Как да си направим слънчева батерия със собствените си ръце, стъпка по стъпка инструкции за сглобяване у дома от различни материали със снимки и видеоклипове

В съвременния свят е трудно да си представим съществуването без електричество. Осветлението, отоплението, комуникацията и другите удоволствия на комфортен живот са пряко зависими от него. Това принуждава да се търсят алтернативни независими източници, една от които е слънцето. Този енергиен клон все още не е много развит и промишлените инсталации не са скъпи. Продукцията ще бъде производството на слънчеви панели със собствените си ръце.

Съдържание

  • Какво представлява слънчевата батерия
  • Устройство
  • Видове елементи за модули
  • Какво прави възможно да се направи хелиопанел у дома
  • Рационално разполагане на батерии
  • Как се изчислява необходимата мощност
  • Как да събирате слънчеви батерии със собствените си ръце
  • Поставяне на батерии
  • Поддръжка на модули
  • Колко скоро ще бъдат възстановени разходите
  • Съдържание
    1. 1 Какво представлява слънчевата батерия
    2. 2 Устройство
    3. 3 Видове елементи за модули
    4. Кристал
    5. Филм
    6. 4 От това, което е възможно да се направи хелиопанел у дома
    7. От диоди
    8. От транзистори
    9. 5 Рационално разполагане на батерии
    10. 6. Как се изчислява необходимата мощност
    11. Консумация на енергия
    12. Капацитет AB (акумулаторна батерия) и мощност на инвертора
    13. Задължителен брой клетки
    14. 7 Как да съберете слънчеви батерии със собствени ръце
    15. Материали и инструменти
    16. Изчисляване на рамката
    17. Създаване на кутия
    18. Запояване на елементи и сглобяване на модули
    19. Изработване на въртящ се механизъм
    20. 8 Инсталиране на батерии
    21. 9 Поддръжка на модули
    22. 10 Веднага след възстановяването на разходите

    1 Какво представлява слънчевата батерия

    Слънчевата батерия е панел, състоящ се от фотоклетки, които са свързани помежду си. Той директно преобразува слънчевата енергия в електрически ток. В зависимост от устройството на системата, електрическата енергия се натрупва или незабавно преминава към енергийното снабдяване на сгради, механизми и уреди.

    Слънчевата батерия се състои от фотоклетки, които са свързани помежду си

    Препоръчваме ви да прочетете

    • Инсталиране на граници със собствени ръце - правим парцела по-точен
    • Ние правим дърводелска пейка със собствените си ръце
    • Ние правим вентилация в мазето със собствените си ръце
    • .
    Най-простите фотоклетки, използвани почти всеки. Те са вградени в калкулатори, фенерчета, акумулаторни батерии за електронни джаджи, градински фенери. Но това не е ограничено. Има електрически превозни средства с презареждане от слънцето, в космоса той е един от основните източници на енергия.

    В страни с много слънчеви дни батериите се инсталират на покриви на сгради и се използват за отопление и отопление на вода. Този тип се нарича колектори, те превръщат енергията на слънцето в топлина.

    Често доставките на електроенергия за цели градове и градове става само за сметка на този вид енергия. Изграждат се соларни електроцентрали. специаленТе са разпространени в САЩ, Япония и Германия.

    2 Устройство

    Основата на слънчевата батерия е феноменът на фотоелектричния ефект, открит през ХХ век от A. Enshtein. Оказа се, че при някои вещества, под действието на слънчева светлина или други вещества, има отделяне на заредени частици. Това откритие доведе през 1953 г. до създаването на първия хелиомодул.

    Материалът за производството на елементи е полупроводници - комбинираните плочи от два материала с различна проводимост.Често поликристалният или монокристален силиций с различни добавки се използва за тяхното производство.

    Под въздействието на слънчевата светлина в един слой има излишък от електрони, а в другия - липсата им. "Излишните" електрони преминават в областта с тяхната липса, този процес се нарича pn възел.

    Слънчевата клетка се състои от два полупроводникови слоя с променлива проводимост

    .

