Izrada solarne baterije za vaš dom vlastitim rukama. DIY solarna baterija Solarne ćelije sa zalemljenim vodičima

U tu svrhu proizvode se i prodaju gotove kompaktne ploče izrađene u obliku brzo presavijenih sklopova na podlozi od sintetičke tkanine. U srednja traka U Rusiji takva ploča dimenzija oko 30x40 cm može osigurati snagu unutar 5 W pri naponu od 12 V.

Veća baterija moći će osigurati do 100 vata električne energije. Čini se da to nije toliko, ali vrijedi se sjetiti principa rada malih: u njima se cijelo opterećenje napaja kroz pretvarač impulsa iz baterije baterija koje se pune iz vjetrenjača male snage. To omogućuje korištenje snažnijih potrošača.

Koristeći sličan princip pri izgradnji kuće solarna elektranačini ga povoljnijim u usporedbi s vjetroturbinom: ljeti sunce sja veći dio dana, za razliku od promjenjivog i često odsutnog vjetra. Zbog toga će se baterije moći puno brže puniti tijekom dana, a sam solarni panel puno je lakše postaviti nego onaj koji zahtijeva visoki stup.

Također postoji smisao korištenja solarne baterije isključivo kao izvora napajanja za hitne slučajeve. Na primjer, ako plinski kotao za grijanje s cirkulacijske pumpe, kada je napajanje isključeno, možete koristiti pretvarač impulsa (inverter) za njihovo napajanje iz baterija, koje se pune iz solarne ploče, održavajući sustav grijanja operativnim.

TV prilog na ovu temu

Ugljikovodici su bili i ostali glavni izvor energije, no čovječanstvo se sve više okreće obnovljivim i ekološki prihvatljivim izvorima. To je izazvalo povećani interes za solarne ploče i generatore.

Međutim, mnogi se ne usuđuju instalirati solarni sustav zbog visokih troškova razvoja kompleksa. Svoje proizvode možete pojeftiniti ako ih sami počnete stvarati. Sumnjate li u vlastite sposobnosti?

Reći ćemo vam kako napraviti solarnu bateriju vlastitim rukama koristeći dostupne komponente. U članku ćete pronaći sve potrebne informacije kako biste izračunali solarni sustav, odabrali komponente kompleksa te sastavili i instalirali fotopanel.

Prema statistikama, odrasla osoba svakodnevno koristi desetak različitih uređaja koji rade iz mreže. Iako se električna energija smatra relativno ekološki prihvatljivim izvorom energije, to je iluzija jer se za njezinu proizvodnju koriste zagađujući resursi.

Koje su komponente potrebne i gdje ih kupiti

Glavni dio je solarni fotopanel. Obično se silikonske pločice kupuju online i dostavljaju iz Kine ili SAD-a. To je zbog visoke cijene komponenti domaće proizvodnje.

Trošak domaćih ploča je toliko visok da je isplativije naručiti na eBayu. Što se tiče nedostataka, od 100 ploča samo 2-4 su neupotrebljive. Ako naručite kineske tanjure, rizik je veći, jer... kvaliteta ostavlja mnogo za poželjeti. Jedina prednost je cijena.

Gotova ploča mnogo je praktičnija za korištenje, ali i tri puta skuplja, pa je bolje potražiti komponente i sami sastaviti uređaj

Preostale komponente mogu se kupiti u bilo kojoj trgovini električnih proizvoda. Trebat će vam i kositreni lem, okvir, staklo, film, traka i olovka za označavanje.

Galerija slika

U moderni svijet Teško je zamisliti postojanje bez električne energije. Rasvjeta, grijanje, komunikacije i druge radosti udobnog života izravno ovise o tome. To nas tjera da tražimo alternativne i neovisne izvore, a jedan od njih je sunce. Ovo područje energetike još nije jako razvijeno, a industrijske instalacije nisu jeftine. Rješenje je da sami napravite solarne ploče.

Što je solarna baterija

Solarna baterija je ploča koja se sastoji od međusobno povezanih fotoćelija. Izravno pretvara sunčevu energiju u električna struja. Ovisno o izvedbi sustava, električna energija se akumulira ili odmah koristi za napajanje zgrada, mehanizama i uređaja.

