DIY sončni generator: navodila za izdelavo alternativnega vira energije

Alternativni viri energije, ki omogočajo oskrbo življenjskega prostora s toploto in električno energijo v zahtevani količini, niso poceni "užitek", ki zahteva znatne finančne stroške za nakup, namestitev in namestitev.

Izdelava sončnega generatorja z lastnimi rokami je veliko cenejša in je v zmožnostih številnih domačih mojstrov. Oglejmo si navodila, ki jasno opisujejo vse nianse proizvodnega procesa.

Kako deluje generator sončne energije?

Sončni generator je kompleks fotovoltaičnih polprevodniških elementov, ki neposredno pretvarjajo sončna energija na elektriko.

Ko kvanti svetlobe, ki jih proizvajajo žarki, zadenejo fotografsko ploščo, izločijo elektron iz končne atomske orbite delovnega elementa. Ta učinek ustvari veliko prostih elektronov, ki tvorijo neprekinjen tok električnega toka.

Pri nameščanju sončnega generatorja z lastnimi rokami sploh ni potrebno takoj sestaviti velikega obsežnega kompleksa. Začnete lahko z majhno enoto in po potrebi v prihodnosti povečate glasnost

Kot aktivni material se uporablja silicij.Je zelo učinkovit in zagotavlja 20-odstotno učinkovitost fotovoltaične pretvorbe v normalnem delovanju in do 25-odstotno v ugodnih pogojih.

Zaradi izrazite učinkovitosti silicijevih fotocelic generatorji na njihovi osnovi zagotavljajo visoko moč pri relativno majhni prostornini. Moč enote, ki meri 1 meter, proizvede 125 W na uro, kar velja za zelo impresiven rezultat.

Na eni strani silicijeve rezine je nanešen tanek premaz pasivnih kemičnih elementov - bora ali fosforja. Na tej površini se zaradi intenzivne izpostavljenosti sončni svetlobi aktivno sproščajo elektroni. Fosforni film jih varno drži na enem mestu in jim ne dovoli, da bi odleteli.

Na sami delovni plošči so kovinske "gosenice". Na njih so zgrajeni prosti elektroni, ki ustvarjajo urejeno gibanje, to je električni tok.

Edina slabost rezin je kompleksnost in cena samega procesa čiščenja silicija, v izogib tem težavam pa aktivno raziskujejo uporabo alternativ v obliki galija, kadmija, indija in raznih bakrovih spojin. Vendar zaenkrat še ni pravih konkurentov za silikonske elemente.

Pretvornik sončne energije v električno energijo najlažje zgradite tako, da kupite že pripravljeno sončno baterijo in jo namestite na streho hiše ali garaže:

Kaj potrebujete za delo?

Za izdelavo generatorja, sestavljenega iz kompleta sončni kolektorji, so potrebna naslednja orodja in materiali:

• moduli za pretvorbo sončne svetlobe v energijo;
• aluminijasti vogali;
• lesene letve;
• listi iverne plošče;
• prozoren element (steklo, pleksi steklo, pleksi steklo, polikarbonat) za ustvarjanje zaščite za silicijeve rezine;
• samorezni vijaki in vijaki različnih velikosti;
• gosta penasta guma debeline 1,5-2,5 mm;
• visokokakovostna tesnilna masa;
• diode, sponke in žice;
• izvijač ali komplet izvijačev;
• spajkalnik;
• žaga za les in kovino (ali brusilnik).

Količina potrebnih materialov bo neposredno odvisna od načrtovane velikosti generatorja. Obsežno delo bo povzročilo dodatne stroške, vendar bo v vsakem primeru cenejše od kupljenega modula.

Zaščitna podlaga za silicijeve rezine je lahko iz stekla, pleksi stekla, polikarbonata ali pleksi stekla. Prvi trije materiali ustvarjajo minimalno izgubo pretvorjene energije, četrti pa veliko slabše prepušča žarke in bistveno zmanjša učinkovitost celotnega kompleksa.

Za končno testiranje sestavljene enote se uporablja ampermeter. Omogoča beleženje dejanske učinkovitosti namestitve in pomaga pri določanju dejanskega učinka.

Izbira vrste fotopretvornika

Dejavnosti za ustvarjanje sončnega generatorja z lastnimi rokami se začnejo z izbiro vrste fotovoltaičnega silicijevega pretvornika.

Te komponente so v treh vrstah:

• amorfen;
• monokristalni;
• polikristalni.

