bude potrebné nainštalovať veľký veterný mlyn alebo niekoľko, ale aj v tomto prípade bude dodávka energie epizodická, v pokojnom počasí chýba.

Na zabezpečenie stability dodávok energie v domácnosti je efektívnym riešením použitie veterného generátora a solárnej batérie spolu, ale, bohužiaľ, batérie nie sú ani zďaleka lacné. Riešením týchto ťažkostí by bola výroba solárnej batérie vlastnými rukami, ktorá by bola schopná konkurovať za rovnakých podmienok továrenským, pokiaľ ide o výkon, ale zároveň je príjemné sa od nich líšiť cenou. A existuje také riešenie!

Na začiatok je potrebné definovať, čo je solárna batéria. Vo svojom jadre je to kontajner obsahujúci rad prvkov, ktoré premieňajú slnečnú energiu na elektrickú energiu. Slovo „pole“ je v tomto prípade použiteľné, pretože na vytvorenie dostatočného množstva energie potrebnej v podmienkach napájania obytnej budovy budú solárne články vyžadovať dosť pôsobivé množstvo. Vzhľadom na vysokú krehkosť prvkov sú nevyhnutne kombinované do batérie, ktorá im poskytuje ochranu pred mechanickým poškodením a spája vyrobenú energiu. Ako vidíte, v základnej štruktúre solárnej batérie nie je nič zložité, takže je celkom možné to urobiť sami.

Pred priamym pristúpením k akciám je zvyčajné vykonať hlbokú teoretickú prípravu, aby sa predišlo zbytočným ťažkostiam a nákladom v procese. Práve v tejto fáze mnohí nadšenci narážajú na prvú prekážku – takmer úplnú absenciu informácií, ktoré sú užitočné z praktického hľadiska. Je to tento jav, ktorý vytvára pritiahnutý vzhľad zložitosti solárnych panelov: keďže ich nikto nevyrába sám, potom je to ťažké. Pomocou logického myslenia však môžete dospieť k nasledujúcim záverom:

• základ účelnosti celého procesu spočíva v akvizícii solárne bunky za dostupnú cenu

• nákup nových prvkov je vylúčený z dôvodu ich vysokej ceny a obtiažnosti nákupu v požadovanom množstve.

• Chybné a poškodené solárne články je možné zakúpiť z eBay a iných zdrojov za výrazne nižšie ceny ako nové.

• chybné prvky môžu byť v daných podmienkach dobre použité.

Na základe zistení je zrejmé, že ďalším krokom v výroba solárnych batérií kúpi chybné solárne články. V našom prípade boli položky zakúpené na eBay.

Zakúpené monokryštalické solárne články boli 3x6 palcov a každý z nich vydal približne 0,5 V energie. Teda 36 takýchto článkov zapojených do série dáva celkovo asi 18V, čo je dosť na efektívne dobitie 12V batérie. Treba mať na pamäti, že takéto solárne články sú krehké a krehké, takže pravdepodobnosť ich poškodenia pri neopatrnej manipulácii je extrémne vysoká.

Pre zaistenie ochrany pred mechanickým poškodením predajca navoskoval sady po osemnástich kusoch. Na jednej strane je to účinné opatrenie na zabránenie poškodeniu počas prepravy, na druhej strane zbytočným problémom, pretože odstraňovanie vosku pravdepodobne nebude pre nikoho príjemnou a jednoduchou úlohou. Preto ak je to možné, nákup prvkov, ktoré nie sú pokryté voskom, je najlepším riešením. Ak budete venovať pozornosť zobrazeným svetelným prvkom, môžete vidieť, že majú spájkované vodiče. Aj v tomto prípade budete musieť pracovať s spájkovačkou, no ak si zaobstaráte prvky bez vodičov, bude práce mnohonásobne viac.

Zároveň bolo od iného predajcu zakúpených pár sád prvkov, ktoré neboli plnené voskom. Prišli zabalené v plastovej škatuľke s drobnými čipmi na bokoch. V našom prípade o čipy nešlo, pretože nedokázali výrazne znížiť účinnosť celého prvku. Možno však niekto zažil katastrofálnejšie následky poškodenia počas prepravy, na čo treba pamätať. Nakúpené články stačili na výrobu dvoch solárnych panelov aj s prebytkom v prípade nepredvídaného poškodenia alebo poruchy.

Samozrejme, pri výrobe solárnej batérie môžete použiť ďalšie svetelné prvky v širokej škále veľkostí a tvarov, ktoré sú dostupné u predajcov. V tomto prípade je potrebné pamätať na tri veci:

1. Svetelné prvky rovnakého typu vytvárajú rovnaké napätia bez ohľadu na veľkosť a tvar, takže ich požadovaný počet zostane rovnaký
2. Generovanie prúdu priamo súvisí s veľkosťou prvku: veľké generujú viac prúdu, malé - menej.
3. Celkový výkon solárnej batérie je určený jej napätím vynásobeným prúdom.

Ako môžete vidieť, použitie veľkých článkov pri výrobe solárnej batérie môže poskytnúť vyšší výkon, ale zároveň môže byť samotná batéria objemnejšia a ťažšia. Pri použití menších článkov sa zmenší veľkosť a hmotnosť hotovej batérie, no zároveň sa zníži aj výstupný výkon. Dôrazne sa neodporúča používať solárne články rôznych veľkostí v tej istej batérii, pretože prúd generovaný batériou bude ekvivalentný prúdu najmenšieho použitého článku.

V našom prípade zakúpené solárne články s veľkosťou 3x6 palcov generovali prúd asi 3 ampéry. Za slnečného počasia je tridsaťšesť prvkov zapojených do série schopných dodať výkon približne 60 wattov. Postava nie je mimoriadne pôsobivá, ale je to lepšie ako nič. Je potrebné vziať do úvahy, že špecifikovaný výkon sa bude generovať každý slnečný deň nabíjaním batérie. V prípade použitia elektriny na napájanie svietidiel a zariadení s nízkou spotrebou prúdu je tento výkon úplne postačujúci. Nezabudnite na veterný generátor, ktorý tiež vyrába energiu.

Po získaní solárnych článkov nie je ani zďaleka zbytočné schovávať ich pred ľudskými očami na bezpečnom mieste, chránenom pred deťmi a domácimi zvieratami, až do momentu, keď sa dajú priamo nainštalovať do solárnej batérie. Toto je životne dôležitá nevyhnutnosť vzhľadom na extrémne vysokú krehkosť prvkov a ich náchylnosť na mechanickú deformáciu.

V skutočnosti nie je puzdro na solárnu batériu nič iné ako jednoduchá plytká škatuľka. Schránka musí byť určite plytká, aby jej strany nevytvárali tiene, keď slnečné svetlo dopadne na batériu pod veľkým uhlom. 3/8 ″ preglejka a 3/4 ″ hrubé bočnice sú ako materiál vhodné. Pre lepšiu spoľahlivosť nebude zbytočné upevňovať strany dvoma spôsobmi - lepením a skrutkovaním. Pre zjednodušenie následného spájkovania prvkov je lepšie rozdeliť batériu na dve časti. Úlohu separátora plní lišta umiestnená v strede škatule.

Na tomto malom náčrte môžete vidieť rozmery v palcoch (1 palec sa rovná 2,54 cm.) solárneho poľa vyrobeného v našom prípade. Boky sú umiestnené na všetkých okrajoch a v strede batérie a majú hrúbku 3/4 palca. Tento náčrt v žiadnom prípade netvrdí, že je štandardom pri výrobe batérie, bol skôr vytvorený na základe osobných preferencií. Rozmery sú uvedené kvôli prehľadnosti, ale v zásade môžu byť, rovnako ako dizajn, odlišné. Nebojte sa experimentovať a je pravdepodobné, že batéria môže dopadnúť lepšie ako v našom prípade.

