DIY solární generátor: návod na výrobu alternativního zdroje energie

Alternativní zdroje energie, které umožňují zajistit obytný prostor teplem a elektřinou v požadovaném objemu, nejsou levným „potěšením“, které vyžaduje značné finanční náklady na nákup, instalaci a instalaci.

Výroba solárního generátoru vlastníma rukama je mnohem levnější a je v možnostech mnoha domácích řemeslníků. Podívejme se na pokyny, které jasně popisují všechny nuance výrobního procesu.

Jak funguje solární generátor?

Solární generátor je komplex fotovoltaických polovodičových prvků, které se přímo přeměňují solární energie na elektrický.

Když kvanta světla produkovaného paprsky dopadnou na fotografickou desku, vyrazí elektron z konečné atomové dráhy pracovního prvku. Tento efekt vytváří mnoho volných elektronů, které tvoří nepřetržitý tok elektrického proudu.

Při instalaci solárního generátoru vlastními rukama není vůbec nutné okamžitě sestavit velký rozsáhlý komplex. Můžete začít s malou jednotkou a v případě potřeby v budoucnu zvýšit hlasitost

Jako aktivní materiál je použit křemík.Je vysoce účinný a poskytuje účinnost fotovoltaické přeměny 20 % v běžném provozu a až 25 % za příznivých podmínek.

Díky výrazné účinnosti křemíkových fotočlánků zaručují generátory na nich založené vysoký výkon při relativně malém objemu. Výkon jednotky měřící 1 metr produkuje 125 W za hodinu, což je považováno za velmi působivý výsledek.

Na jednu stranu křemíkového plátku je nanesen tenký povlak pasivních chemických prvků – boru nebo fosforu. Právě na tomto povrchu dochází v důsledku intenzivního slunečního záření k aktivnímu uvolňování elektronů. Fosforový film je bezpečně drží na jednom místě a nedovolí, aby se rozlétly.

Na samotné pracovní desce jsou kovové „dráhy“. Jsou na nich stavěny volné elektrony, čímž vzniká uspořádaný pohyb, tedy elektrický proud.

Mezi jediné nevýhody waferů patří složitost a cena samotného procesu čištění křemíku, a aby se těmto problémům vyhnuli, aktivně zkoumají použití alternativ v podobě gallia, kadmia, india a různých sloučenin mědi. Pro křemíkové prvky však zatím neexistují žádní skuteční konkurenti.

Nejjednodušší způsob, jak postavit měnič solární energie na elektřinu, je koupit hotovou solární baterii a nainstalovat ji na střechu domu nebo garáže:

Co potřebujete k práci?

Pro výrobu generátoru sestávajícího ze stavebnice solární panely, jsou vyžadovány následující nástroje a materiály:

• Moduly pro přeměnu slunečního světla na energii;
• hliníkové rohy;
• dřevěné lamely;
• dřevotřískové desky;
• průhledný prvek (sklo, plexisklo, plexisklo, polykarbonát) pro vytvoření ochrany pro křemíkové destičky;
• samořezné šrouby a šrouby různých velikostí;
• hustá pěnová pryž o tloušťce 1,5-2,5 mm;
• vysoce kvalitní tmel;
• diody, svorky a vodiče;
• šroubovák nebo sada šroubováků;
• páječka;
• pila na dřevo a kov (nebo bruska).

Objem potřebných materiálů bude přímo záviset na plánované velikosti generátoru. Rozsáhlá práce bude vyžadovat dodatečné náklady, ale v každém případě bude levnější než zakoupený modul.

Ochranná základna pro křemíkové destičky může být vyrobena ze skla, plexiskla, polykarbonátu nebo plexiskla. První tři materiály vytvářejí minimální ztráty přeměněné energie, čtvrtý však mnohem hůře propouští paprsky a výrazně snižuje účinnost celého komplexu

Pro závěrečné testování sestavené jednotky se používá ampérmetr. Umožňuje zaznamenat skutečnou účinnost instalace a pomáhá určit skutečný výkon.

Výběr typu fotokonvertoru

Činnosti k vytvoření solárního generátoru s vlastními rukama začínají výběrem typu fotovoltaického křemíkového konvertoru.

Tyto komponenty se dodávají ve třech typech:

• amorfní;
• monokrystalický;
• polykrystalické.

