Как сделать солнечную батарею: 5 лучших мастер-классов

Человечество, из заботы об окружающей среде и экономии средств, стало использовать альтернативные источники энергии, к которым, в частности, относятся солнечные батареи. Купить такое удовольствие довольно дорого, но сделать это устройство своими руками несложно. Поэтому вы захотите узнать, как сделать собственные солнечные батареи. Об этом мы и поговорим в нашей статье.

солнечная батарея

Содержание

Принципы проектирования и эксплуатации

Солнечные батареи — это устройства, вырабатывающие электроэнергию с помощью фотоэлектрических элементов.

Прежде чем говорить о том, как сделать солнечную батарею своими руками, необходимо разобраться в устройстве и принципах ее работы. Солнечная панель состоит из фотоэлектрических элементов, соединенных последовательно и параллельно, аккумулятора, накапливающего электроэнергию, инвертора, преобразующего постоянный ток в переменный, и контроллера, контролирующего зарядку и разрядку аккумулятора.

Как правило, фотоэлектрические элементы изготавливаются из кремния, но он дорог в обработке, поэтому в последнее время стали использоваться такие элементы, как индий, медь и селен.

Каждый солнечный элемент представляет собой отдельную ячейку, вырабатывающую электроэнергию. Элементы соединены друг с другом и образуют единое поле, площадь поверхности которого определяет емкость батареи. Другими словами, чем больше фотоэлементов, тем больше электроэнергии производится.

Чтобы сделать солнечную батарею своими руками в домашних условиях, необходимо понять природу такого явления, как фотоэлектрический эффект. Фотоэлектрический элемент представляет собой кремниевую пластину, которая под воздействием света выбрасывает электроны с последнего энергетического уровня атомов кремния. Движение этого потока электронов генерирует постоянный ток, который затем преобразуется в переменный. В этом и заключается явление фотоэлектрического эффекта.

солнечная батарея

Преимущества

Солнечные панели имеют следующие преимущества

  • Экологичность;
  • Долговечность;
  • Бесшумная работа;
  • Простота изготовления и установки;
  • независимость электроснабжения от распределительной сети;
  • свойство частей;
  • низкие финансовые затраты;
  • малый вес;
  • работа без механических преобразователей.

солнечная батарея

Разновидности

Солнечные панели делятся на следующие типы.

Кремний

Кремний — самый распространенный материал для батарей.

Кремниевые батареи также подразделяются на:

  1. Монокристаллический: для изготовления этих батарей используется очень чистый кремний.
  2. Поликристаллический (дешевле монокристаллического): поликристаллы производятся путем постепенного охлаждения кремния.

солнечная батарея своими руками

Пленочные аккумуляторы

Аккумуляторы делятся на следующие типы:

  1. На основе теллурида кадмия (эффективность 10%): кадмий обладает высоким коэффициентом поглощения света, что позволяет использовать его в производстве батарей.
  2. На основе селенида меди/индия: имеет более высокую эффективность, чем предыдущие типы.
  3. Полимерные.

Солнечные элементы из полимеров стали производиться относительно недавно, обычно с использованием фурелена, полифенилена и т.д. Полимерные пленки очень тонкие, порядка 100 нм. Несмотря на КПД в 5%, полимерные батареи имеют следующие преимущества: низкая стоимость материала, экологичность, гибкость.

солнечная батарея из его рук

Аморфный

КПД аморфных батарей составляет 5%. Такие батареи изготавливаются из силана (гидросилиция) по принципу пленочных батарей, и поэтому их можно отнести как к кремниевым, так и к пленочным батареям. Аморфные батареи гибкие, производят электроэнергию даже в плохую погоду и поглощают свет лучше, чем другие панели.

типы солнечных батарей

Материалы

Для изготовления солнечной батареи вам понадобятся следующие материалы:

  • фотоэлектрические элементы;
  • алюминиевые уголки;
  • Диоды Шоттки;
  • Силиконовый герметик;
  • проводники;
  • Крепежные винты и фитинги;
  • поликарбонатная пластина/стекло;
  • паяльное оборудование.

Эти материалы необходимы для изготовления солнечной батареи своими руками.

солнечная батарея

Выбор фотоэлектрических элементов

Чтобы сделать солнечную батарею для дома своими руками, необходимо правильно выбрать солнечные элементы. Последние делятся на монокристаллические, поликристаллические и аморфные.

Эффективность первого составляет 13%, но такие фотоэлементы неэффективны в плохую погоду, выглядят как светло-голубые квадраты. Поликристаллические фотоэлементы способны вырабатывать электроэнергию даже в плохую погоду, хотя их эффективность составляет всего 9%, они выглядят темнее монокристаллических фотоэлементов и имеют скошенные края. Аморфные фотоэлементы изготавливаются из гибкого кремния, их КПД составляет 10%, их работа не зависит от погодных условий, но производство таких фотоэлементов слишком дорого, поэтому они редко используются.

Если вы планируете использовать в своем дачном доме электроэнергию, вырабатываемую фотоэлектрическими элементами, мы советуем вам построить собственную солнечную батарею из поликристаллических элементов, так как их эффективность достаточна для ваших целей.

солнечная батарея своими руками

Покупайте солнечные элементы одной марки, так как элементы нескольких марок могут сильно отличаться — это может вызвать проблемы с установкой и функционированием батареи. Помните, что количество энергии, вырабатываемой ячейкой, прямо пропорционально ее размеру, т.е. чем больше ячейка, тем больший ток она производит; напряжение ячейки зависит от ее типа, а не от размера.

Величина вырабатываемого тока зависит от размера самого маленького фотоэлемента, поэтому следует покупать фотоэлементы одинакового размера. Очевидно, что не следует покупать дешевые продукты, поскольку это означает, что они не были протестированы. Также не покупайте фотоэлементы, покрытые воском (многие производители покрывают фотоэлементы воском для защиты изделий при транспортировке): если его удалить, можно испортить фотоэлемент.

фотоэлектрические элементы для солнечных панелей

Расчет и проектирование

Построить солнечную батарею своими руками — задача несложная, главное — подойти к ней ответственно. Чтобы сделать солнечную батарею своими руками, необходимо рассчитать ежедневное потребление электроэнергии, затем узнать среднесуточное количество часов солнечного света в вашем регионе и рассчитать необходимую мощность. Таким образом, станет ясно, сколько ячеек и какого размера нужно купить. Как упоминалось выше, ток, генерируемый ячейкой, зависит от ее размера.

Зная необходимый размер и количество элементов, рассчитайте размеры и вес панели, а затем проверьте, выдержит ли крыша или другое место, где будет установлена солнечная панель, предполагаемую конструкцию.

При установке панели не только выбирайте самое солнечное место, но и старайтесь закрепить ее под прямым углом к солнечным лучам.

солнечная батарея

Этапы работы

Жилье

Прежде чем приступить к изготовлению солнечной батареи своими руками, необходимо построить для нее каркас. Он защищает батарею от повреждений, влаги и пыли.

Корпус собирается из влагостойких материалов, таких как влагостойкая фанера или алюминиевые уголки, к которым приклеивается оргстекло или поликарбонат с помощью силиконового герметика.

Расстояние между элементами должно быть как можно меньше (3-4 мм), так как материал расширяется под воздействием температуры.

корпус солнечной батареи

Пайка элементов

Фотоэлементы были размещены на лицевой стороне прозрачной поверхности таким образом, чтобы расстояние между ними со всех сторон составляло 5 мм: это обеспечивает возможность расширения фотоэлементов в случае повышения температуры.

Преобразователи имеют два полюса: положительный и отрицательный. Если вы хотите увеличить напряжение, соедините элементы последовательно, если ток, соедините их параллельно.

Чтобы избежать разрядки аккумулятора ночью, включите диод Шоттки в одну цепь, состоящую из всех необходимых частей, подключив его к плюсовому проводу. Затем все компоненты спаиваются вместе.

солнечная батарея

Сборка

В готовый каркас помещаются паяные преобразователи, на фотоэлементы наносится кремний — все это накрывается слоем ДВП, закрывается крышкой, а стыки деталей обрабатываются герметиком.

Даже городской житель может сделать и разместить солнечную батарею на балконе своими руками. Желательно, чтобы балкон был застеклен и утеплен.
Здесь мы разобрали, как сделать солнечную батарею в домашних условиях, оказывается, это совсем не сложно.

солнечная батарея на балконе

Идеи из подручных материалов

Вы можете сделать солнечную батарею своими руками из подручных материалов. Рассмотрите наиболее популярные варианты.

Солнечная панель из фольги

Многие удивятся, узнав, что солнечную батарею можно сделать своими руками из фольги. В принципе, в этом нет ничего удивительного, поскольку фольга увеличивает отражение света через материалы. Например, чтобы уменьшить перегрев, панели размещают поверх фольги.

Как сделать солнечную батарею из фольги?

  • 2 крокодила;
  • медная фольга;
  • мультиметр;
  • соль;
  • пустая пластиковая бутылка без горлышка;
  • электрическая плита;
  • бур.

После очистки медного листа и мытья рук мы отрезаем кусок фольги, кладем его на горячую электрическую плиту, нагреваем в течение получаса, наблюдая, как он чернеет, затем снимаем фольгу с плиты, даем ей остыть и видим, как кусочки отслаиваются от листа. При нагревании оксидный слой исчезает, поэтому черный оксид можно осторожно удалить водой.

солнечная батарея своими руками

Затем отрезается второй кусок фольги того же размера, что и первый, эти два куска сгибаются и опускаются в бутылку так, чтобы исключить возможность контакта.

Затем «крокодилы» подключаются к панели, провод от ненагретой фольги к плюсу, от нагретой — к минусу, соль растворяется в воде и раствор заливается в бутылку. Аккумулятор готов.

Фольгу также можно использовать для обогрева. Для этого натяните его на раму, к которой затем подсоедините шланги, подключенные, например, к лейке.

Теперь вы знаете, как сделать солнечную батарею для своего дома из фольги.

Солнечная панель с фольгой

Солнечная батарея из транзисторов

У многих дома есть старые транзисторы, но не все знают, что они вполне пригодны для изготовления солнечной батареи для дачи своими руками. Фотоэлемент в данном случае представляет собой полупроводниковую пластину, помещенную внутрь транзистора. Как же сделать солнечную батарею из транзисторов своими руками? Сначала нужно открыть транзистор, для чего достаточно срезать крышку, чтобы можно было увидеть пластину: она маленькая, что объясняет низкую эффективность солнечных батарей, сделанных на основе транзисторов.

Следующий шаг — осмотр транзистора. Для этого используйте мультиметр: подключите прибор к транзистору с хорошо освещенным p-n-переходом и измерьте ток, мультиметр должен зарегистрировать ток от нескольких миллиампер до 1 или чуть больше; затем переключите прибор в режим измерения напряжения, мультиметр должен показать десятые доли вольта.