Pohľad na polovicu krytu batérie, v ktorej bude umiestnená prvá skupina solárnych článkov. Malé otvory, ktoré vidíte na bokoch, nie sú nič iné ako vetracie otvory. Sú navrhnuté tak, aby odstraňovali vlhkosť a udržiavali vo vnútri batérie tlak ekvivalentný atmosférickému. Venujte zvláštnu pozornosť umiestneniu vetracích otvorov v spodnej časti puzdra batérie, pretože ich umiestnenie v hornej časti spôsobí prenikanie nadmernej vlhkosti zvonku. V tyči umiestnenej v strede musia byť tiež vytvorené otvory.

Ako podklady poslúžia dva narezané kusy drevovláknitých dosiek, t.j. budú na nich inštalované solárne články. Ako alternatíva k drevovláknitým doskám je vhodný akýkoľvek tenký materiál s vysokou tuhosťou a nevodivým elektrickým prúdom.

Na ochranu solárnej batérie pred agresívnymi vplyvmi klímy a prostredia sa používa plexisklo, ktoré potrebuje zakryť prednú stranu. V tomto prípade boli odrezané dva kusy, ale možno použiť jeden veľký kus. Použitie obyčajného skla sa neodporúča kvôli jeho zvýšenej krehkosti.

Tu je problém! Aby sa zabezpečilo upevnenie pomocou skrutiek, bolo rozhodnuté vyvŕtať otvory okolo okraja. Pri silnom tlaku pri vŕtaní môže dôjsť k prasknutiu plexiskla, čo sa stalo aj v našom prípade. Problém sa vyriešil vŕtaním v blízkosti nového otvoru a zlomený kus sa jednoducho prilepil.

Potom boli všetky drevené časti solárnej batérie natreté niekoľkými vrstvami farby, aby sa zvýšila ochrana konštrukcie pred vlhkosťou a vplyvmi prostredia. Maľovanie prebiehalo vo vnútri aj vonku. Farba náteru, ako aj typ sa môžu líšiť v širokom rozmedzí, v našom prípade bola použitá farba, ktorá je k dispozícii v dostatočnom množstve.

Podklady boli natierané aj obojstranne a vo viacerých vrstvách. Zvláštnu pozornosť treba venovať náteru podkladu, pretože ak je náter nekvalitný, drevo sa môže vplyvom vlhkosti začať krútiť, čo pravdepodobne povedie k poškodeniu solárnych článkov, ktoré sú na ňom nalepené.
Teraz, keď je kryt solárneho panela pripravený a vysychá, je čas začať s prípravou prvkov.
Ako už bolo spomenuté, odstraňovanie vosku z prvkov nie je príjemná úloha. Počas experimentov sa pokusom a omylom našiel účinný spôsob. Odporúčania pre nákup nenavoskovaných predmetov však zostávajú rovnaké.

Na roztavenie vosku a oddelenie prvkov od seba je potrebné solárne články namočiť do horúcej vody. V tomto prípade by sa mala vylúčiť možnosť vriacej vody, pretože násilné varenie môže poškodiť prvky a narušiť ich elektrické kontakty. Aby ste predišli nerovnomernému ohrevu, odporúča sa umiestniť prvky do studenej vody a mierne zahriať. Malo by sa zdržať vyťahovania prvkov z panvice vodičmi, pretože sa môžu zlomiť.

Táto fotografia zobrazuje konečnú verziu odstraňovača vosku. V pozadí na pravej strane je prvá nádoba určená na roztopenie vosku. Naľavo v popredí je nádoba s horúcou mydlovou vodou a napravo čistá voda. Voda vo všetkých nádobách je dosť horúca, ale pod bodom varu vody. Jednoduchý technologický postup na odstraňovanie vosku je nasledovný: roztopiť vosk v prvej nádobe, potom preniesť prvok do horúcej mydlovej vody, aby sa odstránili zvyšky vosku, a nakoniec opláchnuť čistou vodou. Po očistení od vosku musia byť prvky vysušené, preto boli položené na uterák. Treba poznamenať, že vypúšťanie mydlovej vody do kanalizácie je neprijateľné, pretože vosk po vychladnutí stvrdne a upchá ho. Výsledkom čistiaceho procesu je takmer úplné odstránenie vosku zo solárnych článkov. Zvyšný vosk nie je schopný zasahovať do spájkovania ani do prevádzky prvkov.

Solárne články sa po vyčistení sušia na uteráku. Po odstránení vosku sa prvky stali výrazne krehkejšími, čo sťažovalo ich skladovanie a manipuláciu. Odporúča sa, aby sa čistenie nevykonávalo, kým nie je potrebné inštalovať ich priamo do solárneho panelu.

Na zjednodušenie procesu montáže prvkov sa odporúča začať nakreslením mriežky na základni. Po vykreslení boli prvky položené na mriežku obrátene, aby sa mohli spájkovať. Všetkých osemnásť prvkov umiestnených v každej polovici bolo zapojených do série, potom boli polovice tiež spojené, tiež sériovým spôsobom, aby sa získalo požadované napätie

Zo začiatku sa môže zdať priľnavosť prvkov k sebe zložitá, ale časom sa to zjednoduší. Odporúča sa začať s dvoma prvkami. Vodiče jedného prvku je potrebné umiestniť tak, aby pretínali spájkovacie body druhého prvku, mali by ste sa tiež uistiť, že prvky sú nainštalované podľa označenia.
Na priame spájkovanie sa použila spájkovačka s nízkym výkonom a tyčinka s kolofónnym jadrom. Pred spájkovaním boli spájkovacie body namazané tavidlom pomocou špeciálnej ceruzky. V žiadnom prípade by ste nemali vyvíjať tlak na spájkovačku. Prvky sú také krehké, že pri malom tlaku sa môžu stať nepoužiteľnými.

Opakovanie spájkovania sa uskutočňovalo až do vytvorenia reťazca pozostávajúceho zo šiestich prvkov. Spojovacie tyče z rozbitých solárnych článkov boli prispájkované k zadnej strane prvku reťaze, ktorý bol posledný. Takéto reťazce boli tri - do siete bolo úspešne pripojených celkom 18 prvkov prvej polovice batérie.
Vzhľadom na to, že všetky tri reťaze musia byť zapojené do série, stredná reťaz bola otočená o 180 stupňov voči ostatným. Celková orientácia reťazí skončila ako správna. Ďalším krokom je prilepenie prvkov na miesto.

Implementácia solárnych článkov môže vyžadovať určitú zručnosť. Do stredu každého prvku jednej reťaze je potrebné naniesť malú kvapku tmelu na báze silikónu. Potom by ste mali reťaz otočiť lícom nahor a umiestniť solárne články podľa predtým aplikovaných značiek. Potom musíte prvky ľahko stlačiť a jemne zatlačiť do stredu, aby ste ich prilepili. Výrazné ťažkosti môžu nastať hlavne pri prevracaní pružnej reťaze, takže pár rúk navyše v tejto fáze nezaškodí.
Neodporúča sa nanášať nadmerné množstvo lepidla a lepiť prvky okolo okrajov. Je to spôsobené tým, že samotné prvky a podklad, na ktorom sú inštalované, sa pri zmene podmienok vlhkosti a teploty zdeformujú, čo môže viesť k poruche prvkov.

Takto vyzerá zložená polovica solárnej batérie. Na spojenie prvého a druhého reťazca prvkov sa použil medený opletený kábel.