Každá možnost má své výhody a nevýhody a volba ve prospěch kterékoli z nich se provádí na základě množství finančních prostředků přidělených na nákup všech komponent systému.

Vlastnosti amorfních odrůd

Amorfní moduly se neskládají z krystalického křemíku, ale z jeho derivátů (silanu nebo vodíkového křemíku). Nástřikem ve vakuu se nanášejí v tenké vrstvě na kvalitní kovovou fólii, sklo nebo plast.

Hotové výrobky mají vybledlý, rozmazaný šedý odstín. Na povrchu nejsou pozorovány žádné viditelné krystaly křemíku. Hlavní výhoda flexibilní solární panely Cena je považována za přijatelnou, nicméně jejich účinnost je velmi nízká a pohybuje se v rozmezí 6-10%.

Amorfní solární články vyrobené z křemíku mají zvýšenou flexibilitu, vykazují vysokou úroveň optické absorpce (20krát větší než monokrystalické nebo polykrystalické protějšky) a fungují výrazně efektivněji za oblačného počasí.

Specifika polykrystalických typů

Polykrystalický solární panely vzniká postupným velmi pomalým chlazením křemíkové taveniny. Výsledné produkty se vyznačují sytou modrou barvou, mají povrch s jasně definovaným vzorem připomínajícím mrazivý vzor a vykazují účinnost kolem 14-18%.

Vyšší účinnost je omezena oblastmi přítomnými uvnitř materiálu, oddělenými od celkové struktury zrnitými hranicemi.

Polykrystalické solární články fungují pouze 10 let, ale během této doby jejich účinnost neklesá. Pro instalaci produktů do jednoho komplexu je však nutné použít silnou a pevnou základnu, protože desky jsou poměrně tuhé a vyžadují silnou a spolehlivou podporu.

Charakteristika monokratických variant

Monokrystalické moduly se vyznačují hustou tmavou barvou a skládají se z pevných krystalů křemíku. Jejich účinnost převyšuje účinnost ostatních prvků a činí 18-22% (za příznivých podmínek - až 25%).

Další výhodou je impozantní životnost – podle výrobců přes 25 let.Při delším používání však účinnost monokrystalů klesá a po 10-12 letech není fotonávratnost větší než 13-17%.

Monokrystalické moduly jsou výrazně dražší než jiné typy zařízení. Vyrábějí se pilováním uměle vypěstovaných krystalů křemíku

Chcete-li vytvořit solární generátor doma s vlastními rukama, potřebujete hlavně poly- a monokrystalické desky různých velikostí. Nakupují se v oblíbených internetových obchodech, včetně eBay nebo Aliexpress.

Vzhledem k tomu, že fotobuňky jsou poměrně vysoce ceněny, řada dodavatelů nabízí zákazníkům výrobky skupiny B, tedy úlomky vhodné k plnému použití s ​​mírnou vadou. Jejich cena se liší od standardní ceny o 40-60%, takže montáž generátoru stojí rozumnou cenu, která není příliš drahá.

Jak vyrobit rám na talíře?

K výrobě rámu budoucího generátoru se používají silné dřevěné lamely nebo hliníkové rohy. Dřevěná verze je považována za méně praktickou, protože materiál vyžaduje dodatečné zpracování, aby se zabránilo následnému hnilobě a delaminaci.

Aby dřevěný rám vydržel provozní zátěž a po prvním dešti neuhnil, musí být napuštěn speciálním složením, které dřevo chrání před vlhkostí.

Hliník má mnohem atraktivnější fyzikální vlastnosti a díky své lehkosti zbytečně nezatěžuje střechu nebo jinou nosnou konstrukci, kam má být jednotka instalována.

Navíc díky antikoroznímu nátěru kov nerezaví, nehnije, neabsorbuje vlhkost a snadno odolává působení jakýchkoli agresivních atmosférických projevů.

Chcete-li vytvořit rámovou konstrukci z hliníkových rohů, nejprve určete velikost budoucího panelu. Ve standardní verzi je použito 36 fotobuněk o rozměrech 81 mm x 150 mm na blok.

Pro správnou následnou operaci je mezi úlomky ponechána malá mezera (asi 3-5 mm). Tento prostor nám umožňuje zohlednit změny základních parametrů základny vystavené atmosférickým projevům. Výsledkem je, že celková velikost obrobku je 83 mm x 690 mm s šířkou rohu rámu 35 mm.

