Generator solar DIY: instrucțiuni pentru realizarea unei surse alternative de energie

Sursele alternative de energie care fac posibilă asigurarea unui spațiu de locuit cu căldură și electricitate în volumul necesar nu sunt o „plăcere” ieftină care necesită costuri financiare semnificative pentru achiziție, instalare și instalare.

Realizarea unui generator solar cu propriile mâini este mult mai ieftină și este în capacitatea multor meșteri de acasă. Să ne uităm la instrucțiuni, care descriu în mod clar toate nuanțele procesului de fabricație.

Cum funcționează un generator de energie solară?

Un generator solar este un complex de elemente semiconductoare fotovoltaice care convertesc direct energie solara la electric.

Când cuantele de lumină produse de raze lovesc placa fotografică, ele scot un electron din orbita atomică finală a elementului de lucru. Acest efect creează mulți electroni liberi, care formează un flux continuu de curent electric.

Nu este deloc necesar să asamblați imediat un complex mare, la scară largă atunci când instalați un generator solar cu propriile mâini. Puteți începe cu o unitate mică și, dacă este necesar, puteți crește volumul în viitor

Siliciul este folosit ca material activ.Este foarte eficient și oferă o eficiență de conversie fotovoltaică de 20% în funcționare normală și de până la 25% în condiții favorabile.

Datorită eficienței pronunțate a fotocelulelor de siliciu, generatoarele bazate pe acestea garantează un randament ridicat cu un volum relativ mic. Puterea unei unități care măsoară 1 metru produce 125 W pe oră, ceea ce este considerat un rezultat foarte impresionant.

Pe o parte a plachetei de siliciu se aplică un strat subțire de elemente chimice pasive - bor sau fosfor. Pe această suprafață, ca urmare a expunerii intense la lumina soarelui, are loc eliberarea activă de electroni. Folia de fosfor le ține în siguranță într-un singur loc și nu le permite să zboare separat.

Există „șine” metalice situate pe placa de lucru în sine. Pe ei sunt construiți electroni liberi, creând astfel o mișcare ordonată, adică curent electric.

Singurele dezavantaje ale plachetelor includ complexitatea și costul procesului de purificare a siliciului în sine și, pentru a evita aceste probleme, ei explorează în mod activ utilizarea alternativelor sub formă de galiu, cadmiu, indiu și diverși compuși de cupru. Cu toate acestea, până acum nu există concurenți reali pentru elementele din siliciu.

Cel mai simplu mod de a construi un convertor de energie solară în energie electrică este să cumpărați o baterie solară gata făcută și să o instalați pe acoperișul unei case sau garaj:

De ce ai nevoie pentru muncă?

Pentru fabricarea unui generator format dintr-un kit panouri solare, sunt necesare următoarele instrumente și materiale:

• module pentru transformarea razelor solare în energie;
• colțuri din aluminiu;
• lamele din lemn;
• foi din PAL;
• un element transparent (sticlă, plexiglas, plexiglas, policarbonat) pentru a crea protecție pentru napolitanele de siliciu;
• șuruburi autofiletante și șuruburi de diferite dimensiuni;
• cauciuc spumă densă de 1,5-2,5 mm grosime;
• etanșant de înaltă calitate;
• diode, terminale și fire;
• șurubelniță sau set de șurubelnițe;
• ciocan de lipit;
• ferăstrău pentru lemn și metal (sau polizor).

Volumul materialelor necesare va depinde direct de dimensiunea planificată a generatorului. Lucrările la scară largă vor presupune costuri suplimentare, dar în orice caz va fi mai ieftină decât un modul achiziționat.

Baza de protecție pentru napolitanele de silicon poate fi din sticlă, plexiglas, policarbonat sau plexiglas. Primele trei materiale creează pierderi minime de energie convertită, dar al patrulea transmite razele mult mai rău și reduce semnificativ eficiența întregului complex

Pentru testarea finală a unității asamblate, se folosește un ampermetru. Vă permite să înregistrați eficiența reală a instalației și ajută la determinarea ieșirii reale.

Selectarea tipului de fotoconvertor

Activitățile de creare a unui generator solar cu propriile mâini încep cu alegerea tipului de convertor de siliciu fotovoltaic.

Aceste componente vin în trei tipuri:

• amorf;
• monocristalin;
• policristalin.

Fiecare opțiune are propriile avantaje și dezavantaje, iar alegerea în favoarea oricăreia dintre ele se face pe baza sumei de fonduri alocate pentru achiziționarea tuturor componentelor sistemului.