Na tieto účely sú celkom vhodné špeciálne pneumatiky alebo dokonca medené drôty. Podobné spojenie je potrebné vykonať na zadnej strane. Drôt bol pripevnený k základni kvapkou tmelu.

Test prvej vyrobenej polovice batérie na slnku. Pri slabej slnečnej aktivite vyrábaná polovica generuje 9,31 V. Celkom dobré. Je čas začať vyrábať druhú polovicu batérie.

Každá polovica dokonale sedí na svojom mieste. Na upevnenie základne vo vnútri batérie boli použité 4 malé skrutky.
Drôt určený na spojenie polovíc solárneho poľa bol vedený cez otvor v centrálnej rímse a zaistený tmelom.

Každý solárny panel v systéme je potrebné napájať blokovacou diódou, ktorá musí byť zapojená do série s batériou. Je navrhnutý tak, aby zabránil vybitiu batérie cez batériu. Použitá dióda je 3,3A Schottkyho dióda, ktorá má oveľa nižší úbytok napätia ako bežné diódy, čím sa minimalizuje strata výkonu na dióde. Sada dvadsiatich piatich značkových diód 31DQ03 bola zakúpená len za pár dolárov na eBay.
Na základe technických charakteristík diód je najlepším miestom na ich umiestnenie vnútro batérie. Je to spôsobené závislosťou poklesu napätia diódy od teploty. Keďže teplota vo vnútri batérie bude vyššia ako okolitá, účinnosť diódy sa zvýši. Na upevnenie diódy bol použitý tmel.

Aby sa drôty dostali von, bola v spodnej časti solárneho panelu vyvŕtaná diera. Drôty je lepšie zviazať do uzla a zaistiť tmelom, aby nedošlo k ich následnému ťahaniu.
Pred inštaláciou ochrany z plexiskla je nevyhnutné nechať tmel zaschnúť. Silikónové výpary môžu vytvoriť film na vnútornej strane plexiskla, ak silikón nenecháte zaschnúť na vzduchu.

Na výstupný vodič solárneho poľa bol pripojený dvojkolíkový konektor, ktorého zásuvka bude v budúcnosti pripojená k regulátoru nabíjania batérie používaného pre veternú turbínu. Výsledkom je, že solárna batéria a veterný generátor budú môcť pracovať paralelne.

Takto vyzerá finálna verzia solárneho panelu s nainštalovanou obrazovkou. Neponáhľajte sa s utesnením spojov plexiskla pred vykonaním úplného testu výkonu batérie. Môže sa stať, že na jednom z článkov sa uvoľnil kontakt a na odstránenie problému je potrebný prístup do vnútra batérie.

Predbežné výpočty boli opodstatnené: hotová solárna batéria na jasnom jesennom slnku vydáva 18,88 V bez zaťaženia.

Tento test bol vykonaný za podobných podmienok a ukazuje vynikajúci výkon batérie – 3,05A.

Solárna batéria v prevádzkových podmienkach. Pre zachovanie orientácie na slnko sa batéria niekoľkokrát denne presúva, čo samo o sebe nie je náročné. V budúcnosti je možné nainštalovať automatické sledovanie polohy slnka na oblohe.
Aké sú teda konečné náklady na batériu, ktorú sa nám podarilo vyrobiť vlastnými rukami? Vzhľadom na to, že v našej dielni sme mali kúsky dreva, drôty a ďalšie veci užitočné pri výrobe batérie, naše výpočty sa môžu mierne líšiť. Konečné náklady na solárny panel boli 105 dolárov, vrátane 74 dolárov vynaložených na nákup samotných článkov.
Súhlasím, nie je to také zlé! To je len zlomok ceny továrensky vybavenej batérie. A v tomto nie je nič zložité! Na zvýšenie výstupného výkonu je celkom možné postaviť niekoľko takýchto batérií.

Poskytovanie pohodlných životných podmienok v moderných apartmánoch a súkromných domoch sa nezaobíde bez elektrickej energie, ktorej potreba neustále rastie. S dostatočnou pravidelnosťou však rastú aj ceny za tento zdroj energie. V súlade s tým sa zvyšujú aj celkové náklady na údržbu bývania. Preto sa solárna batéria pre súkromný dom s vlastnými rukami spolu s inými alternatívnymi zdrojmi elektriny stáva čoraz dôležitejšou. Táto metóda umožňuje, aby bol objekt nevolatilný pri neustálom zvyšovaní cien a výpadkoch elektriny.

Účinnosť solárnych panelov

Problém autonómneho napájania spotrebičov a zariadení v súkromných domoch sa už dlho zvažuje. Jednou z možností alternatívnej výživy sa stala solárna energia, ktorá v moderných podmienkach našla široké uplatnenie v praxi. Jediným faktorom, ktorý vyvoláva pochybnosti a spory, je účinnosť solárnych panelov, ktorá nie vždy spĺňa očakávania.

Prevádzka solárnych panelov priamo závisí od množstva slnečnej energie. Batérie tak budú najúčinnejšie v regiónoch, kde prevládajú slnečné dni. Dokonca aj v najideálnejšom scenári je účinnosť batérií iba 40% a v reálnych podmienkach je toto číslo oveľa nižšie. Ďalšou podmienkou bežnej prevádzky je dostupnosť významných plôch pre inštaláciu autonómnych solárnych systémov. Ak to nie je vážny problém pre vidiecky dom, majitelia bytov musia vyriešiť mnoho ďalších technických problémov.

Zariadenie a princíp činnosti

Solárne články sú založené na schopnosti solárnych článkov premieňať slnečnú energiu na elektrickú energiu. Všetky spolu sú zostavené vo forme viacbunkového poľa spojeného do spoločného systému. Pôsobením slnečnej energie sa každý článok zmení na zdroj elektrického prúdu, ktorý sa zhromažďuje a ukladá do batérií. Rozmery celkovej plochy takéhoto poľa priamo ovplyvňujú výkon celého zariadenia. To znamená, že s nárastom počtu fotobuniek sa zodpovedajúcim spôsobom zvyšuje množstvo vyrobenej elektriny.

To neznamená, že potrebné množstvo elektriny možno vyrobiť len na veľmi veľkých plochách. Existuje veľa malých domácich spotrebičov, ktoré využívajú solárnu energiu – kalkulačky, baterky a iné zariadenia.

V moderných vidieckych domoch sú osvetľovacie zariadenia na solárny pohon čoraz obľúbenejšie. Záhradné chodníky, terasy a ďalšie potrebné miesta sú osvetlené týmito jednoduchými a ekonomickými zariadeniami. V noci sa využíva elektrina uložená cez deň, keď svieti slnko. Použitie úsporných svietidiel vám umožňuje minúť nahromadenú elektrinu po dlhú dobu. Riešenie hlavných problémov zásobovania energiou sa uskutočňuje pomocou iných, výkonnejších systémov, ktoré umožňujú výrobu dostatočného množstva elektriny.

Hlavné typy solárnych panelov

Skôr ako začnete vyrábať vlastné solárne panely, odporúča sa, aby ste sa oboznámili s ich hlavnými typmi, aby ste si vybrali najvhodnejšiu možnosť pre seba.

Všetky konvertory solárnej energie sú rozdelené na film a kremík v súlade s ich zariadením a konštrukčnými vlastnosťami. Prvú možnosť predstavujú tenkovrstvové batérie, kde sú meniče vyrobené vo forme filmu vyrobeného špeciálnou technológiou. Tieto štruktúry sú tiež známe ako polymérne. Môžu byť inštalované na akomkoľvek dostupnom mieste, vyžadujú však veľa miesta a majú nízku účinnosť. Aj stredná oblačnosť dokáže naraz znížiť účinnosť filmových zariadení o 20 %.