Solarna baterija sastoji se od međusobno povezanih fotoćelija

Gotovo svi su koristili najjednostavnije fotoćelije. Ugrađeni su u kalkulatore, baterijske svjetiljke, baterije za punjenje elektroničkih naprava i vrtne svjetiljke. Ali uporaba nije ograničena na ovo. U svemiru postoje električni automobili koji se pune od sunca; ovo je jedan od glavnih izvora energije.

U zemljama sa velik broj Za sunčanih dana baterije se postavljaju na krovove kuća i koriste se za grijanje i grijanje vode. Ova vrsta se naziva kolektorima; oni pretvaraju sunčevu energiju u toplinu.

Često se čitavi gradovi i mjesta opskrbljuju električnom energijom samo putem ove vrste energenata. Grade se elektrane na sunčevo zračenje. Posebno su rašireni u SAD-u, Japanu i Njemačkoj.

Uređaj

Solarna baterija temelji se na fenomenu fotoelektričnog efekta, koji je u dvadesetom stoljeću otkrio A. Einstein. Pokazalo se da se u nekim tvarima, pod utjecajem sunčeve svjetlosti ili drugih tvari, nabijene čestice odvajaju. Ovo otkriće dovelo je do stvaranja prvog solarnog modula 1953. godine.

Materijali koji se koriste za izradu elemenata su poluvodiči - spojene ploče od dva materijala različite vodljivosti. Najčešće, polikristalni ili monokristalni silicij sa.

razni dodaci Pod utjecajem sunčeve svjetlosti u jednom se sloju javlja višak elektrona, a u drugom manjak. "Dodatni" elektroni se kreću u područje sa svojim nedostatkom, ovaj proces je primio ime r-n

prijelaz.

Solarna ćelija se sastoji od dva poluvodička sloja različite vodljivosti

Između materijala koji stvaraju višak i manjak elektrona postavlja se barijerni sloj koji sprječava prijelaz. Ovo je neophodno kako bi se osiguralo da se struja javlja samo kada postoji izvor potrošnje energije.

Fotoni svjetlosti koji padaju na površinu izbacuju elektrone i opskrbljuju ih potrebnom energijom da prevladaju sloj barijere. Negativni elektroni kreću se od p-vodiča prema n-vodiču, a pozitivni elektroni putuju na drugu stranu.

Zbog različite vodljivosti poluvodičkih materijala moguće je stvoriti usmjereno gibanje elektrona. Ovo stvara električnu struju.

Elementi su međusobno serijski povezani tvoreći ploču veće ili manje površine koja se naziva baterija. Takve baterije mogu se izravno spojiti na izvor potrošnje. Ali budući da se solarna aktivnost mijenja tijekom dana i potpuno prestaje noću, koriste se baterije koje akumuliraju energiju tijekom odsutnosti sunčeve svjetlosti.

Potrebna komponenta u ovom slučaju je regulator. Služi za praćenje punjenja baterije i isključuje bateriju kada je potpuno napunjena.

Struja koju proizvodi solarna baterija je konstantna i mora se pretvoriti u izmjeničnu struju da bi se koristila. Za to se koristi pretvarač. Jer sve električni uređaji

Između solarnog modula i potrošača postavljaju se dodatni uređaji

Samo ako su prisutne sve ove komponente možete dobiti funkcionalni sustav, opskrbljujući energijom potrošače i ne prijeteći im onesposobljenje.

Vrste elemenata za module

Postoje tri glavne vrste solarnih panela: polikristalni, monokristalni i tankoslojni. Najčešće se sve tri vrste izrađuju od silicija s raznim dodacima. Također se koriste kadmijev telurid i bakar-kadmijev selenid, posebno za proizvodnju filmskih ploča. Ovi dodaci pomažu povećati učinkovitost stanica za 5-10%.

Kristalni

Najpopularniji su monokristalni. Izrađeni su od monokristala i imaju ujednačenu strukturu. Takve ploče imaju oblik poligona ili pravokutnika s izrezanim kutovima.

