DIY solarni generator: upute za izradu alternativnog izvora energije

Alternativni izvori energije koji omogućuju opskrbu životnog prostora toplinom i električnom energijom u potrebnom volumenu nisu jeftino "zadovoljstvo" koje zahtijeva značajne financijske troškove za kupnju, ugradnju i ugradnju.

Izrada solarnog generatora vlastitim rukama mnogo je jeftinija i unutar mogućnosti je mnogih domaćih obrtnika. Pogledajmo upute koje jasno opisuju sve nijanse proizvodnog procesa.

Kako radi solarni generator?

Solarni generator je kompleks fotonaponskih poluvodičkih elemenata koji izravno pretvaraju solarna energija na električni.

Kada kvanti svjetlosti koje proizvode zrake udare u fotografsku ploču, izbace elektron iz konačne atomske orbite radnog elementa. Ovaj učinak stvara mnogo slobodnih elektrona, koji tvore kontinuirani tok električne struje.

Uopće nije potrebno odmah sastaviti veliki kompleks velikih razmjera kada instalirate solarni generator vlastitim rukama. Možete početi s malom jedinicom i, ako je potrebno, povećati glasnoću u budućnosti

Silicij se koristi kao aktivni materijal.Visoko je učinkovit i osigurava učinkovitost fotonaponske pretvorbe od 20% u normalnom radu i do 25% u povoljnim uvjetima.

Zbog izražene učinkovitosti silicijevih fotoćelija, generatori temeljeni na njima jamče visok učinak uz relativno mali volumen. Snaga jedinice od 1 metra proizvodi 125 W na sat, što se smatra vrlo impresivnim rezultatom.

Tanak sloj pasivnih kemijskih elemenata - bora ili fosfora - nanosi se na jednu stranu silicijske pločice. Upravo na ovoj površini, kao rezultat intenzivnog izlaganja sunčevoj svjetlosti, dolazi do aktivnog oslobađanja elektrona. Fosforni film ih sigurno drži na jednom mjestu i ne dopušta im da se razlete.

Na samoj radnoj ploči nalaze se metalne “tračnice”. Na njima se grade slobodni elektroni, stvarajući tako uređeno kretanje, odnosno električnu struju.

Jedine mane pločica su složenost i skupoća samog procesa pročišćavanja silicija, a kako bi se ti problemi izbjegli, aktivno se istražuje korištenje alternativa u obliku galija, kadmija, indija i raznih spojeva bakra. Međutim, za sada nema pravih konkurenata za silikonske elemente.

Najlakši način da izgradite pretvarač solarne energije u električnu energiju je kupiti gotovu solarnu bateriju i instalirati je na krov kuće ili garaže:

Što ti treba za posao?

Za proizvodnju generatora koji se sastoji od kompleta solarni paneli, potrebni su sljedeći alati i materijali:

• moduli za pretvaranje sunčeve svjetlosti u energiju;
• aluminijski kutovi;
• drvene letvice;
• ploče od iverice;
• prozirni element (staklo, pleksiglas, pleksiglas, polikarbonat) za stvaranje zaštite za silikonske pločice;
• samorezni vijci i vijci različitih veličina;
• gusta pjenasta guma debljine 1,5-2,5 mm;
• visokokvalitetno brtvilo;
• diode, terminali i žice;
• odvijač ili set odvijača;
• lemilica;
• pila za drvo i metal (ili brusilica).

Količina potrebnih materijala izravno će ovisiti o planiranoj veličini generatora. Rad velikih razmjera iziskuje dodatne troškove, ali u svakom slučaju bit će jeftiniji od kupljenog modula.

Zaštitna baza za silikonske pločice može biti od stakla, pleksiglasa, polikarbonata ili pleksiglasa. Prva tri materijala stvaraju minimalan gubitak pretvorene energije, ali četvrti puno lošije propušta zrake i značajno smanjuje učinkovitost cijelog kompleksa

Za konačno ispitivanje sastavljene jedinice koristi se ampermetar. Omogućuje vam snimanje stvarne učinkovitosti instalacije i pomaže u određivanju stvarnog učinka.

Odabir vrste fotokonvertera

Aktivnosti za stvaranje solarnog generatora vlastitim rukama započinju odabirom vrste fotonaponskog silicijskog pretvarača.

Ove komponente dolaze u tri vrste:

• amorfan;
• monokristalni;
• polikristalni.

Svaka opcija ima svoje prednosti i nedostatke, a izbor u korist bilo koje od njih donosi se na temelju iznosa sredstava dodijeljenih za kupnju svih komponenti sustava.