Тестируемые транзисторы помещаются в корпус, например, пластиковый, и спаиваются вместе. Такую солнечную батарею можно сделать своими руками в домашних условиях и использовать для зарядки аккумуляторов и маломощных радиоприемников.

Солнечная панель с транзисторами

Солнечная панель из диодов

Старые диоды также подходят для установки в батареи. Сделать собственную солнечную батарею из диодов несложно. Вам нужно открыть диод, обнаружив кристалл, который является фотоэлементом, затем нагреть диод в течение 20 секунд на газовой плите и, когда припой расплавится, извлечь кристалл. Осталось припаять удаленные кристаллы к корпусу.

Мощность таких батарей невелика, но ее достаточно для питания небольших светодиодов.

Солнечная панель с диодами

Солнечная батарея из пивных банок

Этот вариант создания солнечной батареи своими руками из подручных материалов большинству покажется очень странным, но сделать солнечную батарею своими руками из пивных банок просто и дешево.

Корпус будет изготовлен из фанеры, на заднюю часть которой мы нанесем поликарбонат или оргстекло, пенопласт или стекловату для изоляции. Алюминиевые банки будут служить фотоэлементами. Важно выбирать алюминиевые банки, потому что алюминий менее подвержен коррозии, чем, например, железо, и лучше проводит тепло.

солнечная батарея своими руками

Затем в дне банок делаются отверстия, отрезается крышка, а ненужные части сгибаются, чтобы обеспечить лучшую циркуляцию воздуха. Затем банки очищаются от жира и грязи с помощью специальных бескислотных средств. Затем банки необходимо герметично склеить: силиконовым гелем, выдерживающим высокие температуры, или паяльником. Убедитесь, что склеенные банки хорошо высохли в неподвижном положении.

Когда банки будут прикреплены к корпусу, покрасьте их в черный цвет и накройте конструкцию оргстеклом или поликарбонатом. Такой кран способен нагревать воду или воздух с последующей подачей в помещение.

Мы рассмотрели варианты того, как сделать солнечную батарею своими руками. Мы надеемся, что теперь у вас больше не будет вопросов о том, как сделать солнечную батарею.

Солнечная электростанция для дома 200 м2 своими руками

Часто в сети появляются сообщения о борьбе за экологию, о развитии альтернативных источников энергии. Иногда даже появляются репортажи о том, как в заброшенной деревне сделали солнечную электростанцию, чтобы местные жители могли пользоваться благами цивилизации не 2-3 часа в день, пока работает генератор, а постоянно. Однако все это очень далеко от нашей жизни, поэтому я решил показать и объяснить на собственном примере, как создается и работает солнечная электростанция для частного дома. Я расскажу вам обо всех этапах: от идеи до включения всего оборудования, а также поделюсь своим опытом эксплуатации. Статья будет довольно большой, так что кто не любит много букв, можете посмотреть ролик. Там я попытался рассказать ту же историю, но вы можете увидеть, как я сам все это собрал.

Исходная ситуация: дом площадью около 200 м2 подключен к электросети. Трехфазный вход, общая мощность 15 кВт. В доме имеется стандартный набор электроприборов: холодильники, телевизоры, компьютеры, стиральные и посудомоечные машины и т.д. Энергосистема не стабильна — 6 дней подряд у меня были перебои с электричеством от 2 до 8 часов.

Что вы хотите получить в результате: забыть об отключениях электроэнергии и пользоваться электричеством несмотря ни на что.

Какие могут быть бонусы: максимальное использование солнечной энергии, чтобы дом получал приоритетное использование солнечной энергии и брал недостающую из сети. В качестве бонуса, после принятия закона о частной продаже электроэнергии в сеть, вы сможете начать компенсировать часть своих затрат, продавая излишки производства в общую сеть.

С чего начать?

Для решения любой проблемы всегда есть как минимум два пути: научиться самому или поручить это кому-то другому. Первый вариант — изучать теоретический материал, читать форумы, общаться с владельцами солнечных электростанций, бороться с внутренней жабой и, наконец, купить оборудование, а затем установить его. Второй вариант — воспользоваться услугами специализированной компании, которая задаст множество вопросов, подберет и продаст нужное оборудование и даже может установить его за определенную плату. Я решил объединить эти два метода. Отчасти потому, что мне это интересно, а отчасти для того, чтобы не попасться на удочку продавцов, которые хотят заработать, продавая не совсем то, что мне нужно. Теперь пришло время немного теории, чтобы понять, как я сделал свой выбор.

img

На фото — пример «освоения» денег на строительство солнечной электростанции. Обратите внимание, что солнечные панели установлены ДО дерева — поэтому свет не попадает на них, и они просто не работают.

Типы солнечных электростанций

img

Сразу отмечу, что я буду говорить не о промышленных решениях или тяжелых системах, а о простой потребительской солнечной электростанции для небольшого дома. Я не олигарх, чтобы разбрасываться деньгами, но я следую правилу разума. То есть я не хочу нагревать свой бассейн «солнечным» электричеством или заряжать свой электромобиль, которого у меня нет, но я хочу, чтобы все приборы в моем доме работали в любое время без необходимости полагаться на электросеть.

Сейчас я расскажу вам о типах солнечных электростанций для частного дома. В основном их всего три, но есть и вариации. Я проранжирую каждую систему по стоимости.

Сетевая солнечная электростанция — Этот тип электростанции сочетает в себе низкую стоимость и максимальную простоту использования. Она состоит всего из двух компонентов: солнечных панелей и сетевого инвертора. Электричество от солнечных панелей преобразуется непосредственно дома в 220В/380В и потребляется домашней энергосистемой. Однако у него есть существенный недостаток: для работы SSE необходима резервная сеть. В случае отключения электроэнергии солнечные панели превратятся в «тыкву» и перестанут вырабатывать электричество, поскольку для работы инвертора сети необходима резервная сеть, т.е. просто наличие электроэнергии. Кроме того, при существующей инфраструктуре энергосистемы эксплуатация сетевого инвертора не очень рентабельна. Пример: у вас есть солнечная электростанция мощностью 3 кВт, а ваш дом потребляет 1 кВт. Избыток будет «перетекать» в сеть, но обычные счетчики считают энергию «по модулю», т.е. энергия, поданная в сеть, будет учтена счетчиком как потребленная, и вам все равно придется за нее платить. Возникает логичный вопрос: куда девать эту лишнюю энергию и как ее избежать? Теперь перейдем ко второму типу солнечных электростанций.

Гибридная солнечная электростанция — Этот тип электростанции сочетает в себе преимущества электростанции, подключенной к сети, и автономной электростанции. Он состоит из 4 компонентов: солнечных панелей, солнечного контроллера, батарей и гибридного инвертора. В основе всего этого лежит гибридный инвертор, который способен добавлять энергию, вырабатываемую солнечными панелями, к энергии, потребляемой сетью. Более того, в хороших инверторах есть возможность установить приоритет потребляемой энергии. В идеале дом должен получать энергию сначала от солнечных батарей, а от внешней сети — только в случае ее нехватки. Если сеть выходит из строя, инвертор переходит в автономный режим работы и использует энергию от солнечных батарей и энергию, накопленную в аккумуляторах. Таким образом, даже если электричество отключат надолго, а день будет пасмурным (или электричество отключат ночью), все в доме будет работать. Но что делать, когда электричества нет, а жить как-то надо? Это подводит меня к третьему типу электростанций.

Автономная солнечная электростанция — Этот тип электростанции позволяет жить полностью независимо от внешних электросетей. Он может содержать более 4 стандартных компонентов: солнечные панели, солнечный контроллер, аккумулятор, инвертор.

В дополнение к этому, а иногда и вместо солнечных панелей, может быть установлена гидроэлектростанция малой мощности, ветряная турбина или генератор (дизельный, газовый или бензиновый). Как правило, такие объекты имеют генератор, потому что солнца и ветра может не быть, а запас энергии в батареях не бесконечен, в этом случае генератор запускается и обеспечивает энергией весь объект, одновременно заряжая батареи. Такая электростанция может быть легко преобразована в гибридную электростанцию путем подключения к внешней сети, если инвертор обладает этими характеристиками. Основное отличие автономного инвертора от гибридного заключается в том, что он не способен смешивать энергию от солнечных панелей с энергией из внешней сети. С другой стороны, гибридный инвертор может работать как автономный инвертор, если внешняя сеть отключена. Как правило, гибридные инверторы сравнимы по цене с полностью автономными инверторами, а если и отличаются, то незначительно.

Что такое солнечный контроллер?

img

Все типы солнечных электростанций имеют солнечный контроллер. Даже солнечная электростанция, работающая от сети, имеет его, только как часть инвертора, работающего от сети. Многие гибридные инверторы выпускаются с солнечными контроллерами на борту. Так что же это такое и для чего оно используется? Я расскажу о гибридной и автономной солнечной электростанции, так как это только мой случай, а устройство инвертора, работающего от сети, я могу представить более подробно в комментариях, если будут пожелания в комментариях.

Солнечный контроллер — это устройство, преобразующее энергию, получаемую от солнечных панелей, в энергию, которая усваивается инвертором. Например, солнечные батареи производятся с напряжением кратным 12 В. А аккумуляторы производятся кратно 12 вольтам, что и делается. Простые системы мощностью 1-2 кВт работают от 12 В. Мощные системы 2-3 кВт уже работают на 24 В, а мощные системы 4-5 кВт и более работают на 48 В. Сейчас я буду рассматривать только «бытовые» системы, потому что знаю, что есть инверторы, работающие при напряжении в несколько сотен вольт, но это уже опасно для дома.

Итак, предположим, что у нас есть система на 48 В и солнечные панели на 36 В (панели установлены кратно 3×12 В). Как получить необходимые 48 В для питания инвертора? Очевидно, что батареи 48 В подключены к инвертору, с одной стороны которого находится солнечный контроллер, а с другой — солнечные панели. Солнечные панели рассчитаны на заведомо более высокое напряжение для зарядки аккумуляторов. Солнечный контроллер, получая заведомо более высокое напряжение от солнечных панелей, преобразует это напряжение в правильное значение и передает его на аккумулятор. Это упрощенный вариант. Существуют контроллеры, которые могут понизить напряжение с 150-200 В от солнечных панелей до 12 В от батарей, но при этом протекают очень большие токи, и контроллер работает с меньшей эффективностью. Идеальный случай — это когда напряжение от солнечных панелей в два раза превышает напряжение от батарей.

Существует два типа солнечных контроллеров: PWM (широтно-импульсная модуляция) и MPPT (отслеживание точки максимальной мощности). Основное различие между ними заключается в том, что ШИМ-контроллер может работать только с панелями, напряжение которых не превышает напряжение батареи. Контроллер MPPT может работать при заметном перенапряжении батареи. Кроме того, контроллеры MPPT имеют заметно более высокую эффективность, но и стоят дороже.