Caracteristicile soiurilor amorfe

Modulele amorfe nu sunt formate din siliciu cristalin, ci din derivații acestuia (silan sau hidrogen siliciu). Prin pulverizare în vid, acestea sunt aplicate într-un strat subțire pe folie metalică de înaltă calitate, sticlă sau plastic.

Produsele finite au o nuanță gri estompată, neclară. Nu se observă cristale vizibile de siliciu la suprafață. Principalul avantaj panouri solare flexibile Prețul este considerat accesibil, însă eficiența lor este foarte mică și variază de la 6-10%.

Celulele solare amorfe fabricate din siliciu au o flexibilitate crescută, prezintă niveluri ridicate de absorbție optică (de 20 de ori mai mare decât omologii mono- sau policristaline) și funcționează mult mai eficient pe vreme înnorată

Specificul tipurilor policristaline

Policristalină panouri solare produs prin răcirea treptată foarte lentă a topiturii de siliciu. Produsele rezultate se disting printr-o culoare albastră bogată, au o suprafață cu un model clar definit care amintește de un model geros și prezintă o eficiență de aproximativ 14-18%.

Performanța mai ridicată a eficienței este împiedicată de zonele prezente în interiorul materialului, separate de structura generală prin limite granulare.

Celulele solare policristaline funcționează doar 10 ani, dar în acest timp eficiența lor nu scade. Cu toate acestea, pentru a instala produsele într-un singur complex, trebuie utilizată o bază puternică și solidă, deoarece foile sunt destul de rigide și necesită un sprijin puternic și de încredere.

Caracteristicile variantelor monocratilice

Modulele monocristaline sunt caracterizate printr-o culoare închisă densă și constau din cristale solide de siliciu. Eficiența lor o depășește pe cea a altor elemente și se ridică la 18-22% (în condiții favorabile - până la 25%).

Un alt avantaj este durata de viață impresionantă - conform producătorilor, peste 25 de ani.Cu toate acestea, cu utilizarea prelungită, eficiența monocristalelor scade și după 10-12 ani fotoreturnarea nu este mai mare de 13-17%.

Modulele monocristaline sunt semnificativ mai scumpe decât alte tipuri de echipamente. Sunt produse prin tăierea cristalelor de siliciu crescute artificial

Pentru a crea un generator solar acasă cu propriile mâini, luați în principal plăci poli- și monocristaline de diferite dimensiuni. Acestea sunt achiziționate din magazine online populare, inclusiv eBay sau Aliexpress.

Datorită faptului că fotocelulele sunt foarte apreciate, mulți furnizori oferă clienților produse din grupa B, adică fragmente potrivite pentru utilizare completă cu un defect ușor. Costul lor diferă de prețul standard cu 40-60%, așa că asamblarea unui generator costă un preț rezonabil care nu este prea scump.

Cum se face un cadru pentru farfurii?

Pentru a realiza cadrul viitorului generator, se folosesc șipci puternice din lemn sau colțuri din aluminiu. Versiunea din lemn este considerată mai puțin practică, deoarece materialul necesită o prelucrare suplimentară pentru a evita putrezirea și delaminarea ulterioară.

Pentru ca cadrul de lemn să reziste la sarcina de funcționare și să nu putrezească după prima ploaie, acesta trebuie să fie impregnat cu o compoziție specială care să protejeze lemnul de umiditate.

Aluminiul are caracteristici fizice mult mai atractive și, datorită ușurinței sale, nu pune stres inutil asupra acoperișului sau altei structuri de susținere în care este planificat să fie instalată unitatea.

În plus, datorită stratului anticoroziv, metalul nu ruginește, nu putrezește, nu absoarbe umezeala și rezistă cu ușurință la efectele oricăror manifestări atmosferice agresive.

Pentru a crea o structură de cadru din colțuri din aluminiu, mai întâi determinați dimensiunea viitorului panou. În varianta standard sunt utilizate 36 fotocelule cu dimensiunile 81 mm x 150 mm per bloc.

Pentru o funcționare ulterioară corectă, se lasă un mic spațiu (aproximativ 3-5 mm) între fragmente. Acest spațiu ne permite să luăm în considerare modificările parametrilor de bază ai bazei expuse manifestărilor atmosferice. Ca rezultat, dimensiunea totală a piesei de prelucrat este de 83 mm x 690 mm, cu lățimea colțului cadrului de 35 mm.

