Сооружение солнечной батареи самостоятельно

24 марта 2014
Просмотров: 4380
Оглавление: [скрыть]
  • Какие солнечные компоненты стоит выбрать для солнечной панели?
  • Наклон тепловой панели в зависимости от текущего времени года
  • Выбор приемлемого статического угла наклона для кровельного комплекса солнечных монокристаллических радиаторов
  • Создание каркаса солнечной батареи
  • Солнечная панель в специальном корпусе из оргстекла: установка корпуса теплового радиатора
  • Выбор и пайка тепловых компонентов
  • Использование разметочной подложки для компонентов теплового радиатора

В настоящее время электрические установки на подобие солнечных батарей, созданных в производственных условиях, применяются для частичного либо полноценного тепло- и энергообеспечения здания. Их цена колеблется в районе 15-20 тысяч долларов, а гарантия работы составляет около 25 лет. Гелиосистемы можно условно разбить на энерго- и теплообеспечение. В первом случае осуществляется фотоэлектрический эффект, благодаря чему происходит выработка электричества внутри солнечных батарей. Во втором же случае применяют технологии по типу солнечного коллектора.

Солнечные батареи

Стоимость солнечных батарей достаточно дорогая, но при этом они работают без перебоев в течение многих лет.

Данная статья расскажет о том, как сделать солнечную батарею, применяя максимально эффективную технологию ее ручной сборки.

Технологический аспект сборки такой конструкции, как солнечная батарея, достаточно легок в освоении и, соответственно, доступен совершенно каждому. Практически каждый человек может самостоятельно собрать солнечную батарею со сравнительно низкими затратами. Более того, это доступно, выгодно, экологично, а за последнее время и вовсе приобрело некую популярность в модном направлении.

Какие солнечные компоненты стоит выбрать для солнечной панели?

Солнечные батареи

Солнечные батареи можно сделать своими руками, и на этом хорошенько сэкономить.

Еще на первом этапе создания солнечной батареи, когда вы только приступили к ее изготовлению, стоит обязательно учитывать, что совершенно не обязательно заниматься сборкой полнофункциональной солнечной электростанции, ведь в будущем подобную конструкцию можно дополнять вспомогательными элементами. Если же первая стадия сборки солнечной батареи своими руками увенчалась успехом, то рациональным будет повысить функционал электростанции.

Вы должны понимать, что представляет собой солнечная батарея. Прежде всего, это генератор, функционирующий на основе фотоэлектрического эффекта и преобразующий солнечную тепловую энергию в электрическую. Кванты света, вырабатывающиеся солнцем, попадают на пластину кремния и выбивают электрон с кремниевой атомной орбиты. Подобный эффект формирует приличное число свободных электронов, которые создают поток электрического тока.

Прежде чем приступать к сборке солнечных радиаторов, выберите определенный тип фотоэлектрического преобразователя. Последние условно разделяются на поликристаллические, аморфные и монокристаллические. Занимаясь ручной сборкой солнечных радиаторов, чаще всего предпочитают моно- и поликристаллические модули, которые общедоступны в продаже и обладают сравнительно невысокой стоимостью.

Солнечные батареи из разных материалов

Справа солнечный элемент выполненный из поликристалла, а слева солнечный элемент выполненный из монокристаллического кремния.

Солнечные панели, созданные с применением поликристаллического кремния, обладают довольно низким КПД (от 7 до 9%). Тем не менее, данный изъян компенсируется тем, что панели поликристаллического типа почти что не понижают собственный КПД во время пасмурной и облачной погоды. При этом гарантия работоспособности поликристаллических компонентов составляет около 10 лет. Солнечные панели, созданные на основе компонентов монокристаллического кремния, обладают куда более высоким КПД (примерно 13%), а срок эксплуатации составляет в районе 25 лет. Однако компоненты монокристаллов в разы снижают мощность в том случае, если отсутствует прямой контакт с солнечными лучами.