    Между материалите, които съставляват излишъка и липсата на електрони, се поставя бариерен слой, който предотвратява прехода. Това е необходимо, за да може токът да се появи само ако има източник на енергийна консумация.

    Фотоните на светлината идват на повърхността, за да избиват електрони и им осигуряват необходимата енергия за преодоляване на бариерния слой. Отрицателните електрони преминават от р-проводника към n-проводника, докато положителните носят обратен път.

    Поради проводимостта на полупроводниковите материали е възможно да се създаде насочено движение на електроните. Това създава електрически ток.

    Елементите са свързани последователно, образувайки панел в по-голяма или по-малка област, която се нарича батерия. Тези батерии могат да бъдат директно свързани към източник на захранване. Но тъй като слънчевата активност се променя през деня, а през нощта изобщо спира, използва акумулатори, акумулира енергия в отсъствието на слънчева светлина.

    Необходимият компонент в този случай е администраторът. Тя служи за наблюдение на зареждането на батерията и изключва батерията при пълно зареждане.

    Слънчевият ток, произведен от слънчевата клетка, е постоянен, за да се използва, той трябва да се преобразува в променлив. Това служи като инвертор.

    Тъй като всички електрически уреди, които консумират енергия, са проектирани за определено напрежение, системата се нуждае от стабилизатор, който осигурява необходимите стойности.

    Между хелиумодула и потребителя са монтирани допълнителни устройства

    .

    Само в присъствието на всички тези компоненти може да се получи функционална система, която снабдява потребителите с енергия и не заплашва да ги извади от строя.

    3 Видове елементи за модули

    Съществуват три основни типа слънчеви панели: поликристален, монокристален и тънък филм. Често всичките три вида са изработени от силиций с различни добавки. Използват се също кадмиев телурид и медно-кадмиеви селенид, особено за производство на филмови панели. Тези добавки увеличават ефективността на клетките с 5-10%.

    Кристал

    Най-популярни са монокристалните. Изработени са от монокристали,имат еднаква структура. Такива плочи имат формата на многоъгълник или правоъгълник с нарязани ъгли.

    Еднокристалната клетка има форма на правоъгълник с наклонени ъгли

    Батерията, сглобена от монокристални елементи, има висока производителност в сравнение с други видове, ефективността му е 13%.Тя е лека и компактна, не се страхува от лек завой, може да се монтира на неравна повърхност, живот от 30 години.

    Недостатъците включват значително намаляване на мощността по време на облаци до пълно прекратяване на производството на енергия. Същото се случва и при затъмняване, нощем батерията няма да работи.

    Поликристалната клетка има правоъгълна форма, която ви позволява да монтирате панела без пространства

    .

    Поликристалните продукти се произвеждат чрез леене с правоъгълна или квадратна форма и хетерогенна структура.Ефективността им е по-ниска от монокристална, ефективността е само 7-9%, но спадът на производството по време на облаци, прах или здрач е незначителен.

    Ето защо те се използват при подреждането на уличното осветление и по-често се използват кулибини. Цената на тези плочи е по-ниска от единичните кристали, продължителността на живота е 20 години.

    Филм

    Токо филм или гъвкави елементи са изработени от аморфна силициева форма. Гъвкавостта на панелите ги прави мобилни, превръщайки ролката, която могат да вземат със себе си на път и имат независим източник на енергия навсякъде. Това свойство позволява монтирането им на криволинейни повърхности.

    Филмовата батерия е направена от аморфен силиций

    По ефективност филмовите панели удвояват два пъти кристалното, за да се получи същото количество батерия с двойна повърхност. Да, и издръжливостта на филма не се различава - през първите 2 години ефективността им намалява с 20-40%.

    Но в облаците или затъмняването енергийната продукция се намалява само с 10-15%. Несъмнено предимство може да се счита за тяхната относителна евтина цена.

    4 От това, което можете да правите хелиопанел у дома

    Въпреки всички предимства на промишлените батерии, основният им недостатък е високата цена. Този проблем може да бъде избегнат, като направите най-простия панел със собствените си ръце от материалите.