Как выбрать солнечную батарею?

img

На первый взгляд, все солнечные панели выглядят одинаково: солнечные элементы соединены шинами, а сзади есть два провода: плюс и минус. Но здесь есть много нюансов. Солнечные панели бывают разных видов: аморфные, поликристаллические, монокристаллические. Я не собираюсь отстаивать тот или иной тип клеток. Я просто скажу, что предпочитаю монокристаллические солнечные панели. Но это еще не все. Каждая солнечная панель представляет собой четырехслойный пирог: стекло, прозрачная пленка EVA, солнечный элемент, герметизирующая пленка. И здесь каждый этап чрезвычайно важен. Не всякое стекло подходит, но стекло со специальной текстурой, которая уменьшает отражение и преломляет свет, поступающий под углом, так, чтобы клетки были максимально освещены, ведь количество света зависит от количества вырабатываемой энергии. Прозрачность пленки EVA определяет, сколько энергии достигнет элемента и сколько энергии выработает панель. Если пленка повреждена и со временем мутнеет, эффективность заметно снижается.

img

Далее идут сами клетки, которые классифицируются по качеству: сорт A, B, C, D и т.д. Очевидно, что лучше иметь компоненты класса А и хорошую пайку, потому что если контакт плохой, компонент будет нагреваться и быстрее выйдет из строя. Кроме того, финишная пленка должна быть хорошего качества и обеспечивать хорошую герметичность. Если панели разгерметизированы, влага очень быстро попадет на компоненты, начнется коррозия, и панель также выйдет из строя.

img

Как правильно выбрать солнечную батарею? Основным производителем для нашей страны является Китай, хотя на рынке присутствуют и российские производители. Существует множество заводов OEM, которые наклеят любую табличку и отправят панель заказчику. Существуют заводы, которые обеспечивают полный цикл производства и могут контролировать качество продукции на всех этапах производства. Как вы узнаете о таких фабриках и брендах? Существует несколько авторитетных лабораторий, которые независимо тестируют солнечные панели и открыто публикуют результаты этих тестов. Перед покупкой вы можете ввести название и модель солнечной панели и узнать, соответствует ли она заявленным характеристикам. Первая лаборатория — Калифорнийская энергетическая комиссия, вторая — европейская лаборатория TUV. Если производителя панели нет в этих списках, стоит задуматься о ее качестве. Это не означает, что панель плохая. Просто бренд может быть OEM, а завод-производитель выпускает другие панели. В любом случае, наличие в списке этих лабораторий уже указывает на то, что вы покупаете солнечные панели не у ночного производителя.

Мой выбор солнечной электростанции

Прежде чем совершить покупку, хорошо бы очертить круг задач, которые вы хотите решать с помощью солнечной электростанции, чтобы не переплатить за что-то ненужное и лишнее. Это то, к чему я приду на практике, а также то, что я сделал сам. Для начала, цель и предпосылки: в деревне периодически происходят отключения электроэнергии продолжительностью от получаса до восьми часов. Это может быть раз в месяц или несколько дней подряд. Задача: подавать электроэнергию в дом 24 часа в сутки, с некоторым снижением потребления на время отключения электричества. Первичные системы безопасности и жизнеобеспечения должны работать, например: насосная станция, система видеонаблюдения и сигнализации, маршрутизатор, сервер и вся сетевая инфраструктура, освещение и компьютеры, холодильник. Второй: телевизоры, развлекательные системы, электроинструменты (газонокосилка, триммер, садовый насос). Вы можете выключить: бойлер, чайник, утюг и другие приборы, которые сильно нагреваются и потребляют много энергии, но не требуют немедленного включения. Вы можете вскипятить чайник на газовой плите и погладить его позже.

Как правило, солнечную электростанцию можно купить в одном месте. Продавцы солнечных батарей также продают все сопутствующее оборудование, поэтому я начал свой поиск с солнечных батарей. Одним из авторитетных брендов является TopRay Solar. У них хорошие отзывы и реальный опыт работы в России, особенно в Краснодарском крае, где они знают толк в солнечной энергии. В России есть официальный дистрибьютор и дилеры в регионах, на вышеупомянутых сайтах с лабораториями по тестированию солнечных батарей эта марка присутствует и не на последнем месте, то есть ее можно брать. Кроме того, компания, продающая солнечные панели TopRay, также производит собственные драйверы и электронику для дорожной инфраструктуры: системы управления движением, светодиодные светофоры, мигающие знаки, солнечные контроллеры и т.д. Из любопытства я даже попросился на их производство — оно довольно технологичное, и там даже есть девушки, которые знают, с какой стороны подходить к паяльнику. Это случается!

img

img

Я обратилась к ним со своим списком пожеланий и попросила составить несколько комплектов для моего дома: более дорогой и более дешевый. Мне задали ряд вопросов о резервировании питания, доступности, максимальном и непрерывном энергопотреблении. Последнее меня удивило — в режиме энергосбережения, когда работает только мониторинг, интернет-соединение и сетевая инфраструктура, дом потребляет 300-350 Вт. Другими словами, даже если в доме никто не пользуется электроэнергией, до 215 кВт/ч в месяц расходуется на внутренние нужды. Именно здесь вы начинаете задумываться о проведении энергоаудита. И вы начинаете отключать от сети зарядные устройства, телевизоры и приставки, которые в режиме ожидания потребляют очень мало, а денег накапливается много.
Без лишних слов, я выбрал более дешевую систему, поскольку зачастую до половины стоимости электростанции может приходиться на стоимость батарей. Список оборудования оказался следующим:

    — 9 шт.
  1. InfiniSolar V-5K-48 однофазный гибридный инвертор 5 кВт — 1 шт.
  2. AGM Battery Sail HML-12-100 — 4 шт.

Что обеспечивает солнечная электростанция?

img

Этот комплект может выдавать до 5 кВт мощности в автономном режиме — именно такую мощность я выбрал для однофазного инвертора. Если купить такой же инвертор и интерфейсный модуль к нему, то можно увеличить мощность до 5кВт+5кВт=10кВт на фазу. Можно сделать и трехфазную систему, но меня пока устраивает и такая. Инвертор высокочастотный и поэтому довольно легкий (около 15 кг) и занимает мало места — его легко закрепить на стене. У него уже есть 2 контроллера MPPT по 2,5 кВт каждый, что означает, что я могу добавить столько же панелей без необходимости покупать дополнительное оборудование.

Солнечные панели, которые у меня есть, рассчитаны на 2520 Вт, согласно табличке, но из-за неоптимального угла установки они дают меньше — я видел максимум 2400 Вт. Оптимальный угол — перпендикуляр к солнцу, что в наших широтах составляет около 45 градусов к горизонту. У меня панели установлены под углом 30 градусов.

img

Аккумуляторная батарея имеет емкость 100А*ч 48В, т.е. запасается 4,8кВт*ч, но полностью снимать энергию крайне нежелательно, т.к. тогда ресурс значительно уменьшается. В идеале аккумулятор должен быть разряжен не более чем на 50%. Вы можете заряжать и разряжать литий-феррофосфатные или литий-титановые батареи глубокими и высокими токами, но лучше не форсировать свинцово-кислотные батареи, будь то жидкостные, гелевые или AGM. Таким образом, у меня есть половина емкости, или 2,4 кВтч, что дает около 8 часов полностью автономной работы без солнечного света. Этого достаточно для работы всех систем в течение ночи, и у меня еще остается половина емкости батареи для аварийного режима. Утром солнце уже взойдет и начнет заряжать аккумулятор, одновременно обеспечивая энергией дом. Другими словами, дом может автономно работать в этом режиме, если потребление энергии ниже и погода благоприятная. Для достижения полной автономности можно добавить дополнительные батареи и генератор. Ведь зимой солнца очень мало, и без генератора не обойтись.

Начало установки

img

Перед покупкой и установкой необходимо рассчитать всю систему, чтобы не допустить ошибок при размещении всех систем и проводки. От солнечных панелей до инвертора у меня примерно 25-30 метров, и я изначально проложил два гибких кабеля сечением 6 мм², так как они будут проводить напряжение 100 В и ток 25-30 А. Такой припуск на сечение был выбран для того, чтобы минимизировать потери в проводе и передать как можно больше мощности оборудованию. Сами солнечные панели я установил на самодельные направляющие из алюминиевых уголков и закрепил их с помощью самодельных соединителей. Чтобы предотвратить соскальзывание панелей, пара 30-мм винтов на алюминиевом уголке напротив каждой панели направлена вверх и служит своего рода «крючком» для панелей. После сборки они не видны, но при этом несут нагрузку.

img

Солнечные панели были собраны в три блока по три панели в каждом. В блоках панели соединены последовательно — таким образом можно увеличить напряжение до 115 В без нагрузки и уменьшить ток, а значит, выбрать провода меньшего сечения. Блоки подключаются параллельно друг другу с помощью специальных разъемов, которые обеспечивают хороший контакт и плотное соединение — они называются разъемами MC4. Я также использовал их для подключения проводов к солнечному контроллеру, так как они обеспечивают хороший контакт и замыкание/размыкание цепи для обслуживания.

img

Затем мы переходим к установке дома. Аккумуляторы предварительно заряжаются с помощью интеллектуального автомобильного зарядного устройства для выравнивания напряжения и соединяются последовательно для обеспечения 48 В. Затем они подключаются к инвертору с помощью кабеля сечением 25 мм². Кстати, при первом подключении батареи к инвертору на клеммах будет заметная искра. Если вы не перепутали полярность, все в порядке — инвертор имеет довольно емкие конденсаторы, и они начинают заряжаться при подключении к батареям. Максимальная выходная мощность инвертора составляет 5000 Вт, а это значит, что ток, который может протекать через кабель от аккумулятора, составит 100-110 А. Выбранный кабель достаточен для безопасной работы. После подключения аккумулятора можно подключить внешнюю электросеть и нагрузку дома. Фазные, нейтральные и заземляющие провода подключаются к клеммным колодкам. Это просто и понятно, но если ремонт розетки для вас небезопасен, лучше доверить это подключение опытному электрику. Наконец, я подключаю солнечные панели: здесь также необходимо соблюдать осторожность, чтобы не изменить полярность. При мощности 2,5 кВт и плохом соединении солнечный контроллер быстро перегорит. Что и говорить: с такой мощностью можно вести сварку непосредственно от солнечных панелей, без сварочного инвертора. Это не сделает солнечные панели более здоровыми, но сила солнца действительно велика. Поскольку я дополнительно использую разъемы MC4, перепутать полярность при первоначальной правильной сборке просто невозможно.

img

Все подключено, один щелчок выключателя — и инвертор переходит в режим конфигурации: здесь нужно установить тип батареи, режим работы, ток зарядки и так далее. Инструкции довольно легко выполнять, и если вы можете справиться с настройкой маршрутизатора, то настройка инвертора также не слишком сложна. Вам просто нужно знать параметры батареи и правильно ее настроить, чтобы она прослужила как можно дольше. Тогда, hmmm…. Затем наступает самое интересное.