КПД кремниевых кристаллов может значительно варьироваться зависимо от фирмы-производителя. Практика показывает, что в полевых условиях срок службы панелей из монокристаллов составляет более 30 лет, а модулей из поликристаллов — более 20 лет. При этом за все время использования потеря мощности у поликристаллических и монокристаллических модулей кремния составляет не более чем 10%, а у аморфных модулей тонкопленочного типа только лишь за первые 2 года мощность может понизиться на 10-40%.

Вернуться к оглавлению

Наклон тепловой панели в зависимости от текущего времени года

Наклон солнечной панели

Угол наклона солнечной панели полностью зависит от времени года (высоты подъема солнца).

Проектировка солнечной электростанции во многом зависит от типа ее установки и монтажа. Например, солнечные батареи обязательно нужно устанавливать под конкретным наклоном, дабы обеспечить прямой контакт с ультрафиолетовыми лучами под перпендикулярным углом. КПД солнечной панели зависит еще и от насыщенности энергии света и угла поступления лучей солнца.

Производственные солнечные панели достаточно часто оборудуются специальными датчиками, гарантирующими продвижение панелей по направленности движения ультрафиолетовых лучей. Данный момент во многом повышает цену на солнечные панели. Однако здесь можно использовать и ручное механическое управление углом наклона панелей. В зимнюю пору подобные панели должны располагаться почти что вертикально, дабы полностью исключить образование на их плоскости снежного покрова.

Тепловые радиаторы стоит монтировать с хорошо освещаемой стороны вашего дома, дабы за один день солнечные лучи максимально осветили эти устройства. Зависимо от текущего географического расположения вашего дома, а также времени года, вычисляют рациональный угол наклона.

Вернуться к оглавлению

Выбор приемлемого статического угла наклона для кровельного комплекса солнечных монокристаллических радиаторов

Работа солнечных батарей

Схема работы солнечных батарей.

В процессе оборудования солнечных панелей допустимо использовать наиболее различные материалы по массе и прочим особенностям. Однако, выбирая материалы, не следует забывать про допустимые температуры их нагрева, поскольку при работе солнечных модулей на полноценной мощности температура не должна достигать более чем 250°С.

При пиковой температуре солнечным модулям грозит потеря функции образования электрического тока. В готовых же гелиосистемах часто не предусматривают охлаждение солнечных модулей. Изготовление радиаторов своими руками может комбинировать в себе: контроль над углом наклона солнечных панелей для регуляции температуры модуля, охлаждение гелиосистемы и выбор прозрачного вещества, поглощающего ИК-излучение.

Как показывают расчеты, в солнечный ясный день только 1 м солнечных панелей может дать 120 Вт мощности, однако этого не хватит даже для запуска компьютера. Солнечные панели размером 10 м и более производят уже более 1 кВт энергии, что даст возможность снабжать энергией телевизоры, компьютер и светильники. Обычная семья из 3-4 человек, как показывает статистика, нуждается как минимум в 300 кВт электроэнергии в месяц.

Солнечная панель

В солнечный день 1 м. солнечной батареи может дать 120 Вт.

Таким образом, размер солнечных панелей должен составлять хотя бы 20 м при том условии, что они будут оборудованы с наиболее солнечной стороны дома.

Стоит подметить, что для уменьшения месячного электропотребления советуют применять для освещения светодиодные лампочки вместо стандартных.

Для того чтобы изготовить солнечную батарею самостоятельно, вам понадобятся следующие инструменты:

  • фотопластинки;
  • проводники;
  • специальный паяльный карандаш с кислотой;
  • диоды Шоттки;
  • шины.
Вернуться к оглавлению

Создание каркаса солнечной батареи

Для того чтобы сделать корпус в тепловом радиаторе, зачастую применяют уголки алюминия. Интернет магазины дадут вам возможность купить уже готовые корпуса для данных конструкций. Помимо этого, возможно выбрать прозрачное покрытие для корпуса теплового радиатора при желании. Набор рамы со стеклом для теплового радиатора имеет стоимость от 33 долларов.

В процессе выбора прозрачного вещества для батареи стоит руководствоваться следующими особенностями материалов:

Корпус для солнечной панели

Корпус для солнечной панели делается из алюминия. Корпус можно приобрести в уже готовом виде в специализированных магазинах.