Silikónové batérie sú zastúpené tromi typmi:

• . Konštrukcia pozostáva z mnohých článkov so zabudovanými kremíkovými meničmi. Sú spojené a vyplnené silikónom. Jednoduché použitie, ľahké, flexibilné, vodeodolné. Aby sa však zabezpečila efektívna prevádzka takýchto batérií, je potrebné ich vystavenie priamemu slnečnému žiareniu. Napriek pomerne vysokej účinnosti – až 22 %, môže s nástupom oblačnosti výrazne klesnúť alebo úplne zastaviť výroba elektriny.
• . Oproti monokryštalickým majú v článkoch umiestnených viac meničov. Ich inštalácia sa vykonáva v rôznych smeroch, čo výrazne zvyšuje efektivitu práce aj pri slabom osvetlení. Tieto batérie sú najpoužívanejšie najmä v mestských oblastiach.
• Amorfný. Majú nízku účinnosť - iba 6%. Sú však považované za veľmi sľubné, kvôli schopnosti absorbovať svetelný tok mnohonásobne viac ako prvé dva typy.

Všetky uvažované typy solárnych článkov sú vyrábané v továrni, takže ich cena je stále veľmi vysoká. V tomto ohľade sa môžete pokúsiť vyrobiť solárnu batériu sami pomocou lacných materiálov.

Výber materiálov a dielov na výrobu solárnej batérie

Keďže vysoké náklady na autonómne zdroje solárnej energie ich robia neprístupnými pre široké použitie, domáci remeselníci sa môžu pokúsiť zorganizovať výrobu solárnych panelov vlastnými rukami z improvizovaných materiálov. Malo by sa pamätať na to, že pri výrobe batérie nie je možné robiť iba improvizované materiály. Určite si budete musieť kúpiť továrenské diely, aj keď nie nové.

Konštrukcia meniča slnečnej energie zahŕňa niekoľko základných prvkov. V prvom rade ide o batériu určitého typu, o ktorej už bola reč vyššie. Nasleduje ovládač batérie, ktorý prijímaným elektrickým prúdom riadi úroveň nabitia batérií. Ďalším prvkom sú batérie, ktoré uchovávajú elektrickú energiu. Bezpodmienečne budete musieť previesť jednosmerný prúd na striedavý prúd. Všetky domáce spotrebiče s napätím 220 voltov tak budú môcť normálne fungovať.

Každý z týchto prvkov je možné voľne zakúpiť na trhu s elektronikou. Ak existujú určité teoretické znalosti a praktické zručnosti, väčšina z nich môže byť zostavená samostatne podľa štandardných schém vrátane regulátora solárnej batérie. Aby ste mohli vypočítať výkon meniča, musíte vedieť, na aký účel bude použitý. Môže ísť len o osvetlenie alebo vykurovanie, ako aj o plné zabezpečenie potrieb zariadenia. V tomto ohľade sa vyberú materiály a komponenty.

Pri výrobe solárnej batérie vlastnými rukami sa musíte rozhodnúť nielen o sile, ale aj o prevádzkovom napätí siete. Faktom je, že solárne siete môžu fungovať na jednosmerný alebo striedavý prúd. Druhá možnosť sa považuje za vhodnejšiu, pretože umožňuje distribúciu elektriny spotrebiteľom na vzdialenosť viac ako 15 metrov. Pri použití polykryštalických batérií môžete z jedného štvorcového metra získať v priemere asi 120 wattov za hodinu. To znamená, že na získanie 300 kW za mesiac budú potrebné solárne panely s celkovou plochou 20 m2. Toľko minie bežná 3-4 členná rodina.

Solárne panely sa používajú v súkromných domoch a letných chatách, z ktorých každý obsahuje 36 prvkov. Výkon jedného panelu je cca 65W. V malom súkromnom dome alebo vidieckom dome stačí 15 panelov, ktoré sú schopné generovať elektrickú energiu až do 5 kW za hodinu. Po vykonaní predbežných výpočtov si môžete zakúpiť konvertorové dosky. Je prijateľné zakúpiť poškodené články s malými chybami, ktoré ovplyvňujú iba vzhľad batérie. V prevádzkovom stave je každý prvok schopný dodávať približne 19 V.

Výroba solárnych panelov

Po príprave všetkých materiálov a dielov môžete začať s montážou meničov. Pri spájkovaní prvkov je potrebné zabezpečiť medzi nimi dilatačnú medzeru do 5 mm. Spájkovanie by malo byť veľmi opatrné a opatrné. Napríklad, ak dosky nie sú zapojené, bude potrebné ich prispájkovať ručne. Na prácu potrebujete 60-wattovú spájkovačku, ku ktorej je sériovo pripojená bežná 100-wattová žiarovka.

Všetky dosky sú postupne navzájom spájkované. Dosky sa vyznačujú zvýšenou krehkosťou, preto sa odporúča ich spájkovanie pomocou rámu. Pri odspájkovaní sa do obvodu vkladajú diódy spolu s fotografickými platňami, ktoré chránia fotobunky pred vybitím pri znížení intenzity svetla alebo úplnej tme. Za týmto účelom sú polovice panelu kombinované do spoločnej zbernice, ktorá je zase na výstupe do svorkovnice, vďaka čomu je vytvorený stred. Rovnaké diódy chránia batérie pred vybitím v noci.

Jednou z hlavných podmienok efektívnej prevádzky batérií je kvalitné spájkovanie všetkých bodov a uzlov. Pred inštaláciou podkladu je potrebné tieto miesta otestovať. Na výstup prúdu sa odporúča použiť vodiče s malým prierezom, napríklad reproduktorový kábel v silikónovej izolácii. Všetky vodiče sú zaistené tmelom. Potom sa vyberie materiál pre povrch, na ktorý budú dosky pripevnené. Najvhodnejšie vlastnosti sú sklo, ktoré prepúšťa svetlo oveľa lepšie ako uhličitan alebo plexisklo.

Pri výrobe solárnej batérie z improvizovaných prostriedkov sa musíte o krabicu postarať. Zvyčajne je krabica vyrobená z dreveného trámu alebo hliníkového rohu, po ktorom sa na tmel umiestni sklo. Tmel by mal vyplniť všetky hrbole a potom úplne vyschnúť. Vďaka tomu sa dovnútra nedostane prach a fotografické platne sa počas prevádzky neznečistia.

Ďalej sa na sklo inštaluje list so spájkovanými fotobunkami. Dá sa upevniť mnohými spôsobmi, avšak za najlepšie možnosti sa považuje transparentný epoxid alebo tmel. Epoxidová živica rovnomerne pokrýva celý povrch skla, potom sú na ňom inštalované prevodníky. Pri použití tmelu sa upevnenie vykonáva pomocou bodov v strede každého prvku. Na konci montáže by sa malo získať zapečatené puzdro, v ktorom je umiestnená solárna batéria. Hotové zariadenie bude produkovať približne 18-19 voltov, čo je dosť na nabíjanie batérie pri 12 voltoch.

Možnosť vykurovania domu

Po zložení podomácky vyrobenej solárnej batérie ju určite bude chcieť každý majiteľ otestovať v akcii. Najdôležitejším problémom je vykurovanie domu, preto sa v prvom rade preverujú možnosti vykurovania solárnou energiou.

Na vykurovanie sa používajú slnečné kolektory. Pomocou vákuového kolektora sa slnečné svetlo premieňa na teplo. Tenké sklenené trubice sú naplnené kvapalinou, ktorá sa zohrieva slnkom a odovzdáva teplo vode umiestnenej v zásobníku. V našom prípade táto metóda nie je vhodná, keďže hovoríme výlučne o premene slnečnej energie na elektrickú energiu.