Monokristalna stanica ima oblik pravokutnika sa zakošenim kutovima

Baterija sastavljena od monokristalnih ćelija ima veće performanse u usporedbi s drugim vrstama, njezina učinkovitost je 13%.

Lagan je i kompaktan, ne boji se laganog savijanja, može se postaviti na neravnu površinu, a vijek trajanja mu je 30 godina.

Nedostaci uključuju značajno smanjenje snage u oblačnim uvjetima, sve do potpunog prestanka proizvodnje energije. Isto se događa kada je mrak; baterija neće raditi noću.

Polikristalna ćelija ima pravokutni oblik, što vam omogućuje sastavljanje ploče bez praznina

Polikristalni se proizvode lijevanjem, imaju pravokutni ili kvadratni oblik i heterogenu strukturu. Njihova učinkovitost je niža od monokristalnih, učinkovitost je samo 7-9%, ali pad proizvodnje tijekom naoblake, prašine ili sumraka je beznačajan. Stoga se koriste u uređaju ulična rasvjeta

, češće ih koriste domaći proizvodi. Trošak takvih pločica niži je od pojedinačnih kristala, vijek trajanja je 20 godina.

Film

Tocfilm ili fleksibilni elementi izrađeni su od amorfnog oblika silicija. Fleksibilnost panela čini ih mobilnim; ako ih smotate, možete ih ponijeti sa sobom na putovanje i imati neovisni izvor energije bilo gdje. Isto svojstvo omogućuje im montažu na zakrivljene površine.

Filmska baterija izrađena je od amorfnog silicija

Ali kada je oblačno ili mračno, proizvodnja energije je smanjena za samo 10-15%. Njihova relativna jeftinost može se smatrati nedvojbenom prednošću.

Od čega možete napraviti solarnu ploču kod kuće?

Unatoč svim prednostima baterija industrijska proizvodnja, njihov glavni nedostatak je visoka cijena. Ovaj se problem može izbjeći izradom najjednostavniji panel vlastitim rukama od otpadnog materijala.

Od dioda

Dioda je kristal u plastičnom kućištu koji služi kao leća. Ona se koncentrira sunčeve zrake na vodiču, što rezultira električnom strujom. Spajanjem većeg broja dioda zajedno dobivamo solarnu bateriju. Kao ploču možete koristiti karton.

Problem je što je snaga primljene energije mala; trebat će vam ogroman broj dioda. Što se tiče financijskih troškova i troškova rada, takva baterija je mnogo bolja od tvorničke, au pogledu snage mnogo je inferiorna od nje.

Osim toga, proizvodnja naglo opada kada se osvjetljenje smanji. I same diode se ponašaju neispravno - često dolazi do spontanog sjaja. To jest, same diode troše proizvedenu energiju. Zaključak se sam nameće: neučinkovito.

Od tranzistora

Kao kod dioda, glavni element tranzistor – kristal. Ali zatvoren je u metalnom kućištu koje ne propušta sunčevu svjetlost. Za izradu baterije, poklopac kućišta je odrezan pilom za metal.

Mala baterija može se sastaviti od tranzistora

Zatim se elementi pričvršćuju na ploču od tekstolita ili drugog materijala prikladnog za ulogu ploče i međusobno povezuju. Na ovaj način možete sastaviti bateriju čija je energija dovoljna za rad baterijske svjetiljke ili radija, ali od takvog uređaja ne treba očekivati ​​veliku snagu.

Ali sasvim je prikladan kao izvor energije za kampiranje male snage. Pogotovo ako ste fascinirani samim procesom izrade i praktična korist od rezultata nije previše bitna.

Obrtnici predlažu korištenje CD-a, pa čak i bakrenih ploča kao fotoćelija. Lako je napraviti prijenosni punjač za telefon od fotoćelija iz vrtnih svjetiljki.

