Инструкция по изготовлению солнечного генератора своими руками

Альтернативные источники энергии, позволяющие обеспечить дом теплом и электричеством в необходимом объеме – дорогостоящее «удовольствие», требующее значительных финансовых затрат на приобретение, установку и установку.

Сделать солнечный генератор своими руками намного дешевле и вполне доступно многим домашним мастерам. Рассмотрим инструкцию, в которой описаны все нюансы процесса изготовления.

Как работает генератор солнечной энергии?

Солнечный генератор – это комплекс фотоэлектрических полупроводниковых элементов, которые напрямую преобразуют солнечную энергию в электрическую.

Кванты света, производимые лучами, когда они попадают на фотопластинку, устраняют электрон с конечной атомной орбиты функционирующего элемента. Этот эффект создает много свободных электронов, которые образуют непрерывный поток электрического тока.

Совсем не обязательно при сборке солнечного генератора своими руками сразу собирать масштабный комплекс в больших масштабах. Можно начать с небольшого накопителя и при необходимости увеличивать громкость в будущем

Кремний используется в качестве активного материала. Он очень эффективен и обеспечивает коэффициент фотоэлектрического преобразования 20% при нормальных условиях и до 25% при благоприятных условиях%.

Благодаря ярко выраженному КПД кремниевых солнечных элементов генераторы на их основе обеспечивают высокий КПД при относительно небольшом объеме. Мощность агрегата 1 метр в час дает 125 Вт, что считается очень впечатляющим результатом

На одну сторону кремниевой пластины наносится тонкий слой пассивных химикатов – бора или фосфора. Именно на этой поверхности активно высвобождаются электроны из-за интенсивного воздействия солнечного света. Пленка люминофора надежно удерживает их на одном месте и не дает им улететь.

На этой же рабочей плите есть металлические «следы». На них строятся свободные электроны, создавая таким образом упорядоченное движение, то есть электрический ток.

К недостаткам пластин можно отнести только сложность и стоимость самого процесса очистки кремния, и, чтобы избежать этих проблем, они активно исследуют использование альтернатив в виде галлия, кадмия, индия и различных соединений меди. Однако пока реальных конкурентов кремниевым элементам нет.

Самый простой способ построить преобразователь солнечной энергии в электричество – купить готовую солнечную панель и установить ее на крыше дома или гаража:

Галерея изображенийФотографии из Перед покупкой солнечных батарей мы производим расчеты исходя из вашей суточной потребности в электроэнергии. Для организации гаража часто бывает достаточно одного модуля. Распаковка комплектующих солнечной батареи сопровождается изучением инструкции, по которой мы собираем солнечное устройство. Для выработки электроэнергии от солнечной батареи необходимо включить инвертор и контроллер в цепи. Если вы собираетесь накапливать заряд, вам понадобится аккумулятор. Чтобы солнечная панель получала максимум солнечной энергии, лучше всего размещать ее с уклоном. Это зависит от географической широты и местных условий объекта. Переместите солнечную панель, установленную на поверхности земли, на крышу, стараясь не повредить ни само устройство, ни систему подключения. Установите солнечную батарею на крыше гаража или дома, выбирая наиболее яркую область, которая получает больше солнечного света в течение дня Подключаем энергозависимые устройства мини-электростанции к электросети или к батареям, используемым для питания оборудования. При необходимости, особенно если вы планируете организовать электрический обогрев помещения зимой гараж, панели встали. Соедините их последовательно Шаг 1: Приобретите и доставьте аккумулятор на объект Шаг 2: Компоненты солнечной панели Шаг 3: Подключите инвертор и контроллер Шаг 4: Установите опорные ножки с наклоном Шаг 5: Доставьте собранный аккумулятор на место Крыша Шаг 6: Поместите солнечную батарею на крышу гаража Шаг 7: Подключите энергозависимые устройства Шаг 8: Увеличьте количество солнечных устройств

Что нужно для работы?