Značajke amorfnih varijeteta

Amorfni moduli se ne sastoje od kristalnog silicija, već od njegovih derivata (silana ili hidrogen silicija). Raspršivanjem u vakuumu nanose se u tankom sloju na kvalitetnu metalnu foliju, staklo ili plastiku.

Gotovi proizvodi imaju izblijedjelu, mutnu sivu nijansu. Na površini se ne vide vidljivi kristali silicija. Glavna prednost fleksibilni solarni paneli Cijena se smatra pristupačnom, međutim, njihova učinkovitost je vrlo niska i kreće se od 6-10%.

Amorfne solarne ćelije izrađene od silicija imaju povećanu fleksibilnost, pokazuju visoku razinu optičke apsorpcije (20 puta veću od mono- ili polikristalnih analoga) i rade znatno učinkovitije po oblačnom vremenu

Specifičnosti polikristalnih vrsta

Polikristalni solarni paneli nastaje postupnim vrlo sporim hlađenjem taline silicija. Dobiveni proizvodi odlikuju se bogatom plavom bojom, imaju površinu s jasno definiranim uzorkom koji podsjeća na ledeni uzorak i pokazuju učinkovitost od oko 14-18%.

Veću učinkovitost ometaju područja prisutna unutar materijala, odvojena od cjelokupne strukture granularnim granicama.

Polikristalne solarne ćelije rade samo 10 godina, ali tijekom tog vremena njihova se učinkovitost ne smanjuje. Međutim, za ugradnju proizvoda u jedan kompleks mora se koristiti snažna, čvrsta baza, budući da su listovi prilično kruti i zahtijevaju jaku, pouzdanu potporu

Obilježja monokratskih varijanti

Monokristalni moduli karakterizirani su gustom tamnom bojom i sastoje se od čvrstih kristala silicija. Njihova učinkovitost premašuje učinkovitost drugih elemenata i iznosi 18-22% (pod povoljnim uvjetima - do 25%).

Još jedna prednost je impresivan vijek trajanja - prema proizvođačima, preko 25 godina.Međutim, s produljenom upotrebom, učinkovitost monokristala se smanjuje i nakon 10-12 godina fotopovrat nije veći od 13-17%.

Monokristalni moduli znatno su skuplji od ostalih vrsta opreme. Proizvode se piljenjem umjetno uzgojenih kristala silicija

Da biste vlastitim rukama stvorili solarni generator kod kuće, uglavnom uzimate poli- i monokristalne ploče različitih veličina. Kupuju se u popularnim internetskim trgovinama, uključujući eBay ili Aliexpress.

Zbog činjenice da su fotoćelije vrlo visoko cijenjene, mnogi dobavljači kupcima nude proizvode skupine B, odnosno fragmente prikladne za punu upotrebu s malim nedostatkom. Njihov se trošak razlikuje od standardne cijene za 40-60%, tako da sastavljanje generatora košta razumnu cijenu koja nije preskupa.

Kako napraviti okvir za ploče?

Za izradu okvira budućeg generatora koriste se jake drvene letvice ili aluminijski uglovi. Drvena verzija smatra se manje praktičnom, jer materijal zahtijeva dodatnu obradu kako bi se izbjeglo naknadno truljenje i raslojavanje.

Kako bi drveni okvir izdržao operativno opterećenje i ne bi istrunuo nakon prve kiše, mora se impregnirati posebnim sastavom koji štiti drvo od vlage.

Aluminij je puno atraktivnijih fizičkih karakteristika i zbog svoje lakoće ne opterećuje nepotrebno krov ili drugu nosivu konstrukciju na kojoj se uređaj planira ugraditi.

Osim toga, zbog antikorozivnog premaza, metal ne hrđa, ne trune, ne upija vlagu i lako podnosi učinke bilo kakvih agresivnih atmosferskih manifestacija.

Da biste stvorili strukturu okvira od aluminijskih kutova, najprije odredite veličinu buduće ploče. U standardnoj izvedbi koristi se 36 fotoćelija dimenzija 81 mm x 150 mm po bloku.

Za ispravan naknadni rad, između fragmenata ostavlja se mali razmak (oko 3-5 mm). Ovaj prostor nam omogućuje da uzmemo u obzir promjene osnovnih parametara baze izložene atmosferskim pojavama. Kao rezultat, ukupna veličina izratka je 83 mm x 690 mm sa širinom kuta okvira od 35 mm.