Najbolje rješenje bilo bi kupiti gotove ploče. Neke internetske stranice prodaju module s manjim nedostacima u proizvodnji po razumnoj cijeni;

Racionalno postavljanje baterija

Položaj modula uvelike određuje koliko će energije sustav proizvesti. Što više zraka pogodi fotoćelije, one proizvode više energije. Za optimalnu lokaciju moraju biti ispunjeni sljedeći uvjeti:

Važno! Struja baterije određena je učinkom najslabijeg elementa. Čak i mala sjena na jednom modulu može smanjiti performanse sustava za 10 do 50%.

Kako izračunati potrebnu snagu

Prije nego počnete sastavljati bateriju, morate odrediti potrebnu snagu. O tome ovisi broj kupljenih ćelija i ukupna površina gotovih baterija.

Sustav može biti autonoman (samostalno opskrbljuje kuću električnom energijom) ili kombiniran, kombinirajući energiju sunca i tradicionalnog izvora.

Izračun se sastoji od tri koraka:

1. Saznajte ukupnu potrošnju energije.
2. Odredite dovoljan kapacitet baterije i snagu pretvarača.
3. Izračunajte potreban broj ćelija na temelju podataka o insolaciji u vašoj regiji.

Potrošnja energije

Za autonomni sustav To možete odrediti svojim električnim brojilom. Ukupnu količinu potrošene energije mjesečno podijelite s brojem dana i dobijete prosječnu dnevnu potrošnju.

Ako će se samo neki od uređaja napajati iz baterije, saznajte njihovu snagu iz putovnice ili oznaka na uređaju. Pomnožite dobivene vrijednosti s brojem sati rada po danu. Zbrajanjem dobivenih vrijednosti za sve uređaje dobivate prosječnu potrošnju po danu.

AB kapaciteta (punjiva baterija) i inverter snage

AB za solarni sustavi mora izdržati veliki broj ciklusa pražnjenja i pražnjenja, imati nisko samopražnjenje, izdržati visoku struju punjenja, raditi na visokim i niske temperature, dok zahtijeva minimalno održavanje.

Ovi parametri su optimalni za olovne baterije.

Drugi važan pokazatelj je kapacitet, maksimalno punjenje koje baterija može prihvatiti i pohraniti. Nedovoljan kapacitet povećava se spajanjem baterija paralelno, serijski ili kombiniranjem oba spoja.

Izračun će vam pomoći da saznate potreban broj baterija. Uzmimo u obzir koncentraciju rezerve energije za 1 dan u bateriji kapaciteta 200 Ah i napona 12 V.

Pretpostavimo da je dnevna potražnja 4800 V.h., izlazni napon sustava je 24 V. Uzimajući u obzir da će gubici na inverteru biti 20%, uvest ćemo faktor korekcije od 1,2.

4800:24x1,2=240 Ah

Dubina pražnjenja baterije ne smije prelaziti 30-40%, uzmimo to u obzir.

Dobivena vrijednost je tri puta veća od kapaciteta baterije, tako da će vam za pohranu potrebne količine trebati 3 baterije spojene paralelno. Ali u isto vrijeme, napon baterije je 12 V, da biste ga udvostručili, trebat će vam još 3 baterije spojene u seriju.

Da biste dobili napon od 48 V, spojite dva paralelna lanca od po 4 AB paralelno.

Inverter se koristi za pretvaranje DC u varijablu. Odaberite ga prema vrhuncu, maksimalnom opterećenju. Na nekim potrošačima, udarna struja je znatno veća od nazivne struje. Upravo se ovaj pokazatelj uzima u obzir. U drugim slučajevima uzimaju se u obzir nominalne vrijednosti.

Oblik napona je također važan. Najbolja opcija- čisti sinusni val. Za uređaje koji su neosjetljivi na udare napona prikladan je kvadratni oblik. Također biste trebali razmotriti mogućnost prebacivanja uređaja s baterije izravno na solarne ploče.

Potreban broj ćelija

Stope insolacije uvelike variraju u različitim područjima. Da biste napravili točan izračun, morate znati ove brojke za svoje područje; podatke je lako pronaći na internetu ili na meteorološkoj stanici.

Tablica insolacije po mjesecima za različite regije

Insolacija ne ovisi samo o dobu godine, već io kutu baterije

Prilikom proračuna usredotočite se na najniže razine insolacije tijekom godine, inače baterija neće generirati dovoljno energije u tom razdoblju.