Для изготовления генератора, состоящего из набора солнечных панелей, необходимы инструменты и материалы, такие как:

  • модули для преобразования солнечного света в энергию;
  • алюминиевые уголки;
  • деревянные рейки;
  • листы ДСП;
  • прозрачный элемент (стекло, оргстекло, оргстекло, поликарбонат) для защиты силиконовых листов;
  • саморезы и шурупы разных размеров;
  • плотный поролон толщиной 1,5-2,5 мм;
  • качественный герметик;
  • диоды, клеммы и провода;
  • отвертка или набор отверток;
  • сварщик;
  • ножовка по дереву и металлу (или болгарка).

Количество необходимых материалов будет напрямую зависеть от планируемого размера генератора. Масштабная работа повлечет за собой дополнительные затраты, но в любом случае будет дешевле покупного модуля.

Защитная основа для силиконовых пластин может быть изготовлена ​​из стекла, оргстекла, поликарбоната или оргстекла. Первые три материала создают минимальные потери преобразованной энергии, но четвертый пропускает лучи намного хуже и значительно снижает эффективность всего комплекса

Амперметр используется для окончательной проверки собранного блока. Это позволяет зафиксировать реальную эффективность установки и помогает определить фактическую производительность.

Выберите тип фотопреобразователя

Работа с солнечным генератором своими руками начинается с выбора типа кремниевого фотоэлектрического преобразователя.

Эти компоненты бывают трех типов:

  • аморфный;
  • монокристаллический;
  • поликристаллический.

У каждого варианта есть свои достоинства и недостатки, и выбор в пользу одного из них производится исходя из суммы средств, выделенных на покупку всех компонентов системы.

Характеристики аморфных разновидностей

Аморфные модули состоят не из кристаллического кремния, а из его производных (силана или кремниевого водорода). Распыляя в вакууме, тончайшим слоем наносят на качественную металлическую фольгу, стекло или пластик.

Готовые изделия имеют матовый блеклый серый оттенок. Видимых кристаллов кремния на поверхности не наблюдается. Основным преимуществом гибких солнечных элементов считается доступная цена, однако их эффективность очень низкая и колеблется в пределах 6-10%.

Солнечные элементы на основе аморфного кремния обладают большей гибкостью, демонстрируют высокий уровень оптического поглощения (в 20 раз больше, чем у моно- или поликристаллических аналогов) и работают намного эффективнее в пасмурную погоду

Специфика поликристаллических типов

Поликристаллические солнечные элементы производятся путем постепенного и очень медленного охлаждения расплава кремния. Полученные продукты отличаются насыщенным синим цветом, имеют поверхность с ярко выраженным рисунком, напоминающим морозный узор, и показывают эффективность в районе 14-18%.

Повышению эффективности и производительности препятствуют области внутри материала, отделенные от общей структуры гранулированными границами.

Поликристаллические солнечные элементы работают всего 10 лет, но их эффективность не снижается за это время. Однако для монтажа изделий в единый комплекс обязательно используется прочный и прочный фундамент, так как листы достаточно жесткие и требуют прочной и надежной опоры

Характеристики монохромных вариантов

Монокристаллические модули характеризуются плотной темной окраской и состоят из твердых кристаллов кремния. Их КПД превышает показатели других элементов и составляет 18-22% (при благоприятных условиях – до 25%).

Еще одним плюсом считается впечатляющая долговечность – по заявлению производителей более 25 лет. Однако при длительном использовании эффективность отдельных кристаллов снижается, и через 10-12 лет фотоэлектрическая эффективность не превышает 13-17%.

Монокристаллические модули значительно дороже других видов оборудования. Их получают путем распиливания искусственно выращенных кристаллов кремния

Чтобы сделать солнечный генератор в домашних условиях своими руками, в основном берут поликристаллические и монокристаллические пластины различных размеров. Их покупают в популярных интернет-магазинах, в том числе на eBay или Aliexpress.