Эксплуатация гибридной солнечной электростанции

img

Моя семья и я изменили многие привычки с тех пор, как заработала солнечная электростанция. Например, если раньше стиральная или посудомоечная машины работали после 11 вечера, когда действовал ночной тариф на электроэнергию, то теперь эти энергоемкие задачи перенесены на день, поскольку стиральная машина при работе потребляет 500-2100 Вт, а посудомоечная машина — 400-2100 Вт. Почему такая вариация? Потому что насосы и двигатели потребляют не так много, но водонагреватели чрезвычайно прожорливы. Глажка также более «экономична» и приятна в дневное время — в комнате гораздо светлее, а солнечная энергия полностью покрывает энергопотребление утюга. На скриншоте показан график производства энергии солнечной электростанции. Хорошо виден утренний пик, когда работала стиральная машина и потребляла много энергии — эта энергия вырабатывалась солнечными панелями.

img

В течение первых нескольких дней я несколько раз подходил к инвертору, чтобы посмотреть на экран генерации и потребления энергии. Затем я поместил инструмент на домашний сервер, который отображает режим работы инвертора и все параметры электросети в режиме реального времени. Например, на скриншоте видно, что дом потребляет более 2 кВт энергии (положение активной мощности на выходе AC), и вся эта энергия берется от солнечных панелей (положение входной мощности PV1). Другими словами, инвертор, работающий в гибридном режиме с приоритетом солнечной энергии, полностью покрывает потребление энергии приборами от солнца. Разве это не удача? Каждый день в таблице появлялась новая колонка производства энергии, и это не могло быть веселее. А когда в деревне отключили электричество, я узнал об этом только по звуковому сигналу инвертора о том, что он работает в автономном режиме. Для всего дома это означало только одно: мы живем как раньше, а соседи ходят за водой с ведрами.

Однако есть некоторые нюансы, связанные с наличием солнечной электростанции у себя дома:

  1. Я стал замечать, что птицы любят солнечные батареи и, пролетая над ними, не могут не радоваться, что в деревне есть технологическое оборудование. Это означает, что иногда солнечные панели все же необходимо очищать от следов и пыли. Думаю, если бы они были установлены под углом 45 градусов, все следы просто смыло бы дождями. Производительность от нескольких птичьих следов не падает совсем, но если часть панели затенена, падение производительности заметно. Я заметил это, когда солнце село и тень от крыши начала закрывать панели одну за другой. Поэтому лучше размещать панели вдали от любых сооружений, которые могут их затенять. Но даже вечером, при рассеянном свете, панели вырабатывали несколько сотен ватт.
  2. При высокой мощности солнечных батарей и заряде в 700 Вт и более инвертор активирует вентиляторы более активно, и они становятся слышны при открытии двери в техническое помещение. В этот момент либо закройте дверь, либо закрепите инвертор на стене с помощью демпфирующих прокладок. В принципе, здесь нет ничего удивительного: все электронные устройства нагреваются во время работы. Следует только помнить, что инвертор не следует размещать в месте, где звук его работы может вас потревожить.
  3. Встроенное приложение может отправлять уведомления по электронной почте или SMS при возникновении какого-либо события: включение/выключение питания, низкий заряд батареи и т.д. Единственная проблема заключается в том, что приложение работает на SMTP-порту 25 (незащищенном), в то время как все современные почтовые сервисы, такие как gmail.com или mail.ru, работают на защищенном порту 465. Так что теперь почтовые уведомления не приходят, но я бы хотел, чтобы они приходили.

Заключение

img

Полагаю, что это не последний мой рассказ о собственной солнечной электростанции. Опыт работы в разных режимах и в разное время года может быть разным, но я знаю, что даже если в новогоднюю ночь у меня отключат электричество, мой дом будет освещен. По результатам работы установленной солнечной электростанции я могу сказать, что оно того стоило. Несколько отключений электроэнергии от внешней сети остались незамеченными. О некоторых из них я узнал только тогда, когда мои соседи позвонили и спросили: «У тебя тоже погас свет?». Текущие показатели электроэнергии чрезвычайно радуют, а возможность отодвинуть ИБП от компьютера, зная, что все будет работать даже при отключении электричества, очень приятна. Ну, когда мы наконец примем закон, позволяющий частным лицам продавать электроэнергию в сеть, я буду первым, кто подпишется на эту функцию, потому что все, что мне нужно сделать, это изменить одну точку в инверторе, и вся энергия, произведенная, но не потребленная домом, будет продана в сеть, и я получу за это деньги. В целом это оказалось довольно просто, эффективно и удобно. Я готов ответить на ваши вопросы и дать отпор критикам, утверждающим, что солнечная электростанция — это игрушка в наших широтах.

Самодельная солнечная батарея: изготовление солнечной батареи в домашних условиях

В последние годы быстро развивается производство электроэнергии с использованием альтернативных методов. И это несмотря на то, что такой подход все еще очень дорог, если вы планируете покупать готовое оборудование. Ожидайте быстрой отдачи от своих инвестиций.

Солнечная батарея своими руками

Самодельная солнечная батарея

Тем не менее, многие заботящиеся о здоровье домовладельцы и даже владельцы квартир все чаще обращают свое внимание на такие варианты. А некоторые из них, хотя бы в качестве эксперимента на начальном этапе, сами производят необходимое оборудование. Например, солнечная батарея своими руками вполне может быть создана в домашних условиях, ведь сегодня можно купить все необходимое для ее установки. Тем более что существует несколько способов сборки солнечных панелей из различных компонентов.

Для тех, кто хочет попробовать построить свой собственный источник энергии, предназначена эта публикация.

Что такое солнечная батарея и как она работает?

Общие понятия о принципе получения электричества из солнечной энергии

У людей, решивших собрать солнечную батарею, возникает множество вопросов, и для многих эта задача кажется совершенно невыполнимой из-за кажущейся сложности ее конструкции. Однако в действительности особых трудностей при его сборке не возникает. В этом можно убедиться, изучив схему и посмотрев, как работает мастер, изготовивший не одно такое устройство.

Солнечная панель — это набор фотоэлектрических преобразователей солнечной энергии в электричество.

Солнечная панель представляет собой большое количество фотоэлектрических элементов, соответствующим образом соединенных между собой. Каждый из них имеет небольшую генерирующую мощность, но вместе они дают очень приличную производительность.

Солнечная панель — это набор фотоэлектрических элементов, соединенных между собой. Каждый из них имеет небольшую генерирующую мощность, но вместе они дают очень приличную производительность.

Отдельные фотоэлектрические элементы соединены в одну панель и защищены с обеих сторон материалами, устойчивыми к ультрафиолетовому излучению, влаге и другим погодным условиям. Это важно, поскольку батареи обычно работают на открытом, незащищенном участке — это может быть крыша здания, ограждение балкона или поляна у дома.

Общая конструкция солнечной электрической системы представляет собой ряд устройств и оборудования, соединенных в единую цепь:

  • Пластины преобразователя представляют собой полупроводниковые фотоэлектрические элементы, которые обладают способностью генерировать постоянный ток при воздействии света. Пластины соединяются между собой в определенную цепь специальными шинами (плоскими проводниками) и собираются в батарею в общем корпусе.
  • Пластины батареи, состоящие из фотоэлектрических элементов, подключаются к управляющему устройству с выбранными параметрами тока и напряжения, необходимыми для зарядки батареи.
  • Аккумулятор или весь блок аккумуляторов накапливает заряд.
  • Специальный инвертор преобразует постоянный ток в переменный ток 220 В (при необходимости).

img

Главный редактор сайта Stroyday.ru. Инженер.

Такой массив устройств используется в схеме, когда вы планируете использовать отдельные стационарные розетки или даже весь дом для получения солнечной энергии. Энергия, накопленная в аккумуляторе в течение дня, может быть использована в пасмурные дни или в часы темноты. Также используются более простые системы, где солнечные панели являются лишь вспомогательным источником энергии и не требуется накопление энергии. Затем панель может быть подключена непосредственно к потребительскому устройству. Однако этот вариант менее надежен, поскольку стабильность электроснабжения будет полностью зависеть от наличия солнечного света в любой момент времени.

Использование солнечных батарей для полного энергоснабжения дома важно в регионах, где преобладает количество солнечных дней в году. Чаще всего этим «славятся» южные регионы страны. В других условиях они чаще всего используются в качестве дополнительного источника электроснабжения.

Три основные разновидности фотоэлектрических модулей

Три основных типа фотоэлектрических модулей

Солнечные модули, из которых состоит панель, делятся на три типа:

Монокристаллический;

Структурные свойства панелей оказывают непосредственное влияние на эксплуатационные характеристики конструкции, а также на ее общую стоимость.

Монокристаллические и поликристаллические варианты солнечных панелей

Монокристаллический Пластины изготовлены из монокристаллического кремния, полученного методом Чохральского. Они высокого качества и имеют хороший (по стандартам фотоэлектрических элементов) КПД около 20÷22%. По этой причине они также достаточно дороги.

Солнечный свет, попадающий на монокристаллическую поверхность, способствует направленному движению свободных электронов. Пластины с обеих сторон соединены с шинами, которые затем подключаются к общей электрической цепи системы.

Высокая эффективность этого типа пластин обусловлена тем, что солнечные лучи равномерно рассеиваются на поверхности кристалла.

Поликристаллический Фотоэлементы изготавливаются из полупроводника, имеющего поликристаллическую структуру. Именно этот тип батарей считается оптимальным для создания системы преобразования солнечной энергии. Стоимость элементов, а значит и стоимость всей батареи, ниже по сравнению с монокристаллическими устройствами. Это связано со спецификой производства фотоэлектрических элементов, поскольку при их изготовлении используются фрагменты, оставшиеся от монокристаллов.

При сравнении двух типов продуктов можно выделить следующие различия, которые стали очевидны в ходе испытаний, проведенных независимыми компаниями:

  • Поликристаллические пластины отличаются по внешнему виду от монокристаллических тем, что имеют неравномерно окрашенную поверхность, с чередующимися темными и светлыми участками.
  • Во время работы у всех фотоэлементов происходит постепенное снижение мощности. Так, после одного года эксплуатации он снижается на 3% для монокристаллических ячеек и на 2% для поликристаллических.
  • Общее количество электроэнергии, вырабатываемое монокристаллическим модулем, примерно на 30% выше, чем поликристаллическими ячейками той же площади.
  • Стоимость поликристаллических элементов на 10÷15% ниже, чем монокристаллических.