Vsaka možnost ima svoje prednosti in slabosti, izbira v korist katere koli od njih pa je narejena glede na količino sredstev, dodeljenih za nakup vseh komponent sistema.

Značilnosti amorfnih sort

Amorfni moduli niso sestavljeni iz kristalnega silicija, ampak iz njegovih derivatov (silana ali vodikovega silicija). Z brizganjem v vakuumu jih v tankem sloju nanesemo na kakovostno kovinsko folijo, steklo ali plastiko.

Končni izdelki imajo obledel, zamegljen siv odtenek. Na površini ni vidnih kristalov silicija. Glavna prednost fleksibilni solarni paneli Cena velja za dostopno, vendar je njihova učinkovitost zelo nizka in se giblje od 6-10%.

Amorfne sončne celice iz silicija imajo povečano fleksibilnost, visoko stopnjo optične absorpcije (20-krat večjo od mono- ali polikristalnih) in delujejo bistveno bolj učinkovito v oblačnem vremenu.

Posebnosti polikristalnih tipov

Polikristalni sončni kolektorji nastane s postopnim zelo počasnim ohlajanjem silicijeve taline. Nastali izdelki se odlikujejo po bogati modri barvi, imajo površino z jasno definiranim vzorcem, ki spominja na ledeni vzorec, in kažejo učinkovitost okoli 14-18%.

Večjo učinkovitost ovirajo območja znotraj materiala, ločena od celotne strukture z zrnatimi mejami.

Polikristalne sončne celice delujejo le 10 let, vendar se v tem času njihova učinkovitost ne zmanjša. Vendar pa je za namestitev izdelkov v en sam kompleks treba uporabiti močno, trdno podlago, saj so plošče precej toge in zahtevajo močno in zanesljivo oporo

Značilnosti monokratskih variant

Za monokristalne module je značilna gosta temna barva in so sestavljeni iz trdnih kristalov silicija. Njihova učinkovitost presega učinkovitost drugih elementov in znaša 18-22% (pod ugodnimi pogoji - do 25%).

Druga prednost je impresivna življenjska doba - po mnenju proizvajalcev več kot 25 let.Vendar pa se pri dolgotrajni uporabi učinkovitost monokristalov zmanjša in po 10-12 letih fotoreturn ni večji od 13-17%.

Monokristalni moduli so bistveno dražji od drugih vrst opreme. Proizvajajo se z žaganjem umetno vzgojenih kristalov silicija

Če želite ustvariti sončni generator doma z lastnimi rokami, v glavnem vzamete poli- in monokristalne plošče različnih velikosti. Kupijo se v priljubljenih spletnih trgovinah, vključno z eBay ali Aliexpress.

Zaradi dejstva, da so fotocelice zelo cenjene, številni dobavitelji kupcem ponujajo izdelke skupine B, to je fragmente, primerne za polno uporabo z rahlo napako. Njihov strošek se razlikuje od standardne cene za 40-60%, zato montaža generatorja stane razumno ceno, ki ni predraga.

Kako narediti okvir za plošče?

Za izdelavo okvirja bodočega generatorja se uporabljajo močne lesene letve ali aluminijasti vogali. Lesena različica velja za manj praktično, saj material zahteva dodatno obdelavo, da se prepreči kasnejše gnitje in razslojevanje.

Da bi leseni okvir prenesel operativno obremenitev in ne gnil po prvem dežju, ga je treba impregnirati s posebno sestavo, ki ščiti les pred vlago.

Aluminij ima veliko bolj privlačne fizikalne lastnosti in zaradi svoje lahkosti ne obremenjuje po nepotrebnem strehe ali druge nosilne konstrukcije, kjer je predvidena namestitev enote.

Poleg tega zaradi protikorozijskega premaza kovina ne rjavi, ne gnije, ne absorbira vlage in zlahka prenese učinke kakršnih koli agresivnih atmosferskih pojavov.

Če želite ustvariti okvirno strukturo iz aluminijastih vogalov, najprej določite velikost bodoče plošče. V standardni izvedbi se na blok uporablja 36 fotocelic dimenzij 81 mm x 150 mm.

Za pravilno naknadno delovanje ostane med drobci majhna vrzel (približno 3-5 mm). Ta prostor nam omogoča, da upoštevamo spremembe osnovnih parametrov podlage, ki je izpostavljena atmosferskim pojavom. Posledično je skupna velikost obdelovanca 83 mm x 690 mm s širino kota okvirja 35 mm.