Všetko závisí od výkonu použitého zariadenia. V každom prípade väčšina prijatej energie sa minie na ohrev vody v bojleri. Ak sa 100 litrov vody zohreje na 70-80 stupňov, bude to trvať asi 4 hodiny. Spotreba elektriny vodným bojlerom s vykurovacími telesami 2 kW bude 8 kW. Pri výrobe elektriny 5 kW za hodinu nebudú žiadne problémy. Avšak s plochou batérie menšou ako 10 m2 je vykurovanie súkromného domu s ich pomocou nemožné.

Zhoršovanie životného prostredia, zdražovanie energií, túžba po autonómii a nezávislosti od výstrelkov štátnikov – to je len niekoľko faktorov, ktoré nútia tých najotrlejších obyvateľov obracať svoje zasnené pohľady na alternatívne zdroje energie. Pre väčšinu našich krajanov zostávajú myšlienky o „zelenej“ energii pevnou myšlienkou – vysoké ceny zariadení ovplyvňujú av dôsledku toho aj nerentabilnosť myšlienky. Ale koniec koncov, nikto nezakazuje vytvoriť inštaláciu na získanie bezplatnej energie na vlastnú päsť! Dnes budeme hovoriť o tom, ako postaviť solárnu batériu vlastnými rukami a zvážiť vyhliadky na jej použitie v každodennom živote.

Solárna batéria: čo to je

Myšlienka premeny slnečného žiarenia na elektrickú energiu horí ľudstvo už od 30. rokov minulého storočia. Práve vtedy vedci z Akadémie vied ZSSR oznámili vytvorenie polovodičových kryštálov medi a tália, v ktorých pôsobením svetelných lúčov začal prúdiť elektrický prúd. Dnes je tento jav známy ako fotoelektrický efekt a je široko používaný ako v solárnych elektrárňach, tak aj v rôznych senzoroch.

Prvé solárne panely sú známe už od 50. rokov minulého storočia.

Prúdová sila jednej fotobunky sa meria v mikroampéroch, preto, aby sa získal nejaký významný elektrický výkon, sú spojené do blokov. Mnohé z týchto modulov tvoria základ solárnej batérie (SB), ktorú možno použiť na pripojenie rôznych elektronických zariadení. Ak hovoríme o hotovom zariadení, ktoré je možné inštalovať vonku, potom je správnejšie hovoriť o solárnom paneli (SP) s dizajnom, ktorý chráni montáž fotovoltaických modulov pred vonkajšími faktormi.

Treba povedať, že účinnosť prvých elektrických solárnych systémov nedosahovala ani 10 % – ako nedostatky polovodičovej technológie, tak aj fatálne straty spojené s odrazom, rozptylom či absorpciou ovplyvneného svetelného toku. Desaťročia tvrdej práce vedcov sa vyplatili a dnes dosahuje účinnosť najmodernejších solárnych panelov 26 %. Čo sa týka sľubného vývoja, tu je to ešte vyššie – až 46 %! Samozrejme, pozorný čitateľ môže namietať, že iné elektrocentrály pracujú s energetickou účinnosťou 95 – 98 %. Napriek tomu by sme nemali zabúdať, že hovoríme o úplne bezplatnej energii, ktorej hodnota za slnečného dňa presahuje 100 wattov na meter štvorcový. m zemského povrchu za sekundu.

Moderné solárne panely vyrábajú elektrinu v priemyselnom meradle

Elektrina získaná pomocou solárnych panelov sa dá využiť podobne ako v klasických elektrárňach - na napájanie rôznych elektronických zariadení, osvetlenia, kúrenia a pod. Jediný rozdiel je v tom, že výstup fotoelektronického modulu má konštantný, nie striedavý prúd, je vlastne výhodou. Ide o to, že akýkoľvek solárny systém funguje iba počas denného svetla a jeho výkon veľmi závisí od výšky slnka nad obzorom. Keďže SB nemôže pracovať v noci, elektrina sa musí skladovať v batériách a všetky sú len zdrojmi jednosmerného prúdu.

Zariadenie a princíp činnosti

Princíp činnosti elektrickej batérie je založený na takých fyzikálnych javoch, ako je polovodivosť a fotoelektrický efekt. Srdcom každého solárneho článku sú polovodiče, ktorých atómy nemajú elektróny (vodivosť typu p), alebo ich majú nadbytok (typ n). Inými slovami, používa sa dvojvrstvová štruktúra s n-vrstvou ako katódou a p-vrstvou ako anódou. Keďže prídržné sily „extra“ elektród v n-vrstve sú oslabené (atómy na ne nemajú dostatok energie), pri bombardovaní svetelnými fotónmi sa ľahko vymrštia zo svojich miest. Ďalej sa elektróny presúvajú do voľných "dier" p-vrstvy a cez pripojenú elektrickú záťaž (alebo batériu) sa vracajú ku katóde - takto prúdi elektrický prúd vyvolaný tokom slnečného žiarenia.

Premena slnečnej energie na elektrickú energiu je možná vďaka fotoelektrickému efektu, ktorý Einstein opísal vo svojich prácach.

Ako bolo uvedené vyššie, energia z jednej fotobunky je extrémne malá, takže sú spojené do modulov. Zapojením niekoľkých takýchto blokov do série sa zvýši napätie batérie a paralelne sa zvýši prúd. Pri znalosti elektrických parametrov jedného článku je teda možné zostaviť batériu požadovaného výkonu.

Elektrinu prijatú zo solárnej batérie je možné ukladať do batérií a po prevedení na napätie 220 V ju použiť na napájanie bežných domácich spotrebičov.

Na ochranu pred atmosférickým pôsobením sú polovodičové moduly inštalované v pevnom ráme a pokryté sklom so zvýšenou priepustnosťou svetla. Keďže solárnu energiu je možné využívať len počas denného svetla, batérie slúžia na jej akumuláciu – ich nabitie môžete míňať podľa potreby. Invertory slúžia na zvýšenie napätia a jeho prispôsobenie potrebám domácich spotrebičov.

Video: ako funguje solárny panel

Klasifikácia fotovoltických modulov

Výroba solárnych panelov dnes prebieha dvoma paralelnými spôsobmi. Na trhu sú na jednej strane fotovoltické moduly na báze kremíka a na druhej strane filmové moduly vytvorené pomocou prvkov vzácnych zemín, moderných polymérov a organických polovodičov.

Dnes populárne kremíkové solárne články sú rozdelené do niekoľkých typov:

• monokryštalický;
• polykryštalický;
• amorfný.

Na použitie v domácich solárnych paneloch je najlepšie použiť moduly z polykryštalického kremíka. Hoci účinnosť týchto prvkov je nižšia ako účinnosť monokryštálových prvkov, ich výkon nie je tak výrazne ovplyvnený povrchovou kontamináciou, nízkou oblačnosťou alebo uhlom dopadu slnečného žiarenia.

Nie je ťažké rozlíšiť polykryštalické kremíkové moduly od monokryštalických - prvé majú svetlejší modrý odtieň s výraznými „mrazivými“ vzormi na povrchu. Typ fotovoltických platní sa navyše dá určiť podľa ich tvaru – monokryštál má zaoblené hrany, pričom jeho najbližším konkurentom (polykryštál) je výrazný obdĺžnik.