Silikonske pločice smještene u okvir od aluminijskog profila izgledaju gotovo kao tvornički proizvodi. Izdržljiv i jak okvir osigurava sustavu besprijekornu nepropusnost i daje cijeloj strukturi visoku razinu krutosti

Nakon određivanja dimenzija, potrebni fragmenti se izrezuju iz uglova i sastavljaju u okvire okvira pomoću pričvrsnih elemenata. Na unutarnju površinu konstrukcije nanosi se sloj silikonskog brtvila, pazeći da nema praznina ili praznina.

O tome ovisi cjelovitost, čvrstoća i trajnost montirane konstrukcije. Na vrh se postavlja zaštitni prozirni materijal (staklo s antirefleksnim premazom, pleksiglas ili polikarbonat s posebnim parametrima) i sigurno pričvršćuje okovom (1 po kratkom i 2 po dugom dijelu okvira i 4 po uglovima tijela).

Za rad koristite odvijač i vijke odgovarajućeg promjera. Na kraju se prozirna površina pažljivo očisti od prašine i sitnih ostataka.

Odabir prozirnog elementa

Glavni kriteriji za odabir prozirnog elementa za izradu generatora:

• sposobnost apsorpcije infracrvenog zračenja;
• stupanj refrakcije sunčeve svjetlosti.

Što je niži indeks loma, to će silicijske pločice pokazati veću učinkovitost. Pleksiglas i pleksiglas imaju najmanji koeficijent refleksije svjetlosti. Polikarbonat također ima daleko od najboljih performansi.

Za izradu okvirnih konstrukcija za kućne solarne sustave preporuča se, ako je moguće, koristiti antirefleksno prozirno staklo ili posebnu vrstu polikarbonata s antikondenzacijskim premazom koji osigurava potrebnu razinu toplinske zaštite.

Najbolje karakteristike u pogledu apsorpcije IR zračenja imaju izdržljivi toplinski apsorbirajući pleksiglas i staklo s opcijom IC apsorpcije. Za obično staklo te su brojke znatno niže. Učinkovitost IC apsorpcije određuje hoće li se silikonske pločice zagrijati tijekom rada ili ne.

Ako je zagrijavanje minimalno, fotoćelije će trajati dugo i pružiti stabilan izlaz. Pregrijavanje ploča dovest će do prekida rada i brzog kvara pojedinih dijelova sustava ili cijelog kompleksa.

Ugradnja silikonskih fotoćelija

Neposredno prije ugradnje, zaštitno staklo postavljeno u aluminijske okvire dobro se čisti od prašine i odmašćuje sastavom koji sadrži alkohol.

Kupljene fotoćelije ravnomjerno se postavljaju na podlogu za označavanje na udaljenosti od 3-5 milimetara jedna od druge i označavaju se kutovi ukupne strukture. Zatim počinju lemljenje elemenata - najvažniji i najintenzivniji dio rada na sastavljanju generatora.

Lemljenje radnih elemenata generatora provodi se prema shemi u kojoj su "+" staze izvana, a "-" su kanali koji se nalaze na donjoj strani ploče.

Da biste pravilno spojili kontakte, prvo nanesite fluks (kiselinu za lemljenje) i lem, a zatim ih obradite u strogom slijedu od vrha do dna. Na kraju su svi redovi međusobno povezani.

Sljedeći korak je lijepljenje fotoćelija. Da biste to učinili, malo brtvila se stisne u sredinu svake silikonske pločice, dobiveni lanci elemenata se okrenu vanjskom stranom prema gore i postave u strogom skladu s prethodno nanesenim oznakama.

Lagano pritisnite ploče rukama, pričvrstite ih na pravo mjesto. Djeluju vrlo pažljivo, pokušavajući ne oštetiti ili saviti materijal.

Kontakti fotoćelija koji se nalaze duž rubova izlaze na zasebnu sabirnicu (široki srebrni vodič), kao "+" i "-". Dodatno, kompleks je opremljen diodom za blokiranje. Spajanjem na kontakte sprječava pražnjenje baterija kroz strukturu okvira noću.

U donjem dijelu okvira bušilicom se prave rupe kroz koje se izvode žice. Kako biste spriječili njihovo progib, koristite silikonsko brtvilo.