  1. Если критерием выбора будет выступать показатель преломления ультрафиолетовых лучей, то минимальным коэффициентом будет обладать плексиглас (дорогой вариант обычного стекла). Менее подходящим материалом будет поликарбонат. Однако за последнее время рынок обзавелся поликарбонатом с антиконденсантым покрытием, что гарантирует достаточно качественный уровень термозащиты при низких тратах.
  2. Очень важно при создании солнечных панелей останавливать свой выбор на прозрачных материалах, не пропускающих ИК-спектр. Это снизит нагрев компонентов кремния.
  3. Защитное стекло силикатного образца с оксидом железа обеспечит вам наиболее эффективное и максимальное поглощение ИК-спектра. Такой спектр отлично поглощается любым минеральным стеклом. Последнее, в свою очередь, обладает высокой стойкостью к повреждениям, но является не самым дешевым.
  4. Более того, очень часто для солнечных панелей используют специализированные антибликовые стекла сверхпрозрачного типа, пропускающие до 98% спектра солнечных лучей, что делает солнечные батареи максимально эффективным источником электроэнергии.
Вернуться к оглавлению

Солнечная панель в специальном корпусе из оргстекла: установка корпуса теплового радиатора

Рассмотрим изготовление тепловой панели из 36 поликристаллических тепловых модулей размером 81х150 мм. Соответственно, вычисляем размеры будущей тепловой панели. Очень важно соблюдать небольшую дистанцию между модулями, которая может меняться вследствие различных атмосферных воздействий. Таким образом, оставляйте между модулями около 3-5 мм. В результате вы получите размер заготовки 835х690 мм при ширине уголка 35 мм.

Тепловая батарея, созданная своими руками с применением профиля алюминия, имеет большое сходство с тепловой панелью фабричного производства. Более того, вы гарантируете себе высокий уровень прочности и герметичности конструкции. Для того чтобы сделать данную батарею, необходимо использовать уголок алюминия и выполнить заготовки рамки 835х690 мм. Чтобы провести крепление метизов, в раме необходимо сделать отверстия. Внутреннюю область уголка должна быть дважды обработана при помощи силиконового герметика.

Очень важно позаботиться о том, чтобы на конструкции не было незаполненных участков. Помните: от качества обработки герметиком зависит будущая долговечность и герметичность батареи. После этого положите в раму прозрачный лист из предпочитаемого материала (плексигласа, оргстекла, антибликового стекла, поликарбоната). Обязательно выждите, пока силикон высохнет на открытом воздухе, в противном случае испарения образуют нежелательную пленку на компонентах конструкции. Аккуратно прижмите и зафиксируйте стекло.

Для максимально надежного крепления защитного стекла необходимо применять метизы: закрепите 4 угла рамки и по всей плоскости разместите 2 метиза с длинной стороны рамки и по одному с ее короткой стороны. Метизы стоит фиксировать, используя шурупы.

После выполнения всех вышеописанных действий, каркас солнечной батареи должен быть готов.

Важно! Прежде чем крепить тепловые компоненты, необходимо сделать очистку стекла от всевозможной пыли.

Вернуться к оглавлению

Выбор и пайка тепловых компонентов

В настоящее время интернет магазины представляют внушительную номенклатуру изделий для изготовления тепловых радиаторов своими руками. Один такой набор может включать до 72 поликристаллических компонентов кремния, проводники для шин и элементов конструкции батареи, карандаш с кислотой для пайки и диоды Шотке.

Набор для изготовления солнечной батареи

В специализированных магазинах можно приобрести наборы, в которых есть уже все необходимое для изготовления солнечной батареи.

Ввиду того что тепловой радиатор, созданный самостоятельно, как минимум в 4 раза дешевле, нежели заводской готовый ему аналог, изготовление своими руками — это несомненная экономия денежных средств. Интернет-магазины дают возможность приобретать солнечные модули, дефектные компоненты, которые при этом не теряют своего функционала. Однако в конкретных случаях придется пойти на жертвы (внешний вид солнечной батареи).

Если создание тепловой батареи для вас ново, то лучше всего использовать наборы для изготовления тепловых панелей. Ассортимент магазинов включает тепловые компоненты с уже припаянными проводниками, ведь пайка контактов — это трудоемкий процесс, основная сложность которого заключается в хрупкости солнечных элементов.