Čo sa týka batérií vyrobených z amorfného kremíka, tie sú ešte menej závislé od poveternostných podmienok a pre svoju flexibilitu prakticky nepodliehajú riziku poškodenia pri montáži. Ich použitie na vlastné účely je však obmedzené tak pomerne nízkou hustotou výkonu na 1 meter štvorcový plochy, ako aj vysokou cenou.

Silikónové solárne články sú najbežnejšou triedou elektrických fotoplatní, takže sa najčastejšie používajú na výrobu domácich zariadení.

Vznik filmových fotovoltaických modulov je spôsobený jednak potrebou znížiť náklady na solárne panely, jednak potrebou získať produktívnejšie a odolnejšie systémy. Dnes priemysel ovláda výrobu tenkých solárnych modulov na základe:

• telurid kadmia s účinnosťou do 12 % a cenou 1 W je o 20 – 30 % nižší ako u monokryštálov;
• selenid medi a india - účinnosť 15–20 %;
• polymérne zlúčeniny - hrúbka do 100 nm, s účinnosťou - do 6%.

Je ešte príliš skoro hovoriť o možnosti použitia filmových modulov na stavbu elektrickej solárnej stanice vlastnými rukami. Napriek dostupným nákladom sa len niekoľko spoločností zaoberá výrobou telurid-kadmiových, polymérových a meď-indiových fotočlánkov.

Takéto výhody filmových fotobuniek, ako je vysoká účinnosť a mechanická pevnosť, nám umožňujú s plnou istotou povedať, že sú budúcnosťou solárnej energie.

Aj keď v predaji nájdete batérie vytvorené pomocou filmovej technológie, väčšinou sú prezentované vo forme hotových výrobkov. Zaujímajú nás aj jednotlivé moduly, z ktorých si môžete postaviť lacný podomácky vyrobený solárny panel - na trhu je ich stále nedostatok.

Súhrnné údaje o účinnosti solárnych článkov, ktoré sa vyrábajú v priemysle, sú uvedené v tabuľke.

Tabuľka: Účinnosť moderných solárnych panelov

Kde zoženiem fotobunky a dajú sa nahradiť niečím iným

Kúpiť monokryštalické alebo polykryštalické doštičky vhodné na zostavenie solárneho panelu dnes nie je problém. Otázkou je, že samotná myšlienka domáceho generátora bezplatnej elektriny znamená výsledok, ktorý bude oveľa lacnejší ako továrenský náprotivok. Ak si kúpite fotovoltické moduly na mieste, tak veľa neušetríte.

Na zahraničných obchodných podlahách sú solárne články prezentované v širokom sortimente - môžete si kúpiť jeden produkt aj súpravu všetkého potrebného na zostavenie a pripojenie solárnej batérie

Za rozumnú cenu sa solárne články dajú zohnať na zahraničných trhoviskách, ako je eBay alebo AliExpress.. Tam sú prezentované v širokom sortimente a za veľmi prijateľné ceny. Pre náš projekt sú vhodné napríklad bežné polykryštalické platne 3x6 palcov. Za ideálnych podmienok dokážu generovať elektrický prúd s napätím 0,5 V a výkonom až 3 A, teda 1,5 W elektrického výkonu.

Ak horíte túžbou čo najviac ušetriť alebo vyskúšať vlastné sily, potom nie je potrebné okamžite kupovať dobré, celé moduly - vystačíte si s neštandardnými. Všetky na rovnakom eBay alebo AliExpress nájdete sady tanierov s malými prasklinami, odštiepenými rohmi a inými chybami - takzvané produkty triedy "B". Vonkajšie poškodenie neovplyvňuje technické vlastnosti fotobuniek, čo sa nedá povedať o cene - chybné diely je možné kúpiť 2-3 krát lacnejšie ako tie, ktoré majú prezentáciu. Preto je racionálne použiť ich na testovanie technológie na ich prvom solárnom paneli.

Pri výbere fotoelektronických modulov uvidíte prvky rôznych typov a veľkostí. Nemyslite si, že čím väčší je ich povrch, tým vyššie napätie produkujú. To nie je pravda. Prvky rovnakého typu generujú rovnaké napätie bez ohľadu na veľkosť. Čo sa nedá povedať o sile prúdu - tu je rozhodujúca veľkosť.

Aj keď je možné použiť zastaranú súčiastkovú základňu ako fotobunky, otvorené diódy a tranzistory majú príliš nízke napätie a prúdovú silu - budú potrebné tisíce takýchto zariadení

Okamžite vás chcem upozorniť, že nemá zmysel hľadať analóg medzi rôznymi improvizovanými elektronickými zariadeniami. Áno, funkčný fotoelektronický modul môžete získať z výkonných diód alebo tranzistorov prevzatých zo starého rádia alebo televízora. A dokonca vyrobiť batériu spojením niekoľkých týchto prvkov do reťazca. S takýmto „solárnym panelom“ však nebude možné napájať nič výkonnejšie ako kalkulačku alebo LED baterku kvôli príliš slabým technickým vlastnostiam jedného modulu.

Princíp výpočtu výkonu batérie

Na výpočet potrebného výkonu podomácky vyrobeného elektrického solárneho systému potrebujete poznať mesačnú spotrebu elektriny. Najjednoduchšie je určiť tento parameter - množstvo spotrebovanej elektriny v kilowatthodinách je možné zobraziť na elektromere alebo zistiť pohľadom na účty, ktoré spoločnosť zaoberajúca sa predajom energie pravidelne posiela. Ak sú teda náklady napríklad 200 kWh, tak solárna batéria by mala vygenerovať asi 7 kWh elektriny za deň.

Pri výpočtoch je potrebné vziať do úvahy, že solárne panely vyrábajú elektrickú energiu iba počas denného svetla a ich výkon závisí od uhla Slnka nad horizontom a poveternostných podmienok. V priemere až 70 % z celkového množstva energie vzniká od 9:00 do 16:00 a v prípade aj miernej oblačnosti alebo oparu výkon panelov klesne 2–3 krát. Ak je obloha pokrytá pevnými mrakmi, potom v najlepšom prípade môžete získať 5-7% maximálnej kapacity slnečnej sústavy.

Podľa grafu energetickej účinnosti solárnej batérie je vidieť, že hlavný podiel vyrobenej energie pripadá na čas od 9 do 16 hodín.

Vzhľadom na všetko uvedené sa dá vypočítať, že na výrobu 7 kWh energie za ideálnych podmienok potrebujete pole panelov s výkonom aspoň 1 kW. Ak vezmeme do úvahy pokles produktivity spojený so zmenou uhla dopadu lúčov, poveternostnými faktormi, ako aj stratami v batériách a meničoch energie, potom sa toto číslo musí zvýšiť aspoň o 50-70 percent. Ak vezmeme do úvahy horný indikátor, potom pre tento príklad bude potrebný solárny panel s výkonom 1,7 kW.

Ďalší výpočet závisí od toho, ktoré fotobunky budú použité. Vezmime si napríklad vyššie spomínané 3˝×6˝ polykryštalické články (plocha 0,0046 m2) s napätím 5 V a prúdom do 3 A. Na zhromaždenie poľa fotovoltaických článkov s výstupným napätím 12 V a prúd 1 700 W / 12 V = 141 A, budete musieť zapojiť 24 prvkov za sebou (sériové zapojenie umožňuje sčítať napätie) a použiť 141 A / 3 A = 47 takýchto radov (1 128 dosiek) . Plocha batérie s najhustejším položením bude 1128 x 0,0046 = 5,2 m2. m

Na akumuláciu a transformáciu slnečnej energie na zvyčajných 220 voltov budete potrebovať rad batérií, regulátor nabíjania a zvyšovací invertor.