Sljedeća fotogalerija će vas upoznati s koracima sastavljanja solarnog panela od 60 elemenata:

Solarne ćelije sastavljene lemljenjem sada je potrebno pričvrstiti na bazu. Može se zalijepiti na šperploču i prekriti staklom. Međutim, u primjeru se lijepljenje najprije vrši na staklo:

Kako bi se osiguralo da baterija namijenjena akumuliranju naboja ne apsorbira energiju koju stvaraju fotoćelije, njezina solarna baterija spojena je preko Rod diode:

Sastavljamo mini solarnu stanicu prikazanu na primjeru u skladu s dijagramom prikazanim na fotografiji. Za spajanje koristimo žicu s bakrenim vodičem presjeka 1 m²

Ova mini elektrana može generirati do 15 V. Treba napomenuti da će se maksimalne performanse promatrati samo u sunčanim danima bez oblaka. Za oblačnog vremena uređaj će generirati znatno manje energije ili je uopće neće generirati. Stoga je baterija za njega odabrana tako da rezerva bude dovoljna za najmanje jedan dan.

Kako testirati instaliranu jedinicu?

Prije konačnog brtvljenja sastavljenog generatora potrebno ga je ispitati kako bi se utvrdile moguće neispravnosti tijekom procesa lemljenja. Najrazumnija opcija je provjeriti svaki zalemljeni red zasebno. Tako će odmah postati jasno gdje su kontakti loše povezani i zahtijevaju ponovnu obradu.

Za provođenje testa koristite kućni ampermetar. Mjerenje se provodi na sunčan dan bez oblaka u vrijeme ručka (od 13 do 15 sati). Konstrukcija se postavlja u dvorište i postavlja pod odgovarajućim kutom nagiba.

Kućni ampermetar pomaže u mjerenju stvarne struje. Na temelju njegovih očitanja moguće je odrediti razinu performansi montiranog solarnog sustava i identificirati kršenja u slijedu spajanja silicijskih fotoćelija

Na izlazne kontakte solarne baterije spoji se ampermetar i mjeri se struja kratkog spoja. Ako uređaj pokazuje rezultate iznad 4,5 A, sustav je potpuno ispravan i svi spojevi su zalemljeni jasno i ispravno.

Niži podaci koji se pojavljuju na zaslonu testera ukazuju na kršenja koja je potrebno pratiti i ponovno lemiti. Tradicionalno, solarni generatori "uradi sam" iz fotoćelija s malim nedostatkom (skupina B) na testu pokazuju brojke od 5 do 10 ampera.

Tvornički proizvedene jedinice pokazuju podatke 10-20% više. To se objašnjava činjenicom da se u proizvodnji koriste silikonske pločice skupine A, koje nemaju nedostataka u strukturi.

Završna faza rada

Ako test pokaže da je baterija potpuno funkcionalna, zapečaćena je posebnim silikonskim brtvilom ili skupljim i izdržljivijim epoksidnim spojem.

Rad uključuje dva načina izvođenja:

1. Potpuno punjenje - kada je cijela površina prekrivena brtvenom masom.
2. Djelomična obrada - kada se brtvilo nanosi samo na vanjske elemente i prazan prostor između elemenata.

Prva se opcija smatra pouzdanijom i pruža sustavu potpunu zaštitu od vanjskih čimbenika. Fotoćelije su jasno fiksirane na mjestu i rade ispravno s maksimalnom učinkovitošću.

Za brtvljenje fotoćelija unutar kućišta, preporučljivo je koristiti brtvilo otporno na smrzavanje koje može izdržati nagle promjene temperature i niske temperature ispod nule.

Kada je punjenje završeno, brtvilo se može "stvrdnuti". Zatim ga prekriju prozirnim elementom i čvrsto pritisnu na ploče.

Kako bi se osigurala dodatna zaštita i apsorpcija udaraca, neki majstori preporučuju postavljanje guste pjenaste gume između površine silikonske ploče i stražnje strane okvira. To će strukturu učiniti cjelovitijom i zaštititi lomljive fotoćelije od nepotrebnog opterećenja.

Zatim se na površinu postavi uteg koji djeluje na slojeve i istiskuje iz njih mjehuriće zraka. Gotov generator ponovno se testira i na kraju postavlja na unaprijed pripremljeno mjesto.

Gdje i kako postaviti generator?

Mjesto za postavljanje solarnog generatora bira se vrlo pažljivo i bez žurbe. Ploče koje primaju svjetlost moraju biti postavljene pod kutom tako da zrake ne "padaju" okomito na površinu, već izgledaju kao da uredno "teku" duž nje.

U idealnom slučaju, konstrukcija je postavljena tako da ostaje moguće, ako je potrebno, prilagoditi kut nagiba, na taj način "hvatajući" maksimalnu količinu sunca.