    От диоди

    Диодът е кристал в пластмасова кутия, която действа като леща. Той концентрира слънчевите лъчи върху проводника, което води до електрически ток. Чрез свързване на голям брой диоди получаваме слънчева батерия. Можете да използвате картон като дъска.

    Проблемът е, че мощността на получената енергия е малка, голям брой диоди ще трябва да произвеждат достатъчни количества. Финансовите и трудови разходи на такава батерия далеч надвишават фабриката, а мощността е много по-ниска от нея.

    Освен това производството намалява рязко при затъмняване на осветлението. Да, и самите диоди се държат неправилно - често има неволен блясък. Самите диоди консумират произведената енергия. Заключението се предполага: неефективно.

    Транзистори

    Както и в диодите, основният елемент на транзистора е кристален. Но той е затворен в метална кутия, не пропуска слънчева светлина. За производството на батерията капакът на тялото се отрязва от метален нож.

    Батерия с ниска мощност може да бъде сглобена от транзистори

    След това елементите се закрепват към плоча от текстолит или друг материал, подходящ за ролята на дъската, и се свързват помежду си. По този начин можете да съберете батерия с достатъчно енергия, за да управлявате фенерчето или радиото, но високата мощност, която се очаква от това устройство, не си струва.

    Но като източник на енергия с ниска мощност е напълно подходящо. Особено ако сте привлечени от самия процес на създаване и не е много важна практическа полза от резултата.

    Занаятчиите предлагат използването на CD-дискове и дори медни плочи като фотоклетки. Преносимо зареждане на телефона е лесно да се направи от фотоклетки от градински фенерчета.

    Най-доброто решение ще бъде закупуването на готови плочи. Някои интернет сайтове продават модули с малка производствена разлика на достъпна цена, те са доста подходящи за употреба.

    5 Рационално поставяне на батерии

    Поставянето на модули до голяма степен зависи от това колко енергия ще бъде генерирана от системата. Колкото повече лъчи ще попаднат върху фотоклетките, толкова повече ще произвеждат енергия. За оптималното местоположение трябва да бъдат изпълнени следните условия:

  • Най-често за пестене на батериятапоставени върху покривите.

    Поставянето на сенници на покрива ви позволява да спестите място

  • Модулите са монтирани с наклон от 450 ° C, в идеалния случай лъчите не трябва да падат върху панела под прав ъгъл.
  • Най-добре е да ги ориентирате на юг или да осигурите завъртаща система, която осигурява максимално осветление през целия ден.
  • За да се избегне прегряване, се препоръчва да се използва повърхност, боядисана в светли тонове или покрита с лъскаво фолио за монтаж през лятото.
  • Сенките на високи сгради, дървета, тръби и други пречки, които пречат на преминаването на лъчите, не трябва да попадат върху модулите.
  • През зимата модулите се монтират почти вертикално, за да се осигури самопочистване на снега.
  • Важно! Силата на тока на батерията се определя от работата на най-слабия елемент. Дори една малка сянка върху един модул може да намали производителността на системата от 10 на 50%.

    6. Как се изчислява необходимата мощност

    Преди да се пристъпи към сглобяването на акумулаторната батерия, е необходимо да се определи необходимата мощност. Това зависи от броя на закупените клетки и общата площ на готовите батерии.

    Системата може да бъде или самостоятелна (самостоятелно доставяна), или комбинация, която комбинира енергията на слънцето и традиционния източник.

    Изчислението се състои от три стъпки:

  • Открийте общата консумация на енергия.
  • Определете достатъчния капацитет на батерията и мощността на инвертора.
  • Изчислете необходимия брой клетки чрезбаза данни за инсолацията във вашия регион.
  • Консумация на енергия

    За автономна система тя може да бъде определена от вашия електромер. Общото количество консумирана енергия на месец се дели на броя на дните и средното дневно потребление.