Тем не менее, если вы уже приобрели элементы кремния без проводников, то сперва стоит провести 2-3 контакта. Нарежьте проводники при помощи картонной заготовки. Затем аккуратно положите проводник на фотоэлемент. Область припайки должна быть обязательно обработана при помощи специальной кислоты для паяния. Для удобства проводник можно зафиксировать с одной стороны тяжелым предметом.

В этом положении проводник тщательно припаивается к фотоэлементу. В процессе пайки ни в коем случае не нажимайте на кристалл, ввиду его хрупкости.

Пайка компонентов для тепловых панелей — это очень сложная работа. Если вы не можете сделать достойную пайку в первый раз и не получаете функционального соединения, то повторите работы. Серебряное напыление на проводнике может выдержать как минимум 3 цикла пайки при соблюдении допустимых тепловых режимов. Однако практический опыт показывает, что напылению свойственно быстро разрушаться из-за применения паяльников с нерегулируемой мощностью в 65 Вт. Избегайте последнего: уменьшите мощность, включив патрон с лампочкой в 100 Вт последовательно. Не забывайте о том, что номинальная мощность паяльника подобного типа является недопустимой для пайки кремниевых контактов.

Даже в том случае, если припой на соединителе присутствует, лучше всего нанести его дополнительно для надежности. В процессе пайки будьте весьма аккуратны, ведь только лишь при минимальном усилии тепловые компоненты могут лопнуть. И не стоит складывать солнечные элементы пачкой, поскольку существует риск их поломки.

В процессе первой сборки теплового радиатора своими руками рационально использовать разметочную подложку, которая окажет вам помощь при расположении компонентов ровно на определенной дистанции друг от друга.

Вернуться к оглавлению

Использование разметочной подложки для компонентов теплового радиатора

Основу необходимо выполнять с применением листа фанеры с маркировкой уголков. После процесса пайки на каждый компонент с его обратной стороны крепится кусочек монтажной ленты. При этом стоит прижать заднюю панель к скотчу и каждый компонент перенесется.

Подложка

Для подложки используется лист фанеры.

Монтажная лента используется для крепежа с обратной стороны теплового компонента. Данный тип крепления не предполагает дополнительную герметизацию самих элементов, их можно свободно расширять под воздействием температурных показателей, что не приводит к повреждению теплового радиатора и разрыву контактов и прочих компонентов конструкции. Только лишь соединительные части устройства восприимчивы для герметизации. Подобный тип крепления больше всего подходит для наиболее опытных образцов, однако долгосрочное использование в полевых условиях не гарантируется.

Этапы сборки батареи:

  1. Выложите компоненты на стеклянную плоскость. Между ними обязательно должна быть определенная дистанция, благодаря чему возможно свободно менять размеры, не нанося вреда общей конструкции. Компоненты прижимаются грузами.
  2. Прежде чем приступать к пайке нанесите припой и флюс, а после тщательно припаяйте серебряные контакты (данный принцип необходимо использовать для соединения абсолютно всех солнечных компонентов).
  3. Пайку необходимо сделать следующим образом: «плюсовые» токоведущие дорожки размещаются на лицевой стороне компонентов, в то время как «минусовые» — на их обратной стороне.
  4. Контакты крайних компонентов выводятся на шину («плюс» и «минус»). Для шины применяют более широкий проводник из серебра.
  5. Рациональным будет вывести «центральную» точку, с помощью которой ставят два вспомогательных шунтирующих диода.
  6. Клемму необходимо монтировать также с наружной стороны рамы.

После пайки каждой из групп компонентов проводите тестирование. Обращая внимание на профессиональные фотографии на различных строительных сайтах, можно заметить, что некоторая область стола под солнечными компонентами вырезана. Это было сделано специально для того, чтобы определить функциональность электрической сети по завершению процесса пайки контактов.

Похожие статьи

Автор:
Оцените статью:
Нет голосов
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезд5 звезд
Загрузка...
КОММЕНТАРИИ

Вы должны залогиниться чтобы добавить комментарий.