Аморфные солнечные модули

Элементы этого типа имеют форму плотной гибкой пленки, что значительно упрощает процесс установки батареи.

В настоящее время на рынке представлено три поколения этих клеток:

  • Клетки первого поколения — это однопроходные клетки. Они имеют низкий КПД — всего 5% и относительно короткий срок службы — менее 10 лет.
  • Второе поколение также является однопереключательным, но имеет более высокий КПД до 8% и более длительный срок службы.
  • Тонкопленочные батареи третьего поколения имеют КПД до 12% и длительный срок службы, конкурируя с кристаллическими вариантами.

Несмотря на не слишком высокую мощность, однопроходные тонкопленочные модули второго поколения остаются самыми популярными. Они недороги и обладают приличной емкостью, которая может легко конкурировать с кристаллическими вариантами батарей.

Сравнение солнечных элементов

Если сравнивать кристаллические и пленочные батареи, то последние имеют ряд существенных преимуществ, которые зачастую делают их лучше:

  • Аморфные пленочные элементы лучше реагируют на изменения температуры, особенно на ее повышение. В солнечные месяцы года батареи этого типа способны вырабатывать больше энергии, чем их кристаллические аналоги, которые под воздействием тепла могут терять до 20% своей емкости.
  • Пленочные батареи вырабатывают энергию даже при рассеянном солнечном свете, в отличие от кристаллических, которые не вырабатывают энергию в пасмурную погоду. При слабом или рассеянном свете аморфная пленка способна генерировать до 20% номинальной энергии. Не много, но лучше, чем ничего.
  • Кристаллические панели значительно дороже пленочных. Причем цена последних продолжает падать благодаря активному увеличению объемов их производства.
  • Фольгированные солнечные панели имеют меньше недостатков и слабых мест. Дело в том, что жесткие панели спаиваются между собой при формировании панели, в то время как фольга устанавливается в теле конструкции в целом.

Если обобщить и свести их в таблицу, то сравнительные характеристики аморфных пленок и жесткокристаллических солнечных элементов выглядят следующим образом:

Параметры Кристаллические панели Аморфные тонкопленочные элементы
Эффективность продукции 9÷20% 6÷12%
Выходное напряжение одного фотоэлемента Приблизительно 0,5 В Приблизительно 1,7 В
Световой спектр с максимальной чувствительностью Ближе к красному, что означает, что для эффективной работы ему требуется яркий солнечный свет. Ближе к ультрафиолету, т.е. также чувствительны к окружающему свету
Гибкость Хрупкий и ломающийся, требует жесткой подложки и надежной механической защиты. Гибкий, легко гнется, не ломается.
Надежность в экстремальных условиях. Требуется жесткое основание и соответствующая механическая защита. Более устойчив к механическим нагрузкам, хотя также требует защиты.
Долголетие При правильной защите его можно использовать в течение длительного времени, но с годами его эффективность постепенно снижается. Высококачественные изделия, изготовленные по технологии, выгорают на солнце на 4% в первые 4÷5 лет использования. Дешевые китайские аналоги могут выйти из строя через 2÷3 года.
Вес сильный. свет.

Следует пояснить, что выпускаются и комбинированные варианты солнечных панелей, то есть состоящие из кристаллических и аморфных элементов. Это означает, что все преимущества обоих типов используются по максимуму. Однако стоимость таких изделий очень высока, поэтому они не так популярны, как ранее упомянутые батареи.

Что влияет на эффективность солнечных панелей?

Чтобы не удивляться тому, что солнечные батареи в разное время работают с разной эффективностью, необходимо определить факторы, влияющие на эффективность системы. Перечисленные ниже пункты относятся ко всем типам солнечных батарей, но с разной степенью интенсивности.

  • По мере повышения температуры эффективность фотоэлектрических элементов в каждой панели снижается.
  • При частичном затемнении, например, когда только часть панели подвергается воздействию солнечного света, а ряд элементов остается неосвещенным, выходное напряжение падает из-за потерь в неосвещенных панелях.
  • Панели, оснащенные фокусирующими линзами, становятся совершенно неэффективными в пасмурную погоду, поскольку теряется эффект фокусировки светового потока.
  • Для достижения высокой эффективности солнечного коллектора необходимо правильно подобрать сопротивление нагрузки. Поэтому панели подключаются не напрямую к оборудованию или батарее, а через системный контроллер, который обеспечит оптимальную работу батареи.

Недостатки солнечных батарей

У солнечных батарей есть много недостатков, из-за которых многие домовладельцы сразу отказываются от идеи их покупки и установки.

  • Чтобы получить достаточно энергии, необходимо установить очень большое количество батарей, которые имеют довольно большие размеры. Конечно, для этого требуется большая площадь для их размещения. Многие частные домовладельцы используют для их установки солнечную сторону крыши.
  • Важно помнить, что батарея будет эффективно работать только в том случае, если ее лицевая сторона периодически очищается от осевшей пыли, грязи и высохшей дождевой воды. Это означает, что поверхность должна быть легко и удобно доступна.
  • Солнечные панели работают недостаточно эффективно после наступления сумерек, а ночью вообще не работают. Для того чтобы их можно было использовать в любое время суток, необходимо подключить их к нескольким аккумуляторам, которые накапливают энергию в солнечный период.
  • Для большого количества батарей может потребоваться отдельное помещение, если система планируется в качестве основного источника энергии.
  • Солнечная энергия считается экологически чистой, но сами солнечные батареи содержат токсичные вещества, такие как кадмий, свинец, мышьяк, галлий и т.д. При нагревании конструкции эти вещества могут выделяться не только в окружающую среду, но и в помещения дома, если батареи установлены на крыше или балконе дома. Лучше всего устанавливать систему вдали от жилых домов.
  • Если батареи установлены на открытом воздухе, система часто оснащается специальным фотоэлементом, реагирующим на положение солнца, и поворотным механизмом, который вращает их в соответствии с движением солнца, чтобы повысить их эффективность. Это повышает эффективность, но увеличивает сложность и стоимость проекта.
  • Пока эффективность таких систем не очень высока. Их эффективность составляет в лучшем случае 20%, остальные 80% воспринимаемой поверхностью солнечной энергии идут на нагрев батареи, средняя температура которой может достигать 55-60 градусов. Как упоминалось выше, эффективность фотоэлектрических элементов снижается по мере их нагревания.
  • Чтобы предотвратить перегрев батарей, используется какая-либо система принудительного охлаждения. Например, для перекачки хладагента устанавливаются вентиляторы или насосы. Понятно, что такое оборудование также требует электроэнергии, а также периодического обслуживания. Кроме того, они могут значительно снизить надежность всей конструкции. Проблема эффективного пассивного охлаждения батарей еще не решена.

Как собрать солнечную батарею в домашних условиях?

Если после изучения вышеизложенной информации желание построить солнечную батарею не пропало, вы можете поэкспериментировать, построив и испытав собственное творение. Ниже приводится подробное описание того, как собрать панель из монокристаллических плиток.

Монокристаллическая пластина размером 78×156 мм с двумя дорожками токоприемника на лицевой стороне. Симметрично им на обратной стороне платы расположены линии пайки шин, обозначенные контурными контактными окнами.

Монокристаллическая плитка размером 78×156 мм с двумя проводящими дорожками на лицевой стороне. Симметрично им, на обратной стороне платы, линии пайки шин обозначены фигурными контактными окнами.

В показанном примере разработчик собирает панель размером 750×960 мм, состоящую из 36 жестких монокристаллических пластин с размерами мм. Пластины устанавливаются в четыре ряда, по 9 фотоэлементов на ряд. Между фотоэлементами поддерживается расстояние около 10÷12 миллиметров.

Солнечные батареи, установленные на перилах балкона, также прикреплены к стеклу. Такая установка подойдет, если балкон находится на солнечной стороне дома. Красная рамка указывает на панель, установка которой будет показана.

Солнечные панели устанавливаются на перилах балкона и крепятся к его остеклению. Это полезно, если балкон расположен на солнечной стороне дома. Панель, установка которой будет показана, выделена красным цветом.