Silikonové destičky umístěné v rámu z hliníkového profilu vypadají téměř jako výrobky vyrobené v továrně. Odolný a pevný rám poskytuje systému dokonalou těsnost a dodává celé konstrukci vysokou úroveň tuhosti

Po určení rozměrů jsou potřebné fragmenty vyříznuty z rohů a sestaveny do rámů rámu pomocí spojovacích prvků. Na vnitřní povrch konstrukce se nanese vrstva silikonového tmelu, aby se zajistilo, že nejsou žádné mezery nebo dutiny.

Na tom závisí celistvost, pevnost a trvanlivost namontované konstrukce. Nahoře je umístěn ochranný průhledný materiál (sklo s antireflexní vrstvou, plexisklo nebo polykarbonát se speciálními parametry) a bezpečně upevněn hardwarem (1 na krátkou a 2 na dlouhou část rámu a 4 na rozích těla).

Pro práci použijte šroubovák a šrouby vhodného průměru. Na konci je průhledný povrch pečlivě očištěn od prachu a malých nečistot.

Výběr průhledného prvku

Hlavní kritéria pro výběr průhledného prvku pro vytvoření generátoru:

• schopnost absorbovat infračervené záření;
• úroveň lomu slunečního světla.

Čím nižší je index lomu, tím vyšší účinnost budou křemíkové destičky vykazovat. Plexisklo a plexisklo mají nejnižší koeficient odrazu světla. Polykarbonát má také zdaleka nejlepší výkon.

Pro vytvoření rámových konstrukcí pro domácí solární systémy se doporučuje pokud možno použít antireflexní transparentní sklo nebo speciální typ polykarbonátu s antikondenzačním nátěrem, který zajišťuje potřebnou úroveň tepelné ochrany.

Nejlepší vlastnosti z hlediska absorpce IR záření mají odolné tepelně absorbující plexisklo a sklo s možností IR absorpce. U běžného skla jsou tato čísla výrazně nižší. Účinnost IR absorpce určuje, zda se křemíkové plátky budou během provozu zahřívat nebo ne.

Pokud je ohřev minimální, fotobuňky vydrží dlouho a poskytují stabilní výkon. Přehřátí desek povede k přerušení provozu a rychlému výpadku jednotlivých částí systému nebo celého komplexu.

Instalace silikonových fotobuněk

Bezprostředně před instalací je ochranné sklo umístěné v hliníkových rámech dobře očištěno od prachu a odmaštěno kompozicí obsahující alkohol.

Zakoupené fotobuňky se rovnoměrně rozmístí na označovací substrát ve vzdálenosti 3-5 milimetrů od sebe a označí se rohy celkové konstrukce. Poté začnou pájet prvky - nejdůležitější a pracně náročná část práce při montáži generátoru.

Pájení ovládacích prvků generátoru se provádí podle schématu, ve kterém „+“ jsou stopy na vnější straně a „-“ jsou kanály umístěné na spodní straně desky.

Pro správné připojení kontaktů nejprve naneste tavidlo (kyselinu pro pájení) a pájku a poté je zpracujte v přísném pořadí shora dolů. Na konci jsou všechny řady navzájem spojeny.

Dalším krokem je lepení fotobuněk. Za tímto účelem se do středu každého silikonového plátku vtlačí trochu tmelu, výsledné řetězce prvků se obrátí vnější stranou nahoru a umístí se přesně v souladu s dříve použitými značkami.

Jemně přitlačte desky rukama a upevněte je na správném místě. Chovají se velmi opatrně a snaží se materiál nepoškodit ani neohnout.

Kontakty fotobuněk umístěné podél okrajů jsou vyvedeny na samostatnou sběrnici (široký stříbrný vodič) jako „+“ a „-“. Navíc je komplex vybaven blokovací diodou. Připojením na kontakty zabraňuje v noci vybíjení baterií přes konstrukci rámu.

Ve spodní části rámu jsou vrtákem vytvořeny otvory, kterými jsou vyvedeny dráty. Abyste zabránili jejich prohýbání, použijte silikonový tmel.