Silicijeve rezine, nameščene v okvir iz aluminijastega profila, izgledajo skoraj kot tovarniško izdelani izdelki. Vzdržljiv in močan okvir zagotavlja sistemu brezhibno tesnost in daje celotni strukturi visoko stopnjo togosti

Po določitvi dimenzij se potrebni fragmenti izrežejo iz vogalov in sestavijo v okvirje okvirja s pritrdilnimi elementi. Na notranjo površino konstrukcije se nanese plast silikonske tesnilne mase, pri čemer se zagotovi, da ni vrzeli ali praznin.

Od tega je odvisna celovitost, trdnost in vzdržljivost nameščene konstrukcije. Na vrh se namesti zaščitni prozorni material (steklo z antirefleksno prevleko, pleksi steklo ali polikarbonat s posebnimi parametri) in varno pritrdi z okovjem (1 na kratkem in 2 na dolgem delu okvirja ter 4 na vogalih telesa).

Za delo uporabite izvijač in vijake ustreznega premera. Na koncu prozorno površino skrbno očistimo prahu in majhnih ostankov.

Izbira prozornega elementa

Glavna merila za izbiro prozornega elementa za ustvarjanje generatorja:

• sposobnost absorbiranja infrardečega sevanja;
• stopnjo loma sončne svetlobe.

Nižji kot je lomni količnik, večjo učinkovitost bodo pokazale silicijeve rezine. Pleksi steklo in pleksi steklo imata najnižji koeficient odboja svetlobe. Tudi polikarbonat ima daleč od najboljših zmogljivosti.

Za izdelavo okvirnih struktur za domače sončne sisteme je priporočljivo, če je mogoče, uporabiti antirefleksno prozorno steklo ali posebno vrsto polikarbonata s protikondenzacijskim premazom, ki zagotavlja potrebno raven toplotne zaščite.

Najboljše lastnosti glede absorpcije IR sevanja imajo trpežna toplotno absorbirajoča pleksi stekla in stekla z možnostjo IR absorpcije. Za navadno steklo so te številke bistveno nižje. Od učinkovitosti IR absorpcije je odvisno, ali se bodo silicijeve rezine med delovanjem segrevale ali ne.

Če je ogrevanje minimalno, bodo fotocelice trajale dolgo in zagotavljale stabilen izhod. Pregrevanje plošč bo povzročilo prekinitve delovanja in hitro odpoved posameznih delov sistema ali celotnega kompleksa.

Vgradnja silicijevih fotocelic

Neposredno pred namestitvijo je zaščitno steklo, nameščeno v aluminijaste okvirje, dobro očiščeno prahu in razmaščeno s sestavo, ki vsebuje alkohol.

Kupljene fotocelice enakomerno namestimo na označevalni substrat na razdalji 3-5 milimetrov ena od druge in označimo vogale celotne strukture. Nato začnejo spajkati elemente - najpomembnejši in delovno intenziven del dela pri sestavljanju generatorja.

Spajkanje delovnih elementov generatorja poteka po shemi, v kateri so "+" tiri na zunanji strani in "-" so kanali, ki se nahajajo na spodnji strani plošče.

Za pravilno povezavo kontaktov najprej nanesite tok (kislina za spajkanje) in spajkanje, nato pa jih obdelajte v strogem zaporedju od zgoraj navzdol. Na koncu so vse vrstice med seboj povezane.

Naslednji korak je lepljenje fotocelic. Da bi to naredili, v sredino vsake silikonske rezine stisnemo malo tesnilne mase, nastale verige elementov obrnemo z zunanjo stranjo navzgor in jih postavimo v strogem skladu s prej nanešenimi oznakami.

Z rokami nežno pritisnite plošče in jih pritrdite na pravo mesto. Delujejo zelo previdno, poskušajo ne poškodovati ali upogniti materiala.

Kontakti fotocelic, ki se nahajajo vzdolž robov, se izpeljejo na ločeno vodilo (širok srebrni vodnik), kot "+" in "-". Poleg tega je kompleks opremljen z blokirno diodo. S priklopom na kontakte preprečuje nočno praznjenje baterij skozi strukturo okvirja.

V spodnjem delu okvirja se s svedrom naredijo luknje, skozi katere se izpeljejo žice. Da preprečite povešanje, uporabite silikonsko tesnilo.