Na akumuláciu elektriny slúžia batérie s napätím 12 V, 24 V alebo 48 V a ich kapacita by mala stačiť na to, aby poňali rovnakých 7 kWh energie. Ak zoberiete bežné 12-voltové olovené batérie (zďaleka nie najlepšia možnosť), ich kapacita by mala byť aspoň 7 000 Wh / 12 V = 583 Ah, teda tri veľké batérie, každá po 200 ampérhodín. Treba mať na pamäti, že účinnosť batérií nie je väčšia ako 80% a tiež, že pri premene napätia meničom na 220 V sa stratí 15 až 20% energie. Preto si budete musieť dokúpiť aspoň jednu ďalšiu rovnakú batériu, aby ste kompenzovali všetky straty.

Na otázku možnosti využitia elektrických solárnych panelov na vykurovanie

Ako ste si už mohli všimnúť, slovné spojenie „solárna batéria“ alebo „solárny panel“ sa neustále spomína v súvislosti s elektrickým zariadením. Nebolo to náhodou, keďže podobne sa často nazývajú aj iné solárne panely či batérie – geokolektory.

Niekoľko solárnych kolektorov bude vedieť zabezpečiť domu teplú vodu a prevziať časť nákladov na vykurovanie

Schopnosť priamo premieňať energiu slnečného žiarenia priamo na teplo môže výrazne zvýšiť produktivitu takýchto zariadení. Moderné geokolektory so selektívnym povlakom vákuových trubíc majú teda účinnosť 70–80 % a možno ich použiť ako v systémoch zásobovania teplou vodou, tak aj na vykurovanie priestorov.

Konštrukcia solárneho kolektora s vákuovými trubicami minimalizuje prenos tepla do vonkajšieho prostredia

Keď sa vrátime k otázke, či je možné použiť elektrický solárny panel na napájanie vykurovacích zariadení, zvážme, koľko tepla je potrebné napríklad pre dom s rozlohou 70 metrov štvorcových. metrov. Na základe štandardných odporúčaní 100 W tepla na 1 m2. m plochy miestnosti dostaneme cenu 7 kW energie za hodinu alebo približne 70 kWh za deň (vykurovacie zariadenia predsa nebudú stále zapnuté).

To znamená 10 vlastných batérií s celkovou plochou 52 m2. Predstavte si kolos, povedzme, 4 m široký a viac ako 13 m dlhý, ako aj blok 12-voltových batérií s celkovou kapacitou 7200 ampérhodín? Takýto systém ani nebude schopný dosiahnuť sebestačnosť pred vyčerpaním životnosti batérie. Ako vidíte, je ešte príliš skoro hovoriť o vhodnosti použitia solárnych panelov na účely vykurovania.

Výber miesta pre inštaláciu elektrického solárneho panelu

Vo fáze návrhu je potrebné vybrať miesto, kde bude solárny panel inštalovaný. Môže to byť buď strecha orientovaná na juh, alebo otvorená plocha na vidieckom pozemku. To druhé je, samozrejme, vhodnejšie z niekoľkých dôvodov:

• solárny panel inštalovaný v spodnej časti sa ľahšie udržiava;
• na zemi je ľahšie namontovať rotačné zariadenie;
• dodatočné zaťaženie strechy a jej poškodenie pri montáži solárneho systému je vylúčené.

Miesto inštalácie elektrického panelu musí byť otvorené slnečnému žiareniu počas denných hodín, takže v blízkosti by nemali byť stromy alebo budovy, ktorých tieň by mohol dopadať na jeho povrch.

Pri výbere miesta na inštaláciu solárneho systému určite počítajte s možnosťou tienenia solárnych panelov okolitými predmetmi.

Druhá okolnosť, ktorá nás núti hľadať takéto miesto pred montážou solárnej batérie, súvisí s určením rozmerov panelu. Zložením zariadenia vlastnými rukami môžeme byť celkom flexibilní pri výbere jeho rozmerov. Vďaka tomu môžete získať inštaláciu, ktorá dokonale zapadne do exteriéru.

Začnime vyrábať solárnu batériu vlastnými rukami

Po vykonaní všetkých potrebných výpočtov a rozhodnutí o mieste inštalácie solárnej batérie môžete začať s jej výrobou.

Čo bude potrebné v práci

Okrem zakúpených solárnych článkov budete pri stavbe elektrického solárneho panelu potrebovať nasledujúce materiály:

• medený lankový drôt;
• spájka;
• špeciálne pneumatiky na pripojenie výstupov fotobuniek;
• Schottkyho diódy, navrhnuté pre maximálny prúd jedného článku;
• spájka;
• drevené lamely alebo hliníkové rohy;
• preglejka alebo OSB;
• Drevovláknitá doska alebo iný pevný listový dielektrický materiál;
• plexisklo (môžete použiť polykarbonát, antireflexné ultračíre sklo alebo okenné sklo absorbujúce IR s hrúbkou minimálne 4 mm);
• silikónový tmel;
• samorezné skrutky;
• antibakteriálna impregnácia dreva;
• Olejová farba.

Pri výbere skla pre solárny panel by ste mali zvoliť triedy absorbujúce IR s maximálnou priepustnosťou svetla a minimálnym odrazom svetla.

Ak chcete pracovať, potrebujete tento jednoduchý nástroj:

• spájkovačka;
• píla na železo alebo skladačka;
• sada skrutkovačov alebo skrutkovača;
• štetce.

Ak bude pod solárny panel zabudovaný ďalší držiak alebo otočná podpera, potom by sa mal zoznam materiálov a nástrojov doplniť dreveným trámom alebo kovovými rohmi, oceľovou tyčou, zváračkou atď. Pri inštalácii solárneho panelu na zem, miesto môže byť vybetónované alebo vydláždené.

Pokyny pre postup prác

Ako príklad uvažujme proces výstavby elektrického solárneho systému z vyššie uvažovaných solárnych článkov 3x6 palcov s napätím 0,5 V a prúdom do 3A. Na nabíjanie 12-voltovej batérie je potrebné, aby naša batéria „vydala“ najmenej 18 V, to znamená, že je potrebných 36 dosiek. Montáž by sa mala vykonávať postupne, inak sa nedá vyhnúť chybám v práci. Malo by sa pamätať na to, že akékoľvek zmeny, ako aj nadmerná manipulácia s fotobunkami ich môžu poškodiť - tieto zariadenia sa vyznačujú zvýšenou krehkosťou.

Na výrobu plnohodnotnej solárnej batérie budete potrebovať niekoľko desiatok fotobuniek.

Výroba puzdra

Puzdro na solárnu batériu je plochá krabica uzavretá preglejkou na jednej strane a priehľadným sklom na druhej strane. Na výrobu rámu môžete použiť hliníkové rohy aj drevené lamely. S druhou možnosťou sa pracuje jednoduchšie, preto pri výrobe prvého panelu odporúčame zvoliť si ho.

Pri začatí výstavby solárneho panelu urobte malý výkres - v budúcnosti to pomôže ušetriť čas a vyhnúť sa chybám s rozmermi

Z koľajníc s prierezom 20x20 mm je zostavený obdĺžnikový rám s vonkajšími rozmermi 118x58 cm, vystužený jedným priečnikom.

Puzdro na solárnu batériu je drevený štít so stranami vysokými maximálne 2 cm - v tomto prípade nebudú zakrývať fotobunky

Vetracie zariadenia sú vyvŕtané v spodných koncoch krytu, ako aj v dištančnej tyči. Budú komunikovať vnútornú dutinu s atmosférou, takže sa sklo nebude zvnútra zahmlievať. Potom sa z plexiskla vyreže obdĺžnik zodpovedajúci vonkajším rozmerom rámu.