Následující fotogalerie vám představí kroky sestavení solárního panelu z 60 prvků:

Solární články sestavené pájením je nyní třeba připevnit k základně. Lze nalepit na překližku a zakrýt sklem. V tomto příkladu se však nejprve lepí na sklo:

Aby baterie určená k akumulaci nabití neabsorbovala energii generovanou fotočlánky, je její solární baterie připojena přes diodu Rod:

Mini solární stanici uvedenou v příkladu sestavujeme podle schématu zobrazeného na fotografii. Pro připojení používáme vodič s měděným vodičem o průřezu 1 m²

Tato minielektrárna je schopna generovat až 15 V. Nutno podotknout, že maximální výkon bude dodržen pouze za slunečných dnů bez mráčku. Při zatažené obloze bude zařízení generovat výrazně méně energie nebo nebude generovat energii vůbec. Proto je baterie pro něj vybrána tak, aby rezerva vystačila alespoň na den.

Jak otestovat nainstalovanou jednotku?

Před definitivním utěsněním sestaveného generátoru je nutné jej otestovat, aby bylo možné identifikovat potenciální poruchy během procesu pájení. Nejrozumnější možností je zkontrolovat každou pájenou řadu zvlášť. Tímto způsobem bude okamžitě jasné, kde jsou kontakty špatně připojeny a vyžadují přepracování.

K provedení testu použijte domácí ampérmetr. Měření se provádí za bezoblačného slunečného dne v poledne (od 13 do 15 hodin). Konstrukce je umístěna na dvoře a instalována ve vhodném úhlu sklonu.

Ampérmetr pro domácnost pomáhá měřit skutečný proud. Na základě jeho odečtů je možné určit úroveň výkonu namontovaného solárního systému a identifikovat porušení v pořadí připojení křemíkových fotobuněk

Na výstupní kontakty solární baterie se připojí ampérmetr a měří se zkratový proud. Pokud zařízení vykazuje výsledky nad 4,5 A, je systém zcela v pořádku a všechny spoje jsou zřetelně a správně připájeny.

Nižší údaje, které se objeví na displeji testeru, indikují porušení, která je třeba sledovat a znovu připájet. Tradiční solární generátory pro kutily z fotočlánků s lehkou vadou (skupina B) vykazují v testu hodnoty od 5 do 10 ampérů.

Továrně vyráběné jednotky vykazují údaje o 10-20 % vyšší. To je vysvětleno tím, že výroba používá křemíkové destičky skupiny A, které nemají žádné vady ve struktuře.

Závěrečná fáze práce

Pokud test ukáže, že je baterie plně funkční, je utěsněna speciálním silikonovým tmelem nebo dražší a odolnější epoxidovou hmotou.

Práce zahrnuje dva způsoby, jak to udělat:

1. Plná výplň - když je celá plocha pokryta těsnící hmotou.
2. Částečná úprava - když se tmel nanáší pouze na vnější prvky a prázdný prostor mezi prvky.

První možnost je považována za spolehlivější a poskytuje systému úplnou ochranu před vnějšími faktory. Fotobuňky jsou jasně upevněny na místě a fungují správně s maximální účinností.

Pro utěsnění fotobuněk uvnitř pouzdra je vhodné použít mrazuvzdorný tmel, který odolá náhlým změnám teplot a nízkým teplotám pod bodem mrazu.

Po dokončení plnění se tmel nechá „zatuhnout“. Poté jej zakryjí průhledným prvkem a pevně přitisknou k deskám.

Aby byla zajištěna dodatečná ochrana a tlumení nárazů, někteří řemeslníci doporučují umístit hustou pěnovou pryž mezi povrch silikonové desky a zadní část rámu. Díky tomu bude struktura integrálnější a ochrání křehké fotobuňky před zbytečným zatížením.

Poté se na povrch položí závaží, které působí na vrstvy a vytlačuje z nich vzduchové bubliny. Hotový generátor je znovu testován a nakonec instalován na předem připravené místo.

Kam a jak umístit generátor?

Místo pro instalaci solárního generátoru je vybráno velmi pečlivě a beze spěchu. Desky, které přijímají světlo, musí být umístěny pod úhlem, aby paprsky „nedopadaly“ kolmo k povrchu, ale zdálo se, že po něm úhledně „tečou“.

V ideálním případě je konstrukce umístěna tak, aby bylo možné v případě potřeby upravit úhel sklonu, a tak „zachytit“ maximum slunce.