    Ако от батерията се изисква само част от устройството, разберете тяхната мощност от паспорта или маркировката на устройството. Умножете получените стойности с броя на работните часове на ден. След като получите стойностите за всички устройства, ще получите среднодневно потребление.

    Капацитет AB (акумулаторна батерия) и мощност на инвертора

    AB за соларните системи трябва да издържат на голям брой цикли на разреждане и разреждане, да имат ниско саморазряд, да издържат на голям заряден ток, да работят при високи и ниски температури, като същевременно изискват минимална поддръжка.Тези параметри са оптимални за оловно-кисели AB.

    Друг важен показател е капацитетът, максималният заряд, който може да получи и спести батерията. Недостатъчният капацитет се увеличава чрез свързване на AB в паралел, последователно или чрез комбиниране на двете връзки.

    Намирането на необходимото количество AB ще помогне да се изчисли. Нека го разгледаме за концентрацията на енергийния резерв за 1 ден в AB с капацитет от 200 A. h и напрежение 12 Vt.

    Да предположим, че дневното изискване е 4800 чл. час, изходното напрежение на 24 Vt. Отбележете, че загубите на инвертора ще бъдат 20%, ще въведем корекционен фактор 1,2.

    4800: 24x1.2 = 240 A. годишно

    Дълбочината на изпускане AB не трябва да бъдеда надвишава 30-40%, помислете за това.

    240x0.4 = 600 A. година

    Получената стойност е три пъти по-голяма от капацитета на акумулаторната батерия, така че за необходимото количество запас се нуждаете от 3 AB, свързани паралелно. Но в същото време напрежението на батерията 12 V, за да я увеличи два пъти, ще се нуждае от още 3 AB, свързани последователно.

    За да получите напрежение от 48 V, свържете паралелно две паралелни вериги от 4 AB

    Инверторът се използва за преобразуване на постоянен ток в променлив.Изберете го при максимално натоварване.При някои устройства размерът на пусковия ток е много по-висок от номиналната стойност. Този индикатор е взет под внимание. В други случаи се вземат предвид номиналните стойности.

    Има стойност и форма на напрежението. Най-добрият вариант е чистата синусоида. За устройства, които са нечувствителни към разлики в напрежението, ще се побере квадратна форма. Трябва да се вземе предвид и възможността за превключване на устройството от AB директно към соларни клетки.

    Задължителен брой клетки

    Индексите на инсолацията варират значително в различните области. За правилното изчисление, трябва да знаете тези номера за вашата местност, данните са лесни за намиране в интернет или в метеорологичната станция.

    Таблица с инсолации по месеци за различни региони

    Инсолацията зависи не само от сезона, но и от ъгъла на наклона на акумулатора

    .

    Когато се изчислява, се отнасят до най-ниските стойности на инсолацията през годината, в противен случай в този период батерията няма да произведе достатъчно енергия.

    Да приемем минимални ставки - през януари, 0.69, максимум - през юли, 5.09.

    Корекционен коефициент за зимното време - 0.7, за лятото - 0.5.

    Необходимото количество енергия е 4800 W.H.

    Един панел има мощност от 260 W, а напрежението 24 в

    Загубите на AB и инвертора са 20%.

    Изчисляваме потреблението, като отчитаме загубите: 4800 ± 1,2 = 5760 W · h = 5,76 kWt.

    Определете производителността на един панел.

    През лятото: 0,5? 260? 5.09 = 661.7 Вт.

    През зимата: 0.7? 260 ° 0.69 = 125.5 Т.

    Изчислява се необходимия брой батерии, като се раздели потреблението на енергия от работата на панела.

    През лятото: 5760 /661,7 = 8,7 бр.

    През зимата: 5760 /125,5 = 45,8 бр.

    Оказва се, че за пълна подкрепа през зимата ще са необходими пет пъти повече модули, отколкото през лятото. Затова си струва да се инсталират повече батерии наведнъж или да се предвиди хибридна система за захранване за зимата.