Pretpostavimo da su minimalni pokazatelji u siječnju, 0,69, maksimum u srpnju, 5,09.

Faktori korekcije za zimsko računanje vremena su 0,7, za ljetno računanje vremena - 0,5.

Potrebna količina energije je 4800 Wh.

Jedna ploča ima snagu 260 W i napon 24 V.

Gubici na bateriji i inverteru su 20%.

Računamo potrošnju uzimajući u obzir gubitke: 4800×1,2=5760 Wh=5,76 kWh.

Određujemo performanse jedne ploče.

Ljeto: 0,5×260×5,09= 661,7 Wh.

Zimi: 0,7×260×0,69=125,5 Wh.

Potreban broj baterija izračunavamo dijeljenjem potrošene energije s učinkom panela.

Ljeti: 5760/661,7=8,7 kom.

Zimi: 5760/125,5=45,8 kom.

Ispada da će vam za potpunu opskrbu zimi trebati pet puta više modula nego ljeti. Stoga je vrijedno odmah instalirati više baterija ili zimsko razdoblje osigurati hibridni sustav napajanja.

Kako sastaviti solarnu bateriju vlastitim rukama

Sastavljanje se sastoji od nekoliko faza: izrada kućišta, lemljenje elemenata, sastavljanje sustava i ugradnja. Prije nego počnete raditi, opskrbite se svime što vam je potrebno.

Baterija se sastoji od nekoliko slojeva

Materijali i alati

• fotoćelije;
• ravni vodiči;
• alkoholno-kolofonijski tok;
• lemilica;
• aluminijski profil;
• aluminijski kutovi;
• hardver;
• silikonsko brtvilo;
• pila za metal;
• odvijač;
• staklo, pleksiglas ili pleksiglas;
• diode;
• mjerni instrumenti.

Bolje je naručiti fotoćelije u kompletu s vodičima; one su posebno dizajnirane za tu svrhu. Ostali vodiči su lomljiviji, što može biti problem prilikom lemljenja i sastavljanja. Postoje ćelije s već zalemljenim vodičima. Oni koštaju više, ali značajno štede vrijeme i troškove rada.

Kupite ploče s vodičima, to će smanjiti vrijeme rada

Okvir kućišta obično je izrađen od aluminijskog kuta, ali moguće je koristiti drvene letvice ili kvadratne blokove 2x2. Ova je opcija manje poželjna jer ne pruža dovoljnu zaštitu od vremenskih uvjeta.

Za prozirnu ploču odaberite materijal s minimalnim indeksom loma. Svaka prepreka na putu zraka povećava gubitak energije. Poželjno je da materijal propušta što manje infracrvenog zračenja.

Važno! Što je ploča više napunjena, to manje energije proizvodi.

Izračun okvira

Dimenzije okvira izračunavaju se na temelju veličine ćelija. Važno je osigurati mali razmak od 3-5 mm između susjednih elemenata i uzeti u obzir širinu okvira tako da ne preklapa rubove elemenata.

Ćelije su dostupne u različitim veličinama; razmotrite opciju od 36 ploča, veličine 81x150 mm. Elemente slažemo u 4 reda, po 9 komada u jedan. Na temelju ovih podataka, dimenzije okvira su 835x690 mm.

Izrada kutije

Lemljenje elemenata i sastavljanje modula

Ako su elementi kupljeni bez kontakata, prvo ih je potrebno zalemiti na svaku ploču. Da biste to učinili, izrežite vodič na jednake dijelove.

1. Od kartona izrežite pravokutnik željene veličine i oko njega omotajte provodnik, pa izrežite s obje strane.
2. Nanesite fluks na svaki vodič i pričvrstite traku na element.
3. Pažljivo zalemite vodič duž cijele duljine ćelije.

   Zalemite vodiče na svaku ploču

4. Postavite ćelije u red jednu za drugom s razmakom od 3-5 mm i lemite ih u nizu.

   Tijekom instalacije povremeno provjerite funkcionalnost modula

5. Prenesite gotove redove od 9 ćelija u kućište i poravnajte ih jedan u odnosu na drugi i konturu okvira.
6. Lemite paralelno, koristeći šire šipke i pazeći na polaritet.