В связи с тем, что фотоэлементы пользуются большой популярностью, многие поставщики предлагают покупателям продукцию группы В, то есть фрагменты, подходящие для полноценной эксплуатации с небольшим дефектом. Их стоимость отличается от стандартной цены на 40-60%, из-за чего сборка генератора обходится по разумной цене, что не слишком дорого.

Как сделать каркас для посуды?

Для изготовления каркаса будущего генератора используются прочные деревянные рейки или алюминиевые уголки. Деревянный вариант считается менее практичным, так как материал требует дополнительной обработки во избежание последующего гниения и расслоения.

Чтобы деревянный каркас выдержал рабочую нагрузку и не сгнил после первого дождя, его необходимо пропитать специальным составом, защищающим дерево от влаги

Алюминий имеет гораздо более привлекательные физические характеристики и, благодаря своей легкости, не подвергает излишней нагрузке крышу или другую опорную конструкцию, на которой предполагается установить агрегат.

Более того, благодаря антикоррозийному покрытию металл не ржавеет, не гниет, не впитывает влагу и легко переносит воздействие любых агрессивных атмосферных проявлений.

Для создания каркасной конструкции из алюминиевых уголков сначала определяется размер будущего панно. В стандартной версии используется 36 фотоэлементов 81 мм x 150 мм на единицу.

Для следующей правильной операции между отломками оставляется небольшой зазор (примерно 3-5 мм). Это пространство позволяет учесть изменение основных параметров базы, подвергшейся атмосферным воздействиям. В результате общий размер детали составляет 83 мм x 690 мм с шириной угла рамы 35 мм.

Силиконовые пластины, вставленные в рамку из алюминиевого профиля, выглядят почти как заводские изделия. Прочная и прочная рама обеспечивает безупречную герметизацию системы и придает всей конструкции высокий уровень жесткости

Определившись с размерами, из углов вырезаются необходимые фрагменты и при помощи крепежа собираются в каркасы каркаса. На внутреннюю поверхность конструкции наносится слой силиконового герметика, следя за тем, чтобы не было зазоров и щелей.

От этого зависит целостность, прочность и долговечность устанавливаемой конструкции. Сверху укладывается прозрачный защитный материал (стекло с антибликовым покрытием, оргстекло или поликарбонат с особыми параметрами) и прочно фиксируется метизами (1 с короткой частью, 2 с длинной частью рамки и 4 по углам рамки) тело).

Для работы используйте отвертку и шурупы подходящего диаметра. По окончании прозрачная поверхность тщательно очищается от пыли и мелкого мусора.

Выберите прозрачный элемент

Основные критерии выбора прозрачного элемента для создания генератора:

  • способность поглощать инфракрасное излучение;
  • уровень преломления солнечного света.

Чем ниже показатель преломления, тем выше эффективность кремниевых пластин. Оргстекло и оргстекло имеют наименьшее светоотражение. Поликарбонат также далек от оптимальных характеристик.

Для построения каркасных конструкций для бытовых солнечных систем рекомендуется по возможности использовать прозрачное антибликовое стекло или определенный вид поликарбоната с антиконденсатным покрытием, обеспечивающим необходимый уровень тепловой защиты.

Наиболее термостойкие оргстекло и стекло с опцией поглощения ИК-излучения обладают лучшими характеристиками по поглощению инфракрасного излучения. У простого стекла эти показатели намного ниже. Эффективность ИК-поглощения зависит от того, нагреваются ли кремниевые пластины во время работы.

При минимальном нагреве фотоэлементы прослужат долго и обеспечат стабильную работу. Перегрев плит приведет к перебоям в работе и быстрому выходу из строя отдельных фрагментов системы или всего комплекса.

Установка кремниевых фотоэлементов

Непосредственно перед установкой защитные стекла, уложенные в алюминиевые оправы, хорошо очищаются от пыли и обезжириваются спиртосодержащим составом.