Naslednja fotogalerija vam bo predstavila korake sestave solarnega panela iz 60 elementov:

Sončne celice, sestavljene s spajkanjem, je treba zdaj pritrditi na podlago. Lahko se prilepi na vezan les in prekrije s steklom. Vendar se v primeru lepljenje najprej izvede na steklu:

Da baterija, namenjena akumulaciji naboja, ne absorbira energije, ki jo ustvarijo fotocelice, je njena solarna baterija povezana preko palične diode:

Mini solarno postajo, prikazano na primeru, sestavimo v skladu s shemo, prikazano na fotografiji. Za povezavo uporabljamo žico s prerezom bakrenega vodnika 1 m²

Ta mini elektrarna lahko proizvede do 15 V. Upoštevati je treba, da bo največja zmogljivost opazovana le v sončnih dneh brez oblakov. V oblačnem vremenu bo naprava proizvedla bistveno manj energije ali pa je sploh ne bo proizvedla. Zato je baterija zanj izbrana tako, da je rezerva dovolj za vsaj en dan.

Kako preizkusiti nameščeno enoto?

Pred dokončnim tesnjenjem sestavljenega generatorja ga je treba preizkusiti, da se ugotovijo morebitne okvare med spajkanjem. Najbolj razumna možnost je, da preverite vsako spajkano vrstico posebej. Tako bo takoj jasno, kje so kontakti slabo povezani in zahtevajo ponovno obdelavo.

Za izvedbo preskusa uporabite gospodinjski ampermeter. Merjenje izvajamo na sončen dan brez oblačka v času kosila (od 13. do 15. ure). Konstrukcijo postavimo na dvorišče in namestimo pod ustreznim kotom naklona.

Gospodinjski ampermeter pomaga meriti dejanski tok. Na podlagi njegovih odčitkov je mogoče določiti stopnjo zmogljivosti nameščenega solarnega sistema in ugotoviti kršitve v zaporedju povezovanja silicijevih fotocelic.

Na izhodne kontakte solarne baterije priključimo ampermeter in izmerimo tok kratkega stika. Če naprava pokaže rezultate nad 4,5 A, je sistem popolnoma pravilen in so vsi priključki spajkani jasno in pravilno.

Nižji podatki, ki se prikažejo na zaslonu testerja, kažejo na kršitve, ki jih je treba izslediti in ponovno spajkati. Tradicionalno, naredi sam sončni generator iz fotocelic z rahlo napako (skupina B) na testu pokaže številke od 5 do 10 amperov.

Tovarniško izdelane enote kažejo podatke za 10-20 % višje. To je razloženo z dejstvom, da se v proizvodnji uporabljajo silicijeve rezine skupine A, ki nimajo nobenih napak v strukturi.

Končna faza dela

Če test pokaže, da je baterija popolnoma funkcionalna, jo zatesnite s posebno silikonsko tesnilno maso ali dražjo in trpežnejšo epoksidno zmesjo.

Delo vključuje dva načina:

1. Polno polnjenje - ko je celotna površina prekrita s tesnilno maso.
2. Delna obdelava - ko se tesnilo nanese samo na zunanje elemente in prazen prostor med elementi.

Prva možnost velja za bolj zanesljivo in zagotavlja sistemu popolno zaščito pred zunanjimi dejavniki. Fotocelice so jasno pritrjene in delujejo pravilno z največjo učinkovitostjo.

Za tesnjenje fotocelic v notranjosti ohišja je priporočljivo uporabiti tesnilno maso, odporno proti zmrzali, ki lahko prenese nenadne temperaturne spremembe in nizke temperature pod ničlo.

Ko je polnjenje končano, lahko tesnilo "strdi". Nato ga prekrijejo s prozornim elementom in ga tesno pritisnejo na plošče.

Da bi zagotovili dodatno zaščito in blaženje udarcev, nekateri obrtniki priporočajo namestitev goste penaste gume med površino silikonske plošče in zadnjo stran okvirja. To bo strukturo naredilo bolj celovito in zaščitilo krhke fotocelice pred nepotrebno obremenitvijo.

Nato se na površino položi utež, ki deluje na plasti in iz njih iztisne zračne mehurčke. Končni generator ponovno testiramo in na koncu namestimo na vnaprej pripravljeno mesto.

Kam in kako postaviti generator?

Lokacija za namestitev sončnega generatorja je izbrana zelo previdno in brez naglice. Plošče, ki sprejemajo svetlobo, morajo biti postavljene pod kotom, tako da žarki ne "padajo" pravokotno na površino, ampak se zdi, da lepo "tečejo" po njej.

V idealnem primeru je konstrukcija nameščena tako, da je po potrebi še vedno mogoče prilagoditi kot naklona in na ta način "ujeti" največjo količino sonca.