Je docela přijatelné instalovat solární systém z solární panely na zemi, ale nejčastěji se pro umístění volí střecha domu nebo technická místnost, a to ta její část, která směřuje k nejzasvěcenější, převážně jižní straně pozemku.

Je velmi důležité, aby v blízkosti nebyly žádné vysoké budovy nebo mohutné rozložité stromy. Jsou-li v těsné blízkosti, vytvářejí stín a narušují plný provoz jednotky.

Aby solární instalace dobře fungovaly, musí být udržovány čisté a uklizené. Vrstva nečistot vytvořená na povrchu záchytného panelu snižuje účinnost o 10 % a ulpělý sníh zcela odstaví jednotku.Proto je pravidelná údržba nutností a pomáhá udržovat moduly v perfektním provozním stavu.

Průměrná úroveň sklonu střechy pro instalaci solárního generátoru se považuje za 45⁰. Při tomto uspořádání fotočlánky velmi efektivně pohlcují sluneční tok a produkují množství energie potřebné pro správné fungování domu.

Chcete-li získat skutečné výnosy z panelů a poskytnout průměrné rodině požadované množství energie, budete muset obsadit 15-20 m2 střešní plochy pro solární generátor

Pro evropskou část zemí SNS platí mírně odlišné ukazatele. Profesionálové doporučují jako základ použít stacionární úhel náklonu 50-60⁰ a v pohyblivých konstrukcích v zimním období umístit baterie pod úhlem 70⁰ k horizontu.

V létě změňte polohu a nakloňte fotobuňky pod úhlem 30⁰.

Instalací panelů generátoru na kolejnicový systém vybavený možností automatického sledování slunce můžete zvýšit účinnost výstupu o 50 %. Modul bude nezávisle detekovat intenzitu paprsků a přizpůsobí se maximálnímu osvětlení od úsvitu do západu slunce

Bezprostředně před instalací je střecha dodatečně zpevněna a vybavena speciálními pevnými podpěrami, protože ne každá konstrukce je schopna odolat celé hmotnosti zařízení pro přeměnu sluneční energie.

Pro spolehlivou a pevnou instalaci solárního generátoru na střechu se vyplatí zakoupit speciální upevňovací prvky. Vyrábějí se zvlášť pro každý typ střešní krytiny a jsou vždy k prodeji.Při instalaci mezi panely a střechou je nutné ponechat mezeru pro plný přístup vzduchu a správné odvětrání prvků pohlcujících slunce

V některých případech jsou pod střechu umístěny zesílené krokve, které chrání střechu před zhroucením, potenciálně v důsledku zvýšené zátěže, která se výrazně zvyšuje v zimním období, kdy se na povrchu střechy hromadí sníh.

K uvedení solárního systému do provozu budete potřebovat baterie, střídač a regulátor nabíjení. O pravidlech pro výběr zařízení a jejich zařazení do okruhu se dozvíte z článků, které doporučujeme.

Závěry a užitečné video k tématu

Vlastnosti a nuance pájecích fotobuněk pro výrobu efektivního solárního generátoru doma s vlastními rukama. Rady a tipy pro řemeslníky, zajímavé nápady a osobní zkušenosti.

Jak správně otestovat fotobuňku a změřit její hlavní parametry. Tyto informace budou užitečné při následných výpočtech přesného počtu desek potřebných pro plný provoz systému.

Kompletní podrobný popis procesu montáže solární baterie pro generátor doma. Provozní řád, počínaje nákupem potřebných prvků a konče generální zkouškou vyrobeného zařízení.

Vědět o struktuře solárních generátorů a jejich montáž doma nebude obtížné. Práce bude samozřejmě vyžadovat pozornost, přesnost a pečlivost, ale výsledek ospravedlní všechny finanční a pracovní náklady. Dokončená jednotka bude plně zásobovat budovu teplem a elektřinou a vytvoří potřebnou úroveň komfortu pro obyvatele.

Nemá smysl se hned pouštět do velkého projektu.Pro začátek má smysl vyzkoušet si sestavení malé jednotky a poté, co plně zvládnete všechny nuance procesu, začněte budovat výkonnější a rozsáhlejší instalaci.

Jaký způsob výstavby minielektrárny jste zvolili pro uspořádání své letní chaty? Do níže uvedeného bloku pište komentáře, sdílejte užitečné informace a fotografie k tématu článku. Ptejte se na kontroverzní nebo nejasné body.