Otvory vytvorené v koľajniciach slúžia na vetranie vnútorného priestoru panelu

Zadná strana krabice je obšitá preglejkou alebo OSB. Karoséria je ošetrená antiseptikom a natretá olejovou farbou.

Na ochranu dreveného puzdra pred poveternostnými vplyvmi je natreté olejovou farbou.

Podľa veľkosti vnútorných dutín tela sú vyrezané 2 substráty pre fotobunky. Ich použitie pri inštalácii dosiek nielen uľahčí prácu, ale aj zníži riziko poškodenia krehkého skla. Pre substráty môžete použiť akýkoľvek hustý materiál - drevovláknitú dosku, textolit atď. Hlavná vec je, že nevedie elektrický prúd a dobre odoláva teplu.

Ako substrát pre fotobunky možno použiť akékoľvek vhodné dielektrikum, napríklad perforované drevovláknité dosky

Montáž dosky

Montáž dosiek začína vybalením. Často sa kvôli bezpečnosti fotobuniek zhromažďujú v stohu a plnia parafínom. V tomto prípade sú výrobky ponorené do nádoby s vodou a zahrievané vo vodnom kúpeli. Po roztavení parafínu by sa dosky mali od seba oddeliť a dobre vysušiť.

Odstránenie vosku z platničky sa najlepšie vykonáva vo vodnom kúpeli. Metóda znázornená na obrázku sa neosvedčila práve najlepšie - pri varení sa dosky začnú chvieť a narážajú do seba

Fotobunky sú rozložené na podklade tak, aby ich vývody smerovali správnym smerom. V našom prípade je všetkých 36 dosiek zapojených do série - to nám umožní „získať“ potrebných 18 V. Pre ľahkú inštaláciu je potrebné prispájkovať 6 dosiek a získať tak 6 samostatných reťazí.

Pred spájkovaním sa fotobunky rozložia do reťazí požadovanej dĺžky.

Vďaka znalosti princípu tvarovania solárnych panelov si môžete ľahko zvoliť požadovanú intenzitu napätia a prúdu. Všetko je veľmi jednoduché: najprv sa zostaví skupina sériovo zapojených dosiek, ktoré poskytnú požadované napätie. Potom sa jednotlivé bloky zapoja paralelne - v tomto prípade sa spočíta ich aktuálna sila. Takto môžete získať panel akéhokoľvek výkonu.

Spájka sa nanáša na vodivé cesty fotobuniek a diely sa navzájom spájajú pomocou spájkovačky s nízkym výkonom.

Pri kúpe lacnejších fotovoltických článkov bez vývodov sa pripravte na náročnú prácu pri spájkovaní vodičov

Po zozbieraní všetkých šiestich skupín sa musí do stredu každej platne naniesť kvapka silikónového tmelu. Šnúry fotobunky sa potom rozvinú a opatrne prilepia k podkladu.

Na upevnenie fotobuniek na podklad použite silikónový tmel alebo lepidlo na gumu.

Ku kladnému pólu každej reťaze je prispájkovaná Schottkyho dióda - v noci alebo pri veľkej oblačnosti ochráni batériu pred vybitím cez panel. Pomocou špeciálnej zbernice alebo medeného opletu sú jednotlivé bloky spojené do jedného obvodu.

V schéme elektrického zapojenia sú prvky solárneho panelu zakrúžkované bodkovanou čiarou

Pri sériovom zapojení musí byť kladný výstup pripojený k zápornému kontaktu a pri paralelnom zapojení k rovnakému kontaktu.

Inštalácia dosiek v tele

Fotobunky namontované na podklade sú umiestnené v puzdre a pripevnené k preglejke pomocou samorezných skrutiek. Jednotlivé časti solárnej batérie sú navzájom spojené medeným vodičom. Dá sa prejsť cez jeden z vetracích otvorov v priečnom nosníku - takže pri inštalácii skla nebude dochádzať k rušeniu.

Viacžilový kábel je prispájkovaný na „plus“ a „mínus“, ktorý je vyvedený cez otvor v spodnej časti puzdra - bude potrebné pripojiť panel k batérii. Aby sa zabránilo poškodeniu dosiek, kábel je pevne pripevnený k drevenému rámu.

Po inštalácii dosiek sú všetky sklopné prvky upevnené horúcim lepidlom alebo tmelom.

Zhora je solárna batéria pokrytá doskou z plexiskla, ktorá je upevnená rohmi alebo samoreznými skrutkami. Na ochranu fotobuniek pred vlhkosťou je medzi rám a sklo nanesená vrstva silikónového tmelu. Z tohto hľadiska možno zostavu považovať za kompletnú - solárnu batériu môžete vziať na strechu a pripojiť ju k spotrebiteľom.

Po položení a upevnení skleneného krytu je solárny panel pripravený na prevádzku.

Účinnosť solárnej batérie závisí od jej orientácie k slnku – maximálny výkon sa dosiahne, keď slnečné lúče dopadajú v pravom uhle. Pre zvýšenie produktivity inštalácie je umiestnený na otočnom ráme. Tento dizajn je drevený alebo kovový rám namontovaný na otočnej horizontálnej osi.

Pre maximálnu účinnosť musí byť solárny panel orientovaný priamo na Slnko. Túto úlohu najlepšie zvládajú automatické inštalácie nazývané solárne sledovače.

Na otáčanie a upevnenie rámu môžete použiť buď mechanický pohon (napríklad reťazový pohon) alebo stupňovito nastaviteľnú prídržnú tyč. Najpokročilejšie rotačné zariadenia sú vybavené rotačnou jednotkou vo vertikálnej rovine a automatickým systémom sledovania Slnka. Takéto zariadenie je možné zostaviť pomocou krokových motorov a moderného mikrokontroléra, akým je napríklad Arduino.

Postaviť solárny sledovač doma je mimoriadne náročná úloha, preto si remeselníci najčastejšie vystačia s jednoduchým rámom so šikmým alebo pevným rámom.

Pripojenie solárnej batérie k autonómnemu systému napájania by sa malo vykonávať pomocou regulátora nabíjania. Toto zariadenie nielen správne rozdelí toky elektrickej energie, ale tiež zabráni hlbokému vybitiu batérie, čím sa zvýši jej životnosť. Všetky pripojenia, vrátane pripojenia 220-voltového meniča, by mali byť vykonané medenými drôtmi s prierezom najmenej 3-4 metrov štvorcových. mm - tým sa zabráni stratám ohmickej energie.

Solárny regulátor nabíjania batérie mu umožní pracovať s maximálnym prúdovým výstupom a chrániť batérie pred nadmerným vybitím.

Na záver by som vám chcel odporučiť, aby ste solárnu batériu sledovali nielen podľa indikátorov a šípok prístrojov. Uvedomte si, že špinavé sklo môže znížiť výkon zariadenia o 50 % alebo viac. Nezabudnite na pravidelné čistenie a svojpomocná inštalácia sa vám odvďačí kilowattmi úplne bezplatnej a hlavne ekologickej energie.

Video: montáž solárneho panelu svojpomocne

Dnes neexistujú žiadne prekážky pri montáži solárneho panelu vlastnými rukami. Problémy nie sú ani s kúpou fotobuniek, ani s kúpou ovládača či meniča energie. Dúfame, že tento článok bude vaším východiskovým bodom na ceste k autonómnemu domu a konečne sa pustíte do práce. Budeme čakať na vaše otázky, nápady a návrhy týkajúce sa dizajnu a vylepšovania solárnych panelov. Do skorého videnia!

Súvisiace príspevky:

Nenašli sa žiadne súvisiace záznamy.