Povsem sprejemljivo je namestiti solarni sistem iz sončni kolektorji na tleh, najpogosteje pa je za postavitev izbrana streha hiše ali pomožnega prostora, in sicer tisti del, ki gleda na najbolj posvečeno, predvsem južno stran mesta.

Zelo pomembno je, da v bližini ni visokih zgradb ali močnih, razprostrtih dreves. V neposredni bližini ustvarjajo senco in motijo ​​​​polno delovanje enote.

Da bi sončne naprave dobro delovale, morajo biti čiste in urejene. Plast umazanije, ki nastane na površini lovilne plošče, zmanjša učinkovitost za 10 %, sprijet sneg pa popolnoma izklopi enoto.Zato je redno vzdrževanje nujno in pomaga ohranjati module v brezhibnem delovnem stanju.

Povprečni naklon strehe za namestitev solarnega generatorja je 45⁰. Pri tej ureditvi fotocelice zelo učinkovito absorbirajo sončni tok in proizvedejo toliko energije, ki je potrebna za pravilno delovanje hiše.

Da bi dobili dejanske donose od panelov in zagotovili povprečni družini potrebno količino energije, boste morali za sončni generator zasesti 15-20 m2 strešne površine.

Za evropski del držav CIS veljajo nekoliko drugačni kazalniki. Strokovnjaki priporočajo, da kot osnovo uporabite stacionarni kot nagiba 50-60⁰, v premičnih konstrukcijah v zimski sezoni pa postavite baterije pod kotom 70⁰ glede na obzorje.

Poleti spremenite položaj in nagnite fotocelice pod kotom 30⁰.

Z namestitvijo generatorskih plošč na tirni sistem, opremljen z možnostjo samodejnega sledenja soncu, lahko povečate izhodno učinkovitost za 50 %. Modul bo samostojno zaznaval intenzivnost žarkov in se prilagajal maksimalni osvetlitvi od zore do sončnega zahoda.

Neposredno pred montažo streho dodatno utrdimo in opremimo s posebnimi močnimi nosilci, saj vsaka konstrukcija ne zdrži celotne teže opreme za pretvorbo sončne energije.

Za zanesljivo in trdno namestitev sončnega generatorja na streho je vredno kupiti posebne pritrdilne elemente. Proizvajajo se posebej za vsako vrsto kritine in so vedno na voljo v prodaji.Pri vgradnji med ploščami in streho je treba pustiti režo za popoln dostop zraka in pravilno prezračevanje elementov, ki absorbirajo sonce.

V nekaterih primerih so pod streho nameščeni ojačani špirovci, ki ščitijo streho pred porušitvijo, morda zaradi povečane obremenitve, ki se v zimskem času, ko se sneg nabira na strešni površini, močno poveča.

Za zagon solarnega sistema boste potrebovali baterije, inverter in krmilnik polnjenja. O pravilih za izbiro naprav in njihovo vključitev v vezje boste izvedeli iz člankov, ki jih priporočamo.

Zaključki in uporaben video na to temo

Značilnosti in nianse spajkanja fotocelic za izdelavo učinkovitega sončnega generatorja doma z lastnimi rokami. Namigi in nasveti za obrtnike, zanimive ideje in osebne izkušnje.

Kako pravilno preizkusiti fotocelico in izmeriti njene glavne parametre. Ti podatki bodo koristni pri kasnejših izračunih natančnega števila plošč, potrebnih za polno delovanje sistema.

Popoln opis po korakih postopka sestavljanja sončne baterije za generator doma. Pravila delovanja, začenši z nakupom potrebnih elementov in konča s splošnim preizkusom izdelane naprave.

Če poznamo strukturo sončnih generatorjev, jih sestaviti doma ne bo težko. Seveda bo delo zahtevalo pozornost, natančnost in natančnost, vendar bo rezultat upravičil vse finančne in delovne stroške. Končana enota bo v celoti oskrbovala stavbo s toploto in elektriko, kar bo ustvarilo potrebno raven udobja za prebivalce.

Nima smisla, da bi se takoj lotili velikega projekta.Za začetek je smiselno poskusiti sestaviti majhno enoto, nato pa, ko popolnoma obvladate vse nianse postopka, začeti graditi močnejšo in obsežnejšo instalacijo.

Kakšno metodo gradnje mini elektrarne ste izbrali za ureditev svoje poletne koče? V spodnjem bloku napišite komentarje, delite koristne informacije in fotografije na temo članka. Postavljajte vprašanja o spornih ali nejasnih točkah.