   Postavite redove elemenata na prozirnu podlogu i zalemite ih zajedno

7. Ispišite kontakte "+" i "-".
8. Nanesite 4 kapi brtvila na svaki element i stavite drugo staklo na vrh.
9. Neka se ljepilo osuši.
10. Napunite perimetar brtvilom kako biste spriječili ulazak vlage unutra.
11. Pričvrstite ploču na kućište uglovima, uvrnuvši ih u stranice aluminijskog profila.
12. Ugradite Schottkeovu diodu za blokiranje pomoću brtvila kako biste spriječili pražnjenje baterije kroz modul.
13. Omogućite izlaznoj žici dvopinski konektor, a zatim na njega spojite upravljač.
14. Pričvrstite kutove na okvir kako biste bateriju pričvrstili na nosač.

Video: lemljenje i sastavljanje solarnog modula

Baterija je spremna, preostaje je samo ugraditi. Za učinkovitiji rad možete napraviti tracker.

Izrada rotacionog mehanizma

najjednostavniji okretni mehanizam lako napraviti sami. Načelo njegovog rada temelji se na sustavu protuutega.

1. Od drvenih blokova ili aluminijskog profila sastavite nosač za bateriju u obliku stepenica.
2. Pomoću dva ležaja i metalne šipke ili cijevi postavite bateriju na vrh tako da bude centrirana na većoj strani.
3. Orijentirajte strukturu od istoka prema zapadu i pričekajte dok sunce ne bude u zenitu.
4. Okrenite ploču tako da zrake padaju na nju okomito.
5. Na jedan kraj pričvrstite posudu s vodom, a na drugom je kraju utegom utegnite.
6. Napravite rupu u posudi tako da voda malo po malo istječe.

Kako voda istječe, težina posude će se smanjivati, a rub ploče će se podići, okrećući bateriju iza sunca. Veličina rupe morat će se odrediti eksperimentalno.

Najjednostavniji solarni tracker napravljen je na principu vodenog sata

Sve što trebate je ujutro uliti vodu u posudu. Ovaj dizajn ne može se postaviti na krov, već za vrtna parcela ili travnjak ispred kuće, sasvim je prikladno. Postoje i drugi, složeniji dizajni tragača, ali oni će biti skuplji.

Video: kako napraviti vlastiti elektronički solarni uređaj za praćenje

Ugradnja baterije

Sada možete provesti test i uživati ​​u besplatnoj električnoj energiji.

Održavanje modula

Solarni paneli ne zahtijevaju posebno održavanje jer nemaju pokretnih dijelova. Za njihovo normalno funkcioniranje dovoljno je s vremena na vrijeme očistiti površinu od prljavštine, prašine i ptičjeg izmeta.

Operite baterije vrtnim crijevom; ako je pritisak vode dobar, nećete se morati ni penjati na krov da to učinite. Provjerite je li dodatna oprema u dobrom radnom stanju.

Koliko brzo će se troškovi nadoknaditi?

Ne biste trebali očekivati ​​trenutne koristi od solarnog sustava napajanja. Njegov prosječni povrat je otprilike 10 godina za autonomni sustav kod kuće.

Što više energije potrošite, to će vam se troškovi brže isplatiti. Uostalom, i za malenog i za velika potrošnja potrebna je kupnja dodatne opreme: baterija, inverter, kontroler, a oni ostavljaju mali dio troškova.

Također uzmite u obzir radni vijek opreme i samih panela, tako da ih ne morate mijenjati prije nego što se same otplate.

Unatoč svim troškovima i nedostacima, za sunčeva energija budućnost. Sunce je obnovljivi izvor energije i trajat će još najmanje 5 tisuća godina. A znanost ne miruje, pojavljuju se novi materijali za solarne ćelije, s mnogo većom učinkovitošću. To znači da će uskoro biti pristupačniji. Ali sada možete koristiti energiju sunca.