Купленные фотоэлементы равномерно размещаются на маркировочной подложке на расстоянии 3-5 миллиметров друг от друга и маркируют углы общей конструкции. Затем приступают к сварке элементов, самой важной и трудоемкой части сборки генератора.

Сварка активных элементов генератора выполняется по схеме, в которой «+» – дорожки с внешней стороны, «-» – каналы, расположенные на неровной части пластины.

Для правильного соединения контактов сначала наносится флюс (паяльная кислота) и пайка, затем обработка проводится в строгой последовательности сверху вниз. В конце концов, все линии соединяются вместе.

Следующим шагом будет приклеивание фотоэлементов. Для этого в центр каждой силиконовой пластины выдавливается небольшой герметик, сформированные цепочки элементов переворачиваются и ставятся в строгом соответствии с нанесенными ранее метками.

Аккуратно прижмите пластины руками, зафиксировав их в нужном месте. Действуют очень осторожно, стараясь не повредить и не погнуть материал.

Контакты фотоэлементов, размещенные по краям, ведут к отдельной шине (большой серебряный проводник), например «+» и «-». Кроме того, комплекс снабжен блокирующим диодом. Подключаясь к контактам, он предотвращает разряд аккумуляторов за ночь через рамную конструкцию.

В нижней части каркаса сверлом просверливаются отверстия, через которые вытягиваются нити. Чтобы они не провисали, в работе используют силиконовый герметик.

Следующая фотогалерея познакомит вас с этапами сборки солнечной панели на 60 ячеек:

Галерея изображенийФотографии из Для изготовления солнечной батареи закупаем 60 штук солнечных элементов, рассчитанных на напряжение 0,5 В и ток 4 А. Размер элементов 80 × 150 мм. Для установки элементов будущей солнечной батареи требуется каркас требуется. Каркас изготовим из алюминиевого профиля, основание из фанеры размером 980 × 900 см. Светопроводящую часть изготовим из стекла такого же размера. Алюминиевый профиль вырезаем под углом 45 градусов с помощью косой коробки. Соединяем их металлическими уголками и саморезами, устанавливаемыми в предварительно просверленные отверстия. Чтобы исключить попадание влаги внутрь панели в процессе эксплуатации, все стыки и места установки креплений обрабатываем силиконовым герметиком. Запасаемся паяльником на 40 Вт. Нагреваем паяльник до рабочей температуры, наносим тонкий слой припоя на паяные соединения.В нашем примере провод от витой пары выполняет роль проводника. Работаем канифолью и мастером Привариваем проволоку к металлической полосе фотоэлементов. Действуем осторожно, стараясь не повредить хрупкие солнечные модули. Шаг 1: Подготовить элементы к сборке панели. Шаг 2: Сделать каркас для крепления элементов. Шаг 3: Соединить части каркаса корпуса. Шаг 4: Запечатать стыки и крепеж с помощью герметика Этап 5: Подготовка элементов к сварке Этап 6: Лужение мест для следующего припоя Этап 7: Обработка канифолью и лужение проводника Этап 8: Приваривание проволоки к фотоэлементам

Собранные сваркой фотоэлементы теперь необходимо закрепить на основании. Его можно приклеить к фанере и накрыть стеклом. Однако в примере сначала выполняется приклейка стекла:

Галерея изображенийФотографии из Приклеиваем последовательно собранные фотоэлементы к стеклу, располагая их лицевой стороной к светопроводящей части будущей конструкции. После приклеивания соединяем все фотоэлементы проволокой и сваркой с тыльной стороны. В просверленных отверстиях с обратной стороны конец корпуса вытаскиваем провода для подключения плюсовой и минусовой линий. С обратной стороны закрываем собранную солнечную батарею листом фанеры Затем полиэтиленом и приклеиваем липкой лентой Шаг 9: Приклеиваем фотоэлементы к стеклу Шаг 10: Подключение изнутри элементов Шаг 11: Подключение проводки к солнечной панели Шаг 12: Украшаем нижнюю часть панно