Napolitanele de silicon plasate într-un cadru de profil de aluminiu arată aproape ca produse fabricate din fabrică. Un cadru durabil și puternic oferă sistemului o etanșeitate impecabilă și conferă întregii structuri un nivel ridicat de rigiditate

După determinarea dimensiunilor, fragmentele necesare sunt tăiate din colțuri și asamblate în cadre de cadru folosind elemente de fixare. Un strat de etanșant siliconic este aplicat pe suprafața interioară a structurii, asigurându-vă că nu există goluri sau goluri.

Integritatea, rezistența și durabilitatea structurii montate depind de aceasta. Un material transparent de protecție este plasat deasupra (sticlă cu acoperire antireflex, plexiglas sau policarbonat cu parametri speciali) și fixat în siguranță cu feronerie (1 pe partea scurtă și 2 pe partea lungă a cadrului și 4 la colțurile corpului).

Pentru lucru, utilizați o șurubelniță și șuruburi cu un diametru adecvat. La final, suprafața transparentă este curățată cu grijă de praf și resturi mici.

Selectarea unui element transparent

Principalele criterii pentru alegerea unui element transparent pentru a crea un generator:

• capacitatea de a absorbi radiația infraroșie;
• nivelul de refracție a luminii solare.

Cu cât indicele de refracție este mai scăzut, cu atât vaferele de siliciu vor demonstra eficiența mai mare. Plexiglasul și plexiglasul au cel mai mic coeficient de reflexie a luminii. Policarbonatul are, de asemenea, cea mai bună performanță.

Pentru a crea structuri de cadru pentru sistemele solare de uz casnic, se recomandă, dacă este posibil, să folosiți sticlă transparentă antireflex sau un tip special de policarbonat cu un strat anticondens care asigură nivelul necesar de protecție termică.

Cele mai bune caracteristici în ceea ce privește absorbția radiațiilor IR au plexiglas termoabsorbant durabil și sticlă cu opțiune de absorbție IR. Pentru sticla obișnuită, aceste cifre sunt semnificativ mai mici. Eficiența absorbției IR determină dacă plachetele de siliciu se vor încălzi în timpul funcționării sau nu.

Dacă încălzirea este minimă, fotocelulele vor dura mult timp și vor oferi o putere stabilă. Supraîncălzirea plăcilor va duce la întreruperi în funcționare și la defecțiunea rapidă a părților individuale ale sistemului sau a întregului complex.

Instalare fotocelule din silicon

Imediat înainte de instalare, geamul de protecție plasat în rame de aluminiu este bine curățat de praf și degresat cu o compoziție care conține alcool.

Fotocelulele achiziționate sunt așezate uniform pe substratul de marcare la o distanță de 3-5 milimetri una de cealaltă, iar colțurile structurii de ansamblu sunt marcate. Apoi încep să lipize elementele - cea mai importantă și mai laborioasă parte a muncii de asamblare a generatorului.

Lipirea elementelor de operare ale generatorului se realizează conform unei scheme în care „+” sunt pistele din exterior, iar „-” sunt canalele situate pe partea inferioară a plăcii.

Pentru a conecta corect contactele, aplicați mai întâi flux (acid de lipit) și lipire, apoi procesați-le într-o secvență strictă de sus în jos. La sfârșit, toate rândurile sunt conectate între ele.

Următorul pas este lipirea fotocelulelor. Pentru a face acest lucru, se stoarce puțin material de etanșare în centrul fiecărei plachete de siliciu, lanțurile de elemente rezultate sunt răsturnate cu partea exterioară în sus și plasate în strictă conformitate cu marcajele aplicate mai devreme.

Apăsați ușor farfuriile cu mâinile, fixându-le în locul potrivit. Aceștia acționează cu mare atenție, încercând să nu deterioreze sau să îndoaie materialul.

Contactele fotocelulelor situate de-a lungul marginilor sunt transmise către o magistrală separată (conductor larg de argint), ca „+” și „-”. În plus, complexul este echipat cu o diodă de blocare. Prin conectarea la contacte, împiedică descărcarea bateriilor prin structura cadrului pe timp de noapte.

În partea inferioară a cadrului, se fac găuri cu un burghiu prin care sunt scoase firele. Pentru a preveni căderea lor, utilizați etanșant siliconic.