Иллюстрация Краткое описание работ, которые необходимо выполнить
img Во-первых, для работы вам понадобятся сами панели. Мастер рекомендует приобрести их заранее, так как они могут иметь разное выходное напряжение, и из них нужно будет выбрать 36 штук, которые имеют наиболее близкие друг к другу значения.
Шина представляет собой медную луженую ленту, т.е. она уже луженая, что облегчает пайку. Вам понадобится около 10 метров узкой ленты шириной 1,6 мм и 2 метра широкой ленты шириной 5 мм.
Для электротехнических работ вам потребуется обычный паяльник мощностью 40 Вт. Флюс для пайки — это канифоль, растворенная в спирте, спирт для обезжиривания паяемых поверхностей и их последующей очистки от остатков флюса, ватные диски и палочки.
В этом случае в качестве основания для монтажа всего модуля используется акриловое стекло толщиной 5 мм. Для последующей герметизации фотоэлементов мастер решил использовать прочную, бесцветную, прозрачную поливинилхлоридную пленку ORACAL®751, которая часто используется для защиты рекламы на транспортных средствах.
img Несколько слов о том, почему была выбрана ширина 1,6 мм.
Металл расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении. В солнечном коллекторе этот процесс будет происходить непрерывно, что означает, что припаянные стержни будут увеличиваться в размерах днем и наоборот ночью, что не особенно полезно для конструкции.
По моему опыту, мастер тестировал полосу шириной 2 мм и все равно остановился на полосе шириной 1,6 мм. Проводящие свойства существенно не отличаются, а более узкий менее подвержен линейной деформации.
img Подготовив все необходимое, стоит сначала рассортировать тарелки.
Как упоминалось выше, хотя это одна и та же модель, на практике они часто могут иметь разные значения. Для обеспечения гармоничной работы аккумулятора получаемые значения напряжения должны быть как можно ближе друг к другу. В данном случае, например, исследование показало, что фотоэлементы при равных условиях (при искусственном освещении) могут выдавать напряжение от 0,19 до 0,35 В.
Лучше, если ячейки, имеющие наиболее близкие возможные значения, например, между 0,30 и 0,33 В, будут установлены в одной панели. Если объединить один или два элемента со значительно отличающимися выходными напряжениями, они создадут ненужное сопротивление и перегреются.
Таким образом, отбраковываются доски, которые явно не соответствуют общей массе.
img При установке панелей между ними следует оставлять зазор 10÷12 мм. Это необходимо для того, чтобы пленка, прикрепляющая детали к акриловому стеклу, удерживала их на месте со всех сторон.
img Затем положите на стол две пластины на расстоянии 10 мм друг от друга и используйте их для измерения длины отрезаемых узких стержней.
Как вы видите, на внешней стороне пластины имеются две металлические крепежные планки, а на обратной стороне пластины точки крепления обозначены точками.
img На лицевой стороне пластины сделайте углубление на расстоянии около 3 мм от верхнего края пластины.
img На обратной стороне второй пластины шина также должна располагаться на те же 2÷3 мм ниже нижнего края.
img Определив длину одной соединительной планки, измерьте остальные соединительные элементы, используя эту длину. На каждые две пластины требуется две шины, таким образом, всего 72 штуки.
После резки рельсы выглядят так, как показано на фото. Необязательно готовить все бруски сразу — можно нарезать их по ходу дела. Однако, если они приходят все сразу, рекомендуется сложить их и перевязать резинкой. Так они не потеряются и не будут мешать на столе.
img Сначала шины припаиваются к передней части всех пластин.
Но прежде чем приступить к пайке, металлические полоски на пластинах необходимо подготовить, обезжирив их спиртом. Удобно использовать ватный тампон, окунуть его в спирт и провести им по полоске.
Этот процесс необходим для улучшения качества припоя.
img Следующий подготовительный шаг — нанесение канифольного флюса на очищенные спиртом полоски.
Лучше, если он будет налит в гибкую емкость в виде маркера (клей-карандаша) с мягким наконечником. Это облегчит работу, выдавливая и распределяя необходимое количество смеси по мере необходимости.
img Следующий шаг — припаять шину к внешней стороне пластин.
Шина устанавливается на металлическую контактную ленту и выравнивается. Затем, удерживая большую часть планки, осторожно прижимая ее к полосе, зафиксируйте ее верхнюю сторону паяльником на длину 20÷30 мм.
Дополнительный припой не используется — достаточно слоя олова на самой шине.
Теперь она закреплена и не сможет двигаться, поэтому оставшуюся длинную сторону легко закрепить на поверхности.
img Для этого поверните пластину против часовой стрелки так, чтобы длинная сторона шины оказалась под вашей рукой.
Держа шину и осторожно растягивая ее, аккуратно проведите по ней паяльником, следя за тем, чтобы он не соскользнул в сторону. Луженая лента хорошо припаивается к соответствующим образом подготовленной поверхности — просто не спеша проведите по ней один раз хорошо нагретым паяльником.
Если на ленте остались заусенцы, немедленно разгладьте их, так как эта сторона плитки должна быть прижата к акриловому стеклу.
img После припаивания обеих лент к пластине протрите их спиртом с помощью ватного тампона или диска. Удалите остатки флюса с поверхности.
img Таким же образом подготовьте все 36 плиток или только 9 фотоэлементов для сборки одной из четырех полос солнечной панели.
Здесь каждый мастер действует по своему усмотрению.
img Подготовленные солнечные элементы затем собираются в единую ленту. Остальные три полосы солнечной панели соединяются таким же образом.
img Сначала берется табличка, которая будет первой в полосе.
Он кладется на стол лицевой стороной вниз, к нему припаиваются шины. Полоски припоя, помеченные на обратной стороне платы контактными площадками, обрабатываются спиртом, а затем флюсом.
Затем, на расстоянии ок. В 3 мм от края уложите отрезок шины вдоль линии, проходящей через пазы, и припаяйте к поверхности так же, как и снаружи.
Свободные концы направляющих должны быть расположены в противоположном направлении от тех, что припаяны к лицевой стороне — они понадобятся при преобразовании целого ряда элементов в общую батарею с широкими направляющими.
img Теперь соедините вместе первую и вторую пластины в ряду. Для этого концы шин, припаянные к передней части первой платы, должны быть выведены на заднюю часть второй платы.
Доски размещаются параллельно друг другу на фиксированном расстоянии (10 мм). Для удобства доски можно заранее разметить на верстаке, т.е. сделать своеобразный трафарет для расположения досок относительно друг друга.
img Места пайки контактов обрабатываются спиртом, после чего на них наносится флюс.
img Теперь шины можно припаивать.
Для этого также медленно и осторожно проведите по ним горячим паяльником. После того как обе шины спаяны, их также следует протереть спиртом, чтобы удалить остатки флюса.
img Третья и все последующие платы в ряду коммутируются аналогичным образом.
В результате должно получиться четыре полосы по 9 фотоэлементов в каждой, соединенных, как показано на рисунках.
img Поместите готовые припаянные ряды фотоэлементов один за другим на акриловое стекло, подготовленное до необходимого размера. От края элементов до края стекла должно быть расстояние 50÷60 мм. Ряды временно крепятся к стеклу с помощью коротких полосок прозрачной клейкой ленты.
img Золотое правило» последовательного включения источников питания постоянного тока: плюс предыдущего элемента подключается к минусу следующего — и так далее.
Это правило соблюдалось в рядах. Теперь очень важно не сломать его и при укладке рядов в батарею.
Поэтому выступающие с левой стороны сегменты шин первого и третьего рядов должны быть припаяны к внешней стороне пластины, которая в данном случае повернута к акриловой поверхности. Во втором и четвертом рядах концы шин должны выступать и крепиться к задней светлой стороне пластин. Если мы допустим ошибку, последовательное соединение будет нарушено, и батарея не будет работать.
img Полученная конструкция пластины должна выглядеть следующим образом.
После того как все ряды будут прикреплены к стеклу с помощью клейкой ленты, их следует соединить вместе, чтобы получилась единая система.
img Электрическое подключение выполняется в соответствии с приведенной схемой.
Это приведет к появлению «плюса» вверху и «минуса» внизу.
img В качестве соединений используются широкие шины, что хорошо показано на схеме выше. К ним припаиваются выступающие концы тонких стержней.
После пайки излишки следует отрезать кусачками.
img На этой фотографии хорошо видна конечная точка шин.
После завершения работы проверьте работу панели с помощью тестера, переключив его на вольтметр и поместив щупы на плюсовую и минусовую стороны.
img Сначала можно проверить панель на верстаке — показания будут невелики, но собранная панель покажет, что она «под напряжением».
Затем вы можете проверить его, выставив батарею на солнце.
img Мультитестовые щупы крепятся к крайним плюсовой и минусовой шинам.
img Даже в пасмурную погоду батарея выдает 19,4 вольта на холостом ходу — это указывает на то, что панели подключены правильно.
img Во время испытаний не было солнечного света, и ток небольшой, всего около 0,5 ампера. Но даже в пасмурную погоду батарея вырабатывает около 10 Вт энергии.
img В то же время рекомендуется проверить, не перегреваются ли пластины — это несложно почувствовать тыльной стороной ладони.
Если отдельные диски явно перегреваются в целом, их следует немедленно заменить — это несложно сделать в ближайшее время.
img Если батарея работает исправно, ее можно навсегда запечатать, завернув в фольгу.
Срок службы этой фольги составляет семь лет, но практика показывает, что она прекрасно работает и в течение более длительного периода.
Пленка имеет клеевой слой, покрытый защитной грунтовкой, которая удаляется при нанесении пленки на фотоэлементы и акриловое стекло.
img Первый шаг — уложить пленку на конструкцию и выровнять край, с которого она начнет наклеиваться. Качество склеивания всего полотна зависит от выравнивания краев.
Должна быть достигнута полная герметичность без складок и пустот, так как пленка предназначена для надежной защиты фотоэлементов от всех внешних воздействий.
img Затем аккуратно отклейте защитный слой с пленки по всему краю примерно на 40 мм, сразу же закрепив ее на стекле.
img Эта операция выполняется очень аккуратно, пленка разглаживается и выравнивается.
Помните, что невозможно отклеить и распрямить данный кусок пленки, поэтому необходимо сразу же сделать хорошую работу.
Пленка не должна растягиваться, но в то же время не должна морщиться.
img Защитная подложка откидывается и постепенно удаляется во время наклеивания пленки. После выхода 20÷30 мм фольги она разглаживается над фотоэлементами и зазорами между ними, т.е. акриловым стеклом.
img Процесс заворачивания радиатора в фольгу долгий и утомительный, поэтому будьте терпеливы и не торопитесь.
Если пленка застревает или смещается в сторону, не отклеивайте ее, так как это приведет к повреждению фотоэлементов. В этом случае отрежьте и наклейте дополнительный кусок фольги поверх уже прикрепленной фольги.
Самое главное — покрыть всю поверхность батареи. На рисунке показан край пластины, обернутый фольгой. Понятно, что идеальная гладкость не требуется, главное, чтобы фольга плотно прилегала по всей поверхности.
img После нанесения фольги готовая панель может быть испытана.
Для этого отсоедините батарею от солнечной батареи и снова подсоедините к ней тестер.
img Как вы можете видеть, батарея выдает на выходах напряжение почти 20 вольт.
Затем проверяется ток короткого замыкания — он составил 3,94 ампера. А это, ни много ни мало, почти 80 ватт.
img Для проверки под нагрузкой лампочка на 24 вольта была подключена к аккумулятору через амперметр.
Эффект можно увидеть на фотографии — хотя он и не полностью освещен, но достаточно яркий.

Помимо стекла и пленки, многие мастера также используют батарейное кадрирование, помещая картину в жесткую раму. Это придает конструкции необходимую прочность и повышает ее надежность.

Если необходимо установить и использовать несколько солнечных панелей, их соединяют либо последовательно для увеличения выходного напряжения, либо параллельно для увеличения тока и общей мощности.

Набор панелей подключается через контроллер к аккумулятору — накопителю энергии, а от него распределение идет к точкам потребления, либо напрямую, либо через инвертор.

Итак, как видно из приведенной выше информации, аккумулятор можно собрать своими руками. Она требует определенных знаний в области электротехники и монтажа, внимательности и осторожности.

Однако стоит тщательно взвесить эффект от использования батареи и стоимость компонентов и всего оборудования, необходимого для работы системы. Насколько экономически эффективной будет система, особенно с учетом местных климатических условий? Не станет ли он просто «игрушкой» для активного мужчины средних лет?

Возможно, приведенное ниже видео ответит на некоторые из ваших вопросов:

Установка солнечной батареи в домашних условиях

Содержание статьи: Установка солнечных батарей в домашних условиях

Одним из альтернативных способов получения электроэнергии являются солнечные батареи. Однако даже самые дешевые, готовые к подключению ячейки все еще очень дороги. И это одна из причин, почему они не получили широкого распространения. Однако если вы соберете солнечную батарею своими руками, затраты значительно сократятся. Как это можно сделать, мы расскажем в этой статье.

Немного теории

Основным материалом для производства панелей является кремний, с добавлением бора и фосфора. Они расположены на расстоянии друг от друга. Под воздействием солнечного света свободные электроны от люминофора (сторона n-типа) отделяются и начинают двигаться к борной пластине. Борная пластина, имеющая свободные элементы, или своеобразные дырки (сторона p-типа) принимает свободные электроны. Или возникает p-n-переход. Теперь остается только снять это движение электронов с пластины в виде электрического тока.