Чтобы аккумулятор, предназначенный для накопления заряда, не поглощал энергию, вырабатываемую фотоэлементами, его солнечная батарея подключается через стоковый диод:

Сборка мини солнечной станции, представленной нами в примере, осуществляется по схеме, представленной на фото. Для подключения используем кабель с медной жилой сечением 1м²

Эта мини-электростанция способна вырабатывать до 15 В. Следует отметить, что максимальную производительность можно будет заметить только в солнечные и безоблачные дни. В пасмурную погоду устройство будет вырабатывать гораздо меньше энергии или совсем не вырабатывать ее. Поэтому аккумулятор для этого подбирается так, чтобы запаса хватило хотя бы на один день.

Как проверить собранный агрегат?

Перед окончательной герметизацией собранного генератора его необходимо протестировать для выявления возможных неисправностей в процессе сварки. Самый разумный вариант – испытать каждый сварной ряд отдельно. Тогда сразу станет понятно, где контакты плохо соединены и требуется доработка.

Для проверки используется бытовой амперметр. Измерение проводится в безоблачный солнечный день в обеденное время (с 13 до 15 часов). Конструкция находится во дворе и установлена ​​под соответствующим углом наклона.

Бытовой амперметр помогает измерить действительную силу тока. По его показаниям можно определить уровень работы смонтированной солнечной системы и выявить нарушения в последовательности подключения кремниевых фотоэлементов

К снятым контактам солнечной батареи подключают амперметр и измеряют ток короткого замыкания. Если устройство показывает результаты выше 4,5 А, система полностью исправна, и все соединения спаяны четко и правильно.

Нижние данные, отображаемые на дисплее тестера, указывают на нарушения, которые необходимо отслеживать и повторно устранять. Традиционно солнечные генераторы из фотоэлементов с небольшим дефектом (группа В) своими руками показывают на тесте цифры от 5 до 10 Ампер.

Установки заводского изготовления показывают на 10-20% больше данных. Это связано с тем, что в производстве используются кремниевые пластины группы А, не имеющие дефектов структуры.

Завершающий этап работы

Если проверка показывает, что аккумулятор полностью исправен, он герметизируется специальным силиконовым герметиком или более дорогим и прочным эпоксидным компаундом.

Работа предполагает два способа проведения:

  1. Полная заливка: когда вся поверхность покрывается герметичным составом.
  2. Частичная обработка – когда герметик наносится только на краевые элементы и зазор между элементами.

Первый вариант считается более надежным и обеспечивает полную защиту системы от внешних факторов. Фотоэлементы четко закреплены и работают правильно с максимальной эффективностью.

Для приклеивания фотоэлементов внутри корпуса рекомендуем использовать морозостойкий герметик, выдерживающий резкие перепады температур и низкие отрицательные показатели

По окончании заливки герметик может «схватиться». Затем накрывают прозрачным элементом и плотно прижимают к пластинам.

Чтобы обеспечить дополнительную защиту и амортизацию, некоторые мастера рекомендуют помещать между поверхностью силиконовой пластины и задней частью каркаса плотный поролон. Это сделает конструкцию более прочной и защитит хрупкие фотоэлементы от ненужных нагрузок

Затем на поверхность кладется груз, который воздействует на слои и выдавливает из них пузырьки воздуха. Готовый генератор снова проходит испытания и окончательно монтируется на заранее подготовленное место.

Где и как разместить генератор?

Расположение солнечного генератора выбирается очень тщательно и без спешки. Пластины, принимающие свет, должны быть расположены под углом, чтобы лучи не «падали» на поверхность перпендикулярно, а как будто плавно «текли» по ней.

В идеале конструкция размещается таким образом, чтобы при необходимости всегда можно было откорректировать угол наклона, таким образом «улавливая» максимальное количество солнечного света.

ставить солнечную систему на землю вполне допустимо, но очень часто выбирают крышу дома или кладовую, то есть ту часть, которая выходит на более освященную сторону, в основном к югу от площадки.