Următoarea galerie foto vă va prezenta pașii de asamblare a unui panou solar din 60 de elemente:

Celulele solare asamblate prin lipire trebuie acum fixate pe bază. Poate fi lipit de placaj și acoperit cu sticlă. Cu toate acestea, în exemplu, lipirea se face mai întâi pe sticlă:

Pentru a se asigura că bateria destinată acumulării de încărcare nu absoarbe energia generată de fotocelule, bateria sa solară este conectată printr-o diodă Rod:

Asamblam mini-stația solară prezentată în exemplu în conformitate cu diagrama prezentată în fotografie. Pentru conectare folosim un fir cu o secțiune transversală a conductorului de cupru de 1 m²

Această minicentrală este capabilă să genereze până la 15 V. Trebuie remarcat faptul că performanța maximă va fi observată doar în zilele însorite, fără nori. Pe vreme înnorată, dispozitivul va genera semnificativ mai puțină energie sau nu va genera deloc energie. Prin urmare, bateria pentru aceasta este selectată astfel încât rezerva să fie suficientă pentru cel puțin o zi.

Cum se testează unitatea instalată?

Înainte de sigilarea finală a generatorului asamblat, acesta trebuie testat pentru a identifica potențialele defecțiuni în timpul procesului de lipire. Opțiunea cea mai rezonabilă este să verificați fiecare rând lipit separat. În acest fel, va deveni imediat clar unde contactele sunt slab conectate și necesită reprocesare.

Pentru a efectua testul, utilizați un ampermetru de uz casnic. Măsurarea se efectuează într-o zi însorită fără nori la ora prânzului (de la 13:00 la 15:00). Structura este amplasată în curte și instalată la unghiul de înclinare adecvat.

Un ampermetru de uz casnic ajută la măsurarea curentului real. Pe baza citirilor sale, este posibil să se determine nivelul de performanță al sistemului solar montat și să se identifice încălcări în secvența de conectare a fotocelulelor de siliciu.

Un ampermetru este conectat la contactele de ieșire ale bateriei solare și se măsoară curentul de scurtcircuit. Dacă dispozitivul arată rezultate peste 4,5 A, sistemul este complet corect și toate conexiunile sunt lipite clar și corect.

Datele mai mici care apar pe afișajul testerului indică încălcări care trebuie urmărite și re-lidate. În mod tradițional, generatoarele solare de bricolaj din fotocelule cu un defect ușor (grupa B) arată cifre de la 5 la 10 Amperi la test.

Unitățile produse în fabrică prezintă date cu 10-20% mai mari. Acest lucru se explică prin faptul că producția folosește plachete de siliciu din grupa A, care nu prezintă niciun defecte în structură.

Etapa finală a lucrării

Dacă testul arată că bateria este pe deplin funcțională, aceasta este etanșată cu un etanșant siliconic special sau cu un compus epoxidic mai scump și mai durabil.

Lucrarea implică două moduri de a o face:

1. Umplere completă - atunci când întreaga suprafață este acoperită cu un compus de etanșare.
2. Tratament parțial - atunci când etanșantul este aplicat numai pe elementele exterioare și spațiul gol dintre elemente.

Prima opțiune este considerată mai fiabilă și oferă sistemului protecție completă împotriva factorilor externi. Fotocelulele sunt fixate clar pe loc și funcționează corect cu eficiență maximă.

Pentru a etanșa fotocelulele din interiorul carcasei, este recomandabil să folosiți un etanșant rezistent la îngheț, care poate rezista la schimbări bruște de temperatură și la temperaturi scăzute sub zero.

Când umplerea este finalizată, materialul de etanșare este lăsat să se „stabilizeze”. Apoi îl acoperă cu un element transparent și îl apasă strâns pe farfurii.

Pentru a oferi o protecție suplimentară și o absorbție a șocurilor, unii meșteri recomandă plasarea cauciucului dens din spumă între suprafața plăcii de silicon și spatele cadrului. Acest lucru va face structura mai integrală și va proteja fotocelulele fragile de sarcini inutile.

Apoi se pune o greutate pe suprafață, care acționează asupra straturilor și stoarce bulele de aer din ele. Generatorul finit este testat din nou și în cele din urmă instalat într-un loc pregătit în prealabil.

Unde și cum să plasați generatorul?

Locația de instalare a generatorului solar este aleasă foarte atent și fără grabă. Plăcile care primesc lumină trebuie așezate într-un unghi astfel încât razele să nu „cadă” perpendicular pe suprafață, ci să pară să „curg” ordonat de-a lungul acesteia.

În mod ideal, structura este poziționată astfel încât să rămână posibilă, dacă este necesar, reglarea unghiului de înclinare, „prinzând” astfel cantitatea maximă de soare.

Este destul de acceptabil să instalați un sistem solar din panouri solare la sol, dar de cele mai multe ori pentru amplasare se alege acoperișul unei case sau încăperi de utilitate, și anume acea parte a acesteia care se confruntă cu partea cea mai consacrată, în principal, sudică a șantierului.