Солнечные панели на крыше

Возможность изготовления домашней солнечной батареи

Понимание этих физических свойств кремния поможет вам создать солнечную батарею своими руками. Чтобы начать работу, необходимо провести подготовительные мероприятия.

В любом случае, всегда необходим резервный источник электроэнергии. Да, и стоимость одного киловатта солнечной энергии намного ниже, чем традиционного электричества. Конечно, многие люди хотят купить и установить солнечные панели заводского производства. Их отпугивает цена всего комплекта оборудования для домашней электростанции. В связи с этим возникает вопрос: как построить солнечную батарею самостоятельно?

Солнечная панель

Более разумный подход заключается в расчете количества энергии, произведенной одним модулем:

  • E — количество инсоляции за известный период времени;
  • k — формирующий коэффициент летом — 0,5, зимой — 0,7;
  • Pw — мощность одной единицы.

На основе запланированного общего энергопотребления и рассчитанных данных рассчитывается общее энергопотребление.

Если мы теперь разделим общую сумму на расчетную мощность одного фотоэлемента, то получим необходимое количество модулей.

Этапы преобразования энергии

Необходимые инструменты и материалы

Если вас не пугает объем и сложность предстоящей работы, вам необходимо тщательно подготовиться.

Основным элементом являются сами панели. Количество элементов выбирается в зависимости от выходных параметров будущей панели. Но главное условие — их технические свойства должны быть идентичны друг другу. И если у вас нет опыта в сборке подобных конструкций, лучше взять несколько элементов в запас, с учетом отказов на первых этапах работы.

Установочный комплект

Продолжайте пополнять запасы материалов:

  • ЧИПБОРД;
  • Металлический профиль и уголок (предпочтительно алюминиевый);
  • поролон высотой 1,6-2,7 см;
  • Основание доски из прозрачного пластика;
  • Набор саморезов и болтов;
  • Несколько тюбиков силиконового герметика;
  • Электропроводка;
  • зажимные скобы.

Мы не указываем количество сырья, так как это напрямую зависит от размера и количества деталей, из которых будет собрана самодельная солнечная батарея.

Теперь инструменты и вспомогательные материалы:

  • Отвертка;
  • Пила по металлу и пила по дереву;
  • Электрический паяльник мощностью 40 Вт;
  • Электрический тестер;
  • Флюс и припой для пайки;
  • Спирт для обработки поверхности пайки
  • Хлопковые прокладки для тампонов.

Советы по выбору панелей

Чтобы получить 145 Вт при напряжении 18 В, не разорив свой бюджет, рассмотрите комплекты класса B.

Выбор панели

Комплекты класса B составляют большую часть общего рынка солнечных батарей. Для тех, кто хочет попробовать построить панели своими руками, лучше обратить внимание на этих производителей. Но таких компаний сейчас много, и, как правило, они не производят, а перепродают готовые компоненты. Или же в целях экономии средств они активно используют ручную сборку панелей, что неизбежно приводит к снижению качества. Поэтому будьте готовы к тому, что объявленные свойства могут не совпадать с фактическими параметрами. И рассчитывать на гарантию от этих малоизвестных компаний тоже не приходится.

Как сделать панель

Если вы купите 36 штук китайских панелей на сайте Alibaba, это будет стоить 3200 рублей. При цене полного комплекта с теми же характеристиками в 6 250 рублей, выгода вполне ощутима.

Это делает идею изготовления собственных солнечных батарей для дома еще более актуальной.

Какие панели покупать

Все продукты этого класса делятся на:

  1. Монокристаллические (более дорогие).
  2. Поликристаллический (аморфный).

Первые имеют более однородную структуру, поэтому их эффективность гораздо выше, чем у аморфных. Это является причиной повышения цен.

Типы панелей

Отличить эти фотоэлементы друг от друга очень легко, как по цвету (монокристаллический — темно-синий), так и по форме.

Какой из них выбрать — решать покупателю, но учтите, что более дешевые аморфные элементы производятся на небольших китайских фабриках с отклонениями в качестве материалов, но с более низкой себестоимостью.

Для расчета количества фотоэлементов следует руководствоваться ожидаемой выходной мощностью самодельных панелей.

Согласно паспортным данным, на каждый квадратный метр панели приходится 0,12 кВт/ч электроэнергии. Для бытовых целей достаточно получать от устройства 280-320 кВт в месяц.

Все ячейки должны быть одинакового размера и характеристик.

Если вы приобрели фотоэлемент с защитным восковым покрытием, его необходимо удалить после покупки.

Комплект для заказа панелей

Последовательность действий для подготовки фотоэлементов:

  1. Распакуйте панели.
  2. Подвергать воздействию горячей воды (90±5 градусов Цельсия).
  3. Когда воск расплавится, отделите все компоненты.
  4. Очистите каждую панель от остатков воска горячей водой.
  5. Разложите обработанные панели на мягкой ткани и высушите.

Панели после механической обработки

Изготовление рамы

Солнечная панель начинается со строительства каркаса из легкодоступных материалов.

Размеры для него рассчитываются с учетом параметров самих фотоэлектрических элементов.

Для изготовления рамы можно использовать алюминиевые уголки с высотой фланца 70 x 90 мм.

Изготовление структурной рамы

Почему алюминий?

  1. Вес конструкции. Вся конструкция в итоге будет весить достаточно много, но она достаточно легкая и прочная.
  2. Не требуется антикоррозийная обработка.

Все стыки рамы должны быть защищены герметиками на силиконовой основе для устранения влаги.

Герметизация панелей

Теперь, когда у вас есть металлический каркас, вы можете приступить к созданию корпуса солнечной батареи.

Жилье

Здесь задача проще — сделайте своеобразный деревянный ящик с низкими (2 см) бортами.

Перед тем как сделать солнечную батарею своими руками, стоит подготовить материалы. Ниже приведена типичная пошаговая инструкция:

  1. Основание корпуса изготовлено из цельного куска ДСП. Прикрутите боковины к ДСП с помощью саморезов.

Каркасная опалубка

  1. Просверлите вентиляционные отверстия в деревянных досках.

Сверление отверстий в облицовке

  1. Просверлите вентиляционные отверстия в листе ДСП с интервалом 10 см по всей длине плиты.

Вентиляционные отверстия в самом металлическом листе

Теперь основание готово. Теперь вы приступаете к сборке солнечной панели, устанавливая солнечные плитки.

Сборка фотоэлектрических элементов

Прежде чем приступить к этому шагу, необходимо изучить, как выглядит принципиальная схема солнечной батареи. Аккуратно расположите ячейки на основании. Важно, чтобы между ними оставался зазор 3-5 мм. Для крепления плитки можно использовать прищепки.

Установка фотоэлементов

Подготовьтесь к пайке, расположив контакты в правильном порядке. Положительные с одной стороны, отрицательные — с другой.

Пайка

Контакты на плитах могут быть уже изготовлены и закреплены на месте. Если их нет, вам придется подготовить и припаять их самостоятельно.

Домашняя солнечная батарея состоит из кристаллических элементов. Это довольно хрупкий материал, поэтому обращаться с ним нужно очень осторожно.

Монтажные панели

Производство солнечных батарей требует особой тщательности. Чтобы правильно припаять солнечные батареи, не повредив их, необходимо аккуратно обращаться с компонентами. Выберите подходящий паяльник с приемлемой мощностью 24 /36 Вт.

Паяльные платы

После пайки всех плат схему следует дополнить р/п диодами против саморазряда (регулятор заряда) и акустическим кабелем на выходе для подключения.

Конструкция отделочной панели

Закрепите все элементы панели вручную с помощью герметика.

Крепежные элементы с уплотнительным составом

Теперь все компоненты поднимаются и помещаются внутрь рамы.

Проверка батареи перед герметизацией

Работа подходит к концу, но прежде чем собирать панель из комплектующих из Китая, необходимо проверить, работает ли вообще собранная конструкция.

Существует большая вероятность некачественной пайки контактов. На самом деле, лучше проводить такой тест после пайки каждого ряда фотоэлементов — это позволит легко обнаружить плохие соединения.

Проверка качества соединений

Испытание проводится на открытой площадке в солнечную полуденную погоду, когда солнце не заслонено облаками. Для измерений подходит обычный цифровой тестер.

Текущее тестирование

Подготовленная батарея должна быть вынесена на улицу, обращена к солнцу под соответствующим углом наклона, который рассчитывается заранее. Переключите тестер в режим измерения тока и измерьте токи короткого замыкания.

Наружная панель для тестирования

Теоретически, ток панели должен быть на 0,5-1,0 А меньше тока короткого замыкания. Если тестер показывает ток более 4,5 А, это означает, что солнечная панель установлена правильно и полностью готова к работе.

Испытание на короткое замыкание

Если показания изменяются в сторону уменьшения, ищите слабый контакт припоя в соединении фотоэлемента.

Уплотнение

После проверки всех компонентов на работоспособность, следующим шагом является герметизация фотоэлементов, встроенных в раму. Лучший метод для этого — эпоксидный клей.

Эпоксидная заливка

Но его использование неизбежно увеличит стоимость проекта «панели своими руками». Эпоксидную смолу можно заменить силиконовым герметиком, но не просто силиконовым герметиком, а таким, который предназначен для использования при отрицательных температурах.

Подготовка к герметизации

Уплотнение может быть выполнено различными способами:

  • заливка всех элементов, выполненных одновременно от края до края;
  • заполнение зазоров между фотоэлементами и краями рамы.

При работе необходимо учитывать несколько моментов:

  • Поверхность должна быть идеально ровной. В противном случае элементы отползут в сторону под собственным весом.
  • Отверждение происходит быстрее при высоких температурах окружающей среды. Все герметики имеют свои инструкции.

Если все продумано и сделано правильно, то в результате получается гидрофобная и абсолютно прозрачная поверхность. Теперь сборка панели завершена.

Конкретные сведения о том, как починить крышку:

  1. После того как собранный кран будет герметичен, его можно закрыть крышкой и зафиксировать. Однако это можно делать только после полного высыхания клея. Если вы поторопитесь и закрепите крышку, клей испарится и оставит мутные разводы на оргстекле.
  2. На кабеле, который теперь выходит из панели, сделайте двухконтактный разъем для контроллера.
  3. Снова проверяется работа аккумулятора.

Испытание батареи после установки и герметизации

Панель, собранная самостоятельно в домашних условиях, теперь готова к установке и подключению к домашней солнечной системе.

Установка комплексной системы

  1. Для нормальной работы солнечных панелей необходим дополнительный инвертор с 12 В на 200 В, который преобразует постоянный ток от панели в переменный.
  2. Во избежание перегрузки системы и для экономии электроэнергии требуется не менее двух гелевых или AGM аккумуляторов.
  3. Система была бы неполной без контроллера для управления батареями.