Sasvim je prihvatljivo instalirati solarni sustav iz solarni paneli na tlu, ali najčešće se za postavljanje odabire krov kuće ili pomoćne prostorije, odnosno onaj dio koji je okrenut prema najposvećenijoj, uglavnom južnoj strani mjesta.

Vrlo je važno da u blizini nema visokih zgrada ili moćnih, raširenih stabala. Budući da su u neposrednoj blizini, stvaraju sjenu i ometaju puni rad jedinice.

Kako bi solarne instalacije dobro funkcionirale, moraju se održavati čistima i urednima. Sloj prljavštine koji se stvara na površini ploče za hvatanje smanjuje učinkovitost za 10%, a zalijepljeni snijeg potpuno isključuje uređaj.Stoga je redovito održavanje neophodno i pomaže u održavanju modula u savršenom radnom stanju.

Prosječna razina nagiba krova za ugradnju solarnog generatora smatra se 45⁰. Ovakvim rasporedom fotoćelije vrlo učinkovito apsorbiraju sunčev tok i proizvode količinu energije potrebnu za ispravno funkcioniranje kuće.

Da biste dobili stvarne povrate od panela i osigurali prosječnoj obitelji potrebnu količinu energije, morat ćete zauzeti 15-20 m2 krovne površine za solarni generator

Za europski dio zemalja ZND-a vrijede malo drugačiji pokazatelji. Profesionalci preporučuju korištenje stacionarnog kuta nagiba od 50-60⁰ kao osnove, au pokretnim konstrukcijama tijekom zimske sezone postavljanje baterija pod kutom od 70⁰ prema horizontu.

Ljeti promijenite položaj i nagnite fotoćelije pod kutom od 30⁰.

Ugradnjom generatorskih ploča na sustav tračnica opremljen opcijom automatskog praćenja sunca, možete povećati izlaznu učinkovitost za 50%. Modul će samostalno detektirati intenzitet zraka i prilagoditi se maksimalnom osvjetljenju od zore do zalaska sunca

Neposredno prije postavljanja, krov je dodatno ojačan i opremljen posebnim jakim nosačima, jer nije svaka konstrukcija u stanju izdržati punu težinu opreme za pretvorbu sunčeve energije.

Za pouzdano i čvrsto postavljanje solarnog generatora na krov, vrijedi kupiti posebne pričvrsne elemente. Proizvode se zasebno za svaku vrstu krovišta i uvijek su dostupni za prodaju.Prilikom ugradnje između ploča i krova potrebno je ostaviti razmak za potpuni pristup zraka i pravilnu ventilaciju elemenata koji apsorbiraju sunce.

U nekim slučajevima ispod krova se postavljaju ojačane rogove kako bi zaštitile krov od urušavanja, potencijalno zbog povećanog opterećenja, koje se značajno povećava u zimskoj sezoni kada se snijeg nakuplja na krovnoj površini.

Za puštanje solarnog sustava u pogon trebat će vam baterije, pretvarač i regulator punjenja. O pravilima za odabir uređaja i njihovo uključivanje u krug naučit ćete iz članaka koje preporučujemo.

Zaključci i koristan video na tu temu

Značajke i nijanse lemljenja fotoćelija za izradu učinkovitog solarnog generatora kod kuće vlastitim rukama. Savjeti za majstore, zanimljive ideje i osobna iskustva.

Kako pravilno testirati fotoćeliju i izmjeriti njene glavne parametre. Ove informacije će biti korisne u kasnijim izračunima točnog broja ploča potrebnih za puni rad sustava.

Potpuni korak po korak opis procesa sastavljanja solarne baterije za generator kod kuće. Pravila rada, počevši od nabave potrebnih elemenata i završavajući općim ispitivanjem proizvedenog uređaja.

Znajući o strukturi solarnih generatora, sastaviti ih kod kuće neće biti teško. Naravno, rad će zahtijevati pažnju, točnost i skrupuloznost, ali rezultat će opravdati sve financijske i radne troškove. Gotova jedinica u potpunosti će opskrbiti zgradu toplinom i električnom energijom, stvarajući potrebnu razinu udobnosti za stanovnike.

Nema smisla odmah prihvatiti veliki projekt.Za početak, ima smisla okušati se u sastavljanju male jedinice, a zatim, nakon što ste u potpunosti savladali sve nijanse procesa, početi graditi moćniju i veću instalaciju.

Koju ste metodu izgradnje mini elektrane odabrali za uređenje svoje ljetne kućice? Napišite komentare, podijelite korisne informacije i fotografije na temu članka u bloku ispod. Postavljajte pitanja o kontroverznim ili nejasnim točkama.