    7 Как да сглобите слънчеви батерии със собствените си ръце

    Монтажът се състои от няколко етапа: производство на корпуса, запояване на елементи, монтаж на системата и нейното инсталиране. Преди да започнете, запазете всичко, от което имате нужда.

    Батерията се състои от няколко слоя

    Материали и инструменти

    • фотоклетки;
    • плоски проводници;
    • алкохол-колофон;
    • поялник;
    • алуминиев профил;
    • алуминиеви ъгли;
    • хардуер;
    • силиконов уплътнител;
    • метален нож;
    • отвертка;
    • стъкло, плексиглас или плексиглас;
    • диоди;
    • измерванеустройства.

    Фотоклетките са по-добре да бъдат поръчани заедно с проводници, те са специално проектирани за тази цел. Други проводници имат повече несигурност, което може да е проблем при запояване и сглобяване. Има клетки с вече запоени проводници. Те струват повече, но значително спестяват време и разходи за труд.

    Купете мазилки с проводници, което ще съкрати работното време

    Рамката на тялото обикновено е направена от алуминиев ъгъл, но е възможно да се използват дървени релси или пръти с квадратно напречно сечение 2х2. Този вариант е по-неблагоприятен, тъй като не осигурява достатъчна защита срещу атмосферно излагане.

    За прозрачен панел изберете материала с минимален коефициент на пречупване. Всяко препятствие по пътя на лъчите увеличава загубата на енергия. Желателно е материалът да преминава като възможно инфрачервено лъчение.

    Важно! Колкото повече панелът работи, толкова по-малко се произвежда енергия.

    Изчисляване на рамка

    Размерите на рамката се изчисляват въз основа на размера на клетките. Между съседни елементи е важно да се предвиди малко разстояние от 3-5 мм и да се вземе предвид ширината на рамката, така че да не се припокрива с краищата на елементите.

    Клетките са произведени в различни размери, вземете под внимание 36 плочи с размери 81х150 мм. Елементите са в 4 реда, 9 броя в едно. На базата на тези данни размерите на рамката са 835х690 мм.

    Изработване на кутия

  • От алуминиев ъгъл с ширина 35 мм и нарязани две заготовки от 835 мм, две 690 мм
  • Пробийтеръбове за монтаж.
  • При големи заготовки пробийте по 4 дупки на всяка.
  • Събираме рамка, която се закрепва извън ъглите с винтове.

    Рамката за батерията е изработена от алуминиев профил и е фиксирана в ъгли

  • От стъкло, плексиглас или плексиглас изрязваме правоъгълен лист с малко по-малки размери.
  • Готовата рамка вътре се смазва със силиконов уплътнител, без никакви пространства.

    Поставете прозрачна плоча в рамката

  • Поставете стъклото в скелета, натиснете го здраво, фиксирайте го и го оставете да изсъхне.
  • Запояване на елементи и сглобяване на модули

    Ако предметите са закупени без контакти, те трябва първо да бъдат запоени за всяка чиния. За да направите това, изрежете проводника на еднакви сегменти.

  • Изрежете правоъгълника от картона с желания размер и навийте проводника върху него, след което го отрежете от двете страни.
  • За всеки проводник, нанесете флюс, прикрепете лентата към елемента.
  • Внимателно запояйте проводника по цялата дължина на клетката.

    Припой на проводниците към всяка планка

  • Поставете клетките в ред един след друг с разстояние от 3-5 мм и последователно един с друг.

    При монтажа периодично проверявайте работата на модулите

  • Попълнете редовете от 9 клетки към тялото и ги подравнете и очертайте рамката.
  • Натиснете паралелно с по-широки гуми и се придържайте към полярността.