Место установки должно быть выбрано до изготовления солнечного коллектора. Это также играет важную роль.

Солнечные панели могут быть размещены на земле, на стенах или на крыше. Это дело вкуса и доступного пространства. Однако важно, чтобы как можно больше солнечного света попадало на панель. Поэтому тень, падающая на конструкцию, крайне нежелательна.

Часто можно увидеть систему таких китайских панелей на крышах домов. Однако в любом случае необходимо убедиться, что сама крыша безопасна и может выдержать дополнительный вес солнечных батарей. И это является необходимым условием. Ведь помимо установки самих солнечных панелей, веса кронштейнов и поворотной системы, без которой не обойтись, — угол установки строго определен. Она должна составлять 30-40 градусов по отношению к крыше.

Монтаж панелей на крыше

Если панели изготовлены из тонкопленочных материалов, они должны быть защищены от дополнительной нагрузки ветра и давления скопившегося снега. Он должен быть надежно защищен от ветра.

Хорошим решением для загородного дома является надземная установка на металлическом каркасе из прочного материала сечением 25х25 мм и более. Перед каркасной конструкцией должны быть установлены ветрозащитные и снегозащитные устройства.

Что влияет на производительность солнечных панелей?

Теперь понятно, что собрать солнечную батарею своими руками вполне возможно. Однако следует помнить, что эффективность такого источника энергии зависит от многих факторов. И это касается всех видов оборудования — как заводского, так и бытового:

  1. Фотоэлектрические элементы теряют свою эффективность при повышении собственной температуры.
  2. Если часть панели находится в тени и солнце освещает только часть фотоэлементов, следствием этого является общее падение выходного напряжения.
  3. Если панели оснащены дополнительными линзами для фокусировки солнечного света, то в пасмурную погоду их мощность падает до нуля. Нет солнца, и просто не на чем сосредоточиться.
  4. Максимальная эффективность возможна при правильном выборе сопротивления нагрузки. Для этого лучше всего подключать сами фотоэлектрические панели не напрямую к потребителям энергии или аккумуляторам, а через специальный контроллер. Это обеспечит наиболее эффективную работу батареи.

Солнечная батарея из старых транзисторов

Те, кто занимается ремонтом радиоаппаратуры, со временем накапливают стратегический запас радиокомпонентов. Это могут быть транзисторы или диоды в металлическом корпусе. Они не подходят для ремонта современного электронного оборудования из-за слишком больших размеров, но из старых транзисторов можно собрать небольшую фотопанель.

Лучший способ — найти транзисторы типа CT или P из имеющихся под рукой материалов:

Старые транзисторы

Чтобы добраться до фотоэлемента, аккуратно срежьте верхнюю часть фотоэлемента. Под ним находится кремниевый полупроводниковый элемент — фотоэлемент. Крышку можно отрезать, аккуратно зажав ее в тисках с помощью пилы по металлу.

Вырезание крышки транзистора

Под ним видна пластина. Это будет основной компонент будущего контура.

Плата в транзисторе

Имеется три штырька:

  • основание;
  • эмиттер;
  • коллекционер.

Нам нужен коллекционер. Это та, которая имеет хорошую разность потенциалов.

Измерение

Соберите начальную схему в соответствии со схемой:

Начальная цепочка

Все компоненты должны быть установлены на плоской поверхности из диэлектрического материала. На основе параметров будущей фотоэлектрической панели собирается цепочка деталей. Затем собирается параллельная группа таких цепочек.

Если один транзистор способен выдавать напряжение 0,35 В и ток короткого замыкания 0,25 мкА, то на основе этих характеристик можно оценить количество гирлянд.

Не забывайте, что собранная светодиодная батарея потребует охлаждения. Поэтому не рекомендуется размещать компоненты плотно и близко друг к другу. Это позволит естественной вентиляции работать лучше.

Опытные мастера знают, что такая конструкция неудобна из-за больших размеров. Солнечная панель, сделанная своими руками из диодов, гораздо практичнее.

В любом случае, попытка припаять альтернативный источник энергии имеет смысл по двум причинам:

  1. По крайней мере, старые радиодетали будут включены.
  2. Вы можете использовать его для питания электронных часов или даже небольшого радиоприемника.

Батарея из диодов

Солнечная батарея, построенная из диодов D223B, действительно может стать источником электроэнергии. Эти диоды имеют самое высокое напряжение и изготавливаются в стеклянном корпусе, покрытом краской. Выходное напряжение готового изделия можно определить, рассчитав, что один диод на солнце генерирует 350 мВ.

  1. Поместите необходимое количество радиоэлементов в контейнер, залейте его ацетоном или другим растворителем и оставьте на несколько часов.
  2. Затем возьмите пластину из неметаллического материала подходящего размера и разметьте на ней компоненты блока питания для пайки.
  3. После размачивания краску можно легко соскоблить.
  4. Вооружившись мультиметром, при солнечном свете или под лампочкой найдите плюсовой контакт и согните его. Диоды припаяны вертикально, поскольку в таком положении кристалл лучше всего способен генерировать ток за счет солнечной энергии. Таким образом, выходное напряжение будет максимальным напряжением, которое генерирует солнечная панель.

Неприпаянные диоды

Аккумулятор из фольги

В дополнение к двум вышеописанным методам, источник питания может быть собран из фольги. Самодельная солнечная батарея, изготовленная в соответствии с приведенной ниже пошаговой инструкцией, сможет вырабатывать электроэнергию, хотя и с очень низким КПД:

  1. Вам понадобится 45 квадратных сантиметров медной фольги. Обработайте отрезанную часть в мыльном растворе, чтобы удалить жир с поверхности. Рекомендуется также ручная стирка, чтобы не оставлять жирных пятен.
  2. С помощью тряпки удалите защитный оксидный слой и любые другие следы коррозии с поверхности среза.
  3. Лист фольги помещают на конфорку электроплиты мощностью не менее 1,1 кВт и нагревают до образования красно-оранжевых пятен. При дальнейшем нагревании образовавшиеся оксиды превращаются в оксид меди. Об этом свидетельствует черный цвет поверхности работы.
  4. После образования оксида нагрев необходимо продолжать в течение 30 минут, чтобы образовался оксидный слой достаточной толщины.
  5. Жарка прекращается, и лист остывает вместе с печью. При медленном охлаждении медь и оксид остывают с разной скоростью, что облегчает отшелушивание последнего.
  6. Остатки оксида удаляются под проточной водой. Не сгибайте лист и не отрывайте механически маленькие кусочки, чтобы не повредить тонкий оксидный слой.
  7. Второй лист вырезается по размеру первого.
  8. Поместите два куска фольги в пластиковую бутылку объемом 2-5 литров с отрезанным горлышком. Прикрепите их с помощью зажимов типа «крокодил». Расположите их таким образом, чтобы они не были связаны друг с другом.
  9. Подключите минусовую клемму к отрезанной части, а плюсовую к другой части.
  10. Налейте солевой раствор в банку. Его уровень должен быть на 2,5 см ниже верхнего края электродов. Для приготовления смеси 2-4 столовые ложки соли (в зависимости от объема бутылки) растворяют в небольшом количестве воды.

Фольгированная батарея

Фольгированная батарея

Все солнечные панели не подходят для обеспечения электроэнергией дачных домов или частных домовладений из-за их низкой эффективности. Однако их можно использовать для питания радиоприемников или зарядки небольших электроприборов.

Недостатки солнечных батарей

Теперь, когда портативные панели стали еще доступнее, не все домовладельцы стремятся использовать этот альтернативный источник электроэнергии. И на это есть свои причины:

Поле с установленными досками

  • Для мощной и эффективной системы требуется большая площадь, полностью открытая для прямого солнечного света;
  • Для того чтобы покрыть весь спрос на солнечную энергию, солнечная система должна быть оснащена достаточно большим количеством панелей. В связи с этим возникает еще одна проблема: большое количество солнечных батарей требует большой площади, подверженной воздействию прямых солнечных лучей;
  • Чтобы система работала правильно, размер батарей должен соответствовать мощности солнечной системы;

Выбор батареи

  • Поскольку система совершенно неэффективна в сумерках и совершенно неэффективна ночью, необходимо дополнить ее батарейками. Они накапливают энергию в течение дня и высвобождают ее вечером или ночью;
  • Поскольку для солнечных батарей, вероятно, будет использоваться несколько аккумуляторов, им необходимо отдельное помещение, которое также должно отвечать всем стандартам безопасности;
  • Пока система новая, она будет работать с максимальной эффективностью. Однако погодные факторы — пыль, снег, дождь — неизбежно снижают производительность системы. Поэтому все компоненты требуют периодической очистки и должны быть легко доступны;
  • На сегодняшний день наиболее эффективными являются системы, созданные с использованием тонких полимерных пленок фотоэлектрических элементов на основе теллурида кадмия. Однако использование таких дорогих компонентов в домашних системах абсолютно нерентабельно.

Пластина из теллурида кадмия

Утилизация системы

Установленные на заводе солнечные системы рассчитаны на 45-летний срок службы. Их компоненты — контроллер и инвертор — служат около 20 лет. Срок службы батареи также очень ограничен, но точно не более десяти лет.

Поэтому вполне резонно возникает вопрос, что делать с износившимися компонентами солнечной установки?

Ответ очевиден — продавайте их!

Несомненно, в вашем городе найдется компания, готовая выкупить компоненты.

Они пригодны для повторного использования при создании аналогичных систем. Цена природного кремния очень высока, как и его переработка. Экономически выгоднее выкупать отслужившие свой срок компоненты, перерабатывать их и снова производить солнечные панели. Это гораздо выгоднее, чем покупать сырье или добывать редкоземельные материалы самостоятельно.

Где купить

Солнечные панели можно приобрести в специализированном магазине или онлайн в интернет-магазине. Во втором случае особого внимания заслуживает бюджетный вариант покупки товаров на сайте Aliexpress. Для некоторых панелей возможна отгрузка со склада в Российской Федерации, вы можете получить их как можно скорее, выбрав опцию «Доставка из Российской Федерации» при оформлении заказа:

Запрос

DIY типа домашних солнечных батарей — это серьезная задача, которая потребует, помимо финансовых и временных затрат, еще и минимальных знаний основ электротехники. Но при наличии желания и настойчивости можно быть вполне уверенным в успехе в этом деле.

В любом случае, использование солнечной радиации имеет большие перспективы. Статистика утверждает, что на 1 м 2 поверхности Земли ежедневно вырабатывается 4,2 киловатт-часа солнечной энергии! Это эквивалентно экономии почти одного барреля нефти в год. Поэтому можно с уверенностью сказать, что будущее за альтернативными источниками энергии.

«Июль в Швейцарии» — издательский дом
«Июль в Швейцарии» — издательский дом