Este foarte important ca în apropiere să nu existe clădiri înalte sau copaci puternici, răspândiți. Fiind în imediata apropiere, ele creează o umbră și interferează cu funcționarea completă a unității.

Pentru ca instalațiile solare să funcționeze bine, acestea trebuie păstrate curate și ordonate. Un strat de murdărie format pe suprafața panoului de prindere reduce eficiența cu 10%, iar zăpada aderată oprește complet unitatea.Prin urmare, întreținerea regulată este o necesitate și ajută la menținerea modulelor în stare perfectă de funcționare.

Nivelul mediu al pantei acoperișului pentru instalarea unui generator solar este considerat a fi de 45⁰. Cu aceasta amenajare fotocelulele absorb foarte eficient fluxul solar si produc cantitatea de energie necesara functionarii corecte a casei.

Pentru a obține profituri reale de la panouri și pentru a oferi familiei medii cantitatea necesară de energie, va trebui să ocupați 15-20 mp de suprafață de acoperiș pentru un generator solar.

Pentru partea europeană a țărilor CSI, se aplică indicatori ușor diferiți. Profesioniștii recomandă utilizarea unui unghi de înclinare staționar de 50-60⁰ ca bază, iar în structurile mobile în timpul sezonului de iarnă plasarea bateriilor la un unghi de 70⁰ față de orizont.

Vara, schimbați poziția și înclinați fotocelulele la un unghi de 30⁰.

Prin instalarea panourilor generatoare pe un sistem de cale echipat cu o opțiune automată de urmărire solară, puteți crește eficiența de ieșire cu 50%. Modulul va detecta în mod independent intensitatea razelor și se va adapta la iluminarea maximă din zori până la apus

Imediat înainte de instalare, acoperișul este întărit suplimentar și echipat cu suporturi speciale puternice, deoarece nu orice structură este capabilă să reziste la toată greutatea echipamentului pentru conversia energiei solare.

Pentru a instala în mod fiabil și ferm un generator solar pe acoperiș, merită să cumpărați elemente de fixare speciale. Sunt produse separat pentru fiecare tip de acoperiș și sunt întotdeauna disponibile pentru vânzare.La instalarea între panouri și acoperiș, este necesar să se lase un spațiu pentru accesul complet al aerului și ventilația corectă a elementelor de absorbție a soarelui.

În unele cazuri, căpriori întărite sunt plasate sub acoperiș pentru a proteja acoperișul de prăbușire, potențial din cauza încărcăturii crescute, care crește semnificativ în sezonul de iarnă când zăpada se acumulează pe suprafața acoperișului.

Pentru a pune în funcțiune sistemul solar veți avea nevoie baterii, invertor și controler de încărcare. Veți afla despre regulile de selectare a dispozitivelor și includerea lor în circuit din articolele pe care vi le recomandăm.

Concluzii și video util pe această temă

Caracteristici și nuanțe ale fotocelulelor de lipit pentru a face un generator solar eficient acasă cu propriile mâini. Sfaturi și sfaturi pentru meșteri, idei interesante și experiențe personale.

Cum să testați corect o fotocelulă și să măsurați principalii ei parametri. Aceste informații vor fi utile în calculele ulterioare ale numărului exact de plăci necesare pentru funcționarea completă a sistemului.

O descriere completă pas cu pas a procesului de asamblare a unei baterii solare pentru un generator acasă. Reguli de funcționare, începând de la achiziționarea elementelor necesare și terminând cu o testare generală a dispozitivului fabricat.

Cunoașterea structurii generatoarelor solare, asamblarea lor acasă nu va fi dificilă. Desigur, munca va necesita atenție, acuratețe și scrupulozitate, dar rezultatul va justifica toate costurile financiare și de muncă. Unitatea finisata va asigura in totalitate cladirii caldura si electricitate, creand nivelul necesar de confort pentru rezidenti.

Nu are rost să preia imediat un proiect major.Pentru început, este logic să încercați să asamblați o unitate mică și apoi, după ce ați stăpânit pe deplin toate nuanțele procesului, începeți să construiți o instalație mai puternică și la scară largă.

Ce metodă de a construi o minicentrală ai ales pentru a-ți amenaja cabana de vară? Vă rugăm să scrieți comentarii, să împărtășiți informații utile și fotografii pe tema articolului din blocul de mai jos. Pune întrebări despre puncte controversate sau neclare.