    Поставете редовете от елементи на прозрачен субстрат и завъртете междусебе си

  • Изведете контактите "+" и "-".
  • Нанесете по 4 капки уплътнител на всеки елемент и поставете втората чаша отгоре.
  • Оставете лепилото да изсъхне.
  • Изсипете върху периметъра уплътнител, за да предотвратите навлизането на влага.
  • Закрепете панела върху тялото с резците, закрепете ги към страната на алуминиевия профил.
  • Инсталирайте заключващ диод на Shottle с уплътнител, за да предотвратите изтичането на AB през модула.
  • Осигурете двупосочен съединител към изходния кабел, след това свържете контролера към него по-късно.
  • Завийте към ъгъла на рамката, за да прикрепите батерията към опората.
  • Видео: запояване и монтаж на соларния модул

    Батерията е готова, остава да бъде инсталирана. За по-добра производителност можете да направите тракер.

    Изработване на обръщащ механизъм

    Най-лесният механизъм за завъртане е лесен за производство. Принципът на неговата работа се основава на противовесна система.

  • От дървени пръти или алуминиеви профили, монтирайте опората за акумулатор на стълбата.
  • Използвайки два лагера и метален прът или тръба, монтирайте батерията отгоре, така че да бъде прикрепена към центъра на по-голямата страна.
  • Ориентирайте дизайна от изток на запад и изчакайте слънцето да е в зенита.
  • Завъртете панела така, че лъчите да падат върху него вертикално.
  • Закрепете контейнера на единия край с вода, балансирайте го на другия край с товар.
  • В контейнера направете отвор, така че водата да изтече малко.
  • Доколкотоизтичане на вода, теглото на кораба ще намалее и ръбът на панела ще се издигне, обръщайки батерията на слънце. Стойността на отвора трябва да се определи експериментално.

    Най-лесният слънчев тракер е направен по принципа на водния часовник

    Всичко, от което се нуждаете, е да налеете вода в резервоара сутрин. Такъв дизайн не е инсталиран на покрива, а за градинска площ или морава пред къщата, е доста подходящ. Има и други, по-сложни конструкции на тракера, но те ще изискват много разходи.

    Видео: как сами да направите електронен слънчев тракер

    8 Инсталиране на батерии

  • Преди да монтирате батериите на покрива, проверете нейната дълготрайност, ако е необходимо, фиксирайте покрива.
  • Монтирайте опорите, върху които са прикрепени батериите, и ги закрепете на покрива. Дизайнът трябва да издържа на силни ветрове.
  • Монтирайте модулите така, че да се прилепят здраво към опорните елементи, закрепете ги с винтове.

    На покрива панелът е монтиран върху опора на алуминиев профил или друг материал

  • Свържете проводника към проводниците, водещи към контролера. Всички уреди, с изключение на панелите, се инсталират на закрито.
  • Инсталирайте батерията, инвертора, машините, свържете се към мрежата.
  • Укрепване на модула може също и на вертикалната опора

    Сега можете да тествате и да използвате безплатно електричество.

    9 Поддръжка на модули

    Соларните панели не изискват специална поддръжка, защото нямат движещи сечасти. За нормалното им функциониране е достатъчно да се почиства повърхността от замърсявания, прах и птичи изпражнения от време на време.

    Изплакнете батерията от градинския маркуч и при високо налягане на водата дори няма да се налага да се качва на покрива. Следете наличността на допълнително оборудване.

    10 Веднага след възстановяване на разходите

    Не трябва да се очакват мигновени ползи от системата за снабдяване със слънчева енергия. Средната му възвращаемост е около 10 години за автономна домашна система.

    Колкото повече консумирате енергия, толкова по-бързо ще се възстановят разходите ви. В крайна сметка, за малки, и за голяма консумация, закупуване на допълнително оборудване: батерия, инвертор, контролер, и те оставят малка част от разходите.

    Вземете под внимание както експлоатационния живот на оборудването, така и самите панели, така че да не се налага да ги сменят, преди да се изплатят.

    Въпреки всички недостатъци и недостатъци, бъдещето на слънчевата енергия. Слънцето е възобновяем енергиен източник и ще продължи поне още 5000 години. Така че науката не стои на едно място, появяват се нови материали за фотоклетки, с много по-голяма ефективност. Така че скоро те ще бъдат по-достъпни. Но сега можете да използвате слънчевата енергия.