очень важно, чтобы поблизости не было высоких зданий и мощных широких деревьев. Находясь в непосредственной близости, они создают тень и мешают полноценной работе агрегата.

Чтобы солнечные системы работали эффективно, они должны содержаться в чистоте и порядке. Слой грязи, образующийся на поверхности улавливающей панели, снижает эффективность на 10%, а налипший снег полностью отключает установку. Поэтому регулярное техническое обслуживание является обязательным и помогает поддерживать модули в идеальном рабочем состоянии

Средне-оптимальным уровнем для установки солнечного генератора считается уровень угла наклона крыши в 45⁰. При таком расположении фотоэлементы очень эффективно поглощают солнечный поток и обеспечивают количество энергии, необходимое для надлежащего поддержания жизни дома.

Чтобы получить истинную отдачу от панелей и обеспечить среднее домохозяйство необходимым количеством энергии, вам понадобится 15-20 кв.м площади крыши для солнечного генератора

Для европейской части стран СНГ есть много других показателей. Профессионалы рекомендуют брать за основу фиксированный угол наклона 50-60 и в движущихся конструкциях в зимний период размещать батареи под углом 70 к горизонту.

Летом измените положение и наклоните фотоэлементы на угол 30⁰.

Установив панели генератора на гусеничную систему, оборудованную опцией автоматического слежения за солнцем, эффективность отдачи может быть увеличена на 50%. Модуль самостоятельно определяет интенсивность лучей и адаптируется к максимальному освещению от восхода до заката

Непосредственно перед установкой кровля дополнительно укрепляется и оснащается специальными прочными опорами, так как не все конструкции способны выдержать полный вес оборудования для преобразования солнечной энергии.

Чтобы безопасно и стабильно установить солнечный генератор на крышу, стоит приобрести специальные крепления. Они производятся отдельно для каждого типа покрытия и всегда есть в наличии на рынке. При установке между панелями и крышей обязательно оставлять пространство для полного доступа воздуха и правильной вентиляции солнцезащитных элементов

В некоторых случаях под кровлей помещают усиленные стропила для защиты крыши от обрушения, возможно, из-за повышенной нагрузки, которая значительно возрастает в зимний период, когда на поверхности крыши скапливается снег.

Для запуска солнечной системы вам понадобятся аккумуляторы, инвертор и контроллер заряда. Правила выбора устройств и включения их в цепочку вы узнаете из статей, которые мы рекомендуем.

Выводы и полезные видео по теме

Характеристики и нюансы сварочных фотоэлементов для создания эффективного солнечного генератора в домашних условиях. Советы и советы для ремесленников, любопытные идеи и личные передовые практики.

Как правильно протестировать фотоэлемент и измерить его основные параметры. Эта информация будет полезна при последующих расчетах точного количества пластин, необходимого для полноценной работы системы.

Полное пошаговое описание процесса сбора солнечных батарей для домашнего генератора. Правила работы, начиная с приобретения необходимых элементов и заканчивая общим испытанием изготовленного устройства.

Зная конструкцию солнечных генераторов, собрать их в домашних условиях не составит труда. Конечно, работа потребует внимания, аккуратности и скрупулезности, но результат оправдает все финансовые и трудовые затраты. Готовый блок будет полностью обеспечивать дом теплом и электричеством, создавая необходимый уровень комфорта для жителей.

Не стоит сразу сосредотачиваться на большом проекте. Для начала имеет смысл попробовать собрать небольшой агрегат, а затем, полностью освоив все нюансы процесса, приступить к сооружению более мощной и масштабной установки.

А какой способ постройки мини-электростанции вы выбрали для организации дачи? Пишите комментарии, делитесь полезной информацией и фотографиями по теме статьи в блоке ниже. Задавайте вопросы о спорных или неясных моментах.

Источник – https://sovet-ingenera.com/eco-energy/sun/solnechnyj-generator-svoimi-rukami.html
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: