كيف تصنع بطارية شمسية بيديك
توفير ظروف معيشية مريحة في شقق حديثة ومنازل خاصة لا يمكن الاستغناء عن الطاقة الكهربائية التي تتزايد الحاجة إليها باستمرار. ومع ذلك ، فإن أسعار مصدر الطاقة هذا تزداد أيضًا بانتظام كافٍ. وفقًا لذلك ، تزداد التكلفة الإجمالية لصيانة المساكن أيضًا. لذلك ، أصبحت البطارية الشمسية التي تعمل بنفسك لمنزل خاص ، إلى جانب مصادر بديلة أخرى للكهرباء ، ذات أهمية متزايدة. تجعل هذه الطريقة من الممكن جعل الكائن غير متقلب في مواجهة الزيادات المستمرة في الأسعار وانقطاع التيار الكهربائي.
كفاءة الألواح الشمسية
تم النظر في مشكلة الإمداد بالطاقة المستقلة للأجهزة والمعدات في المنازل الخاصة لفترة طويلة. أصبح أحد خيارات التغذية البديلة هو الطاقة الشمسية ، والتي وجدت في الظروف الحديثة تطبيقًا واسعًا في الممارسة العملية. العامل الوحيد الذي يثير الشكوك والخلافات هو كفاءة الألواح الشمسية التي لا تلبي التوقعات دائمًا.
تشغيل الألواح الشمسية يعتمد بشكل مباشر على كمية الطاقة الشمسية. وبالتالي ، ستكون البطاريات أكثر فاعلية في المناطق التي تسود فيها الأيام المشمسة. حتى في السيناريو الأكثر مثالية ، تكون كفاءة البطاريات 40٪ فقط ، وهذا الرقم أقل بكثير في الظروف الحقيقية. شرط آخر للتشغيل العادي هو توافر مناطق مهمة لتركيب أنظمة الطاقة الشمسية المستقلة. إذا لم تكن هذه مشكلة خطيرة لمنزل ريفي ، فيجب على مالكي الشقق حل العديد من المشكلات الفنية الإضافية.
الجهاز ومبدأ العملية
تعتمد الخلايا الشمسية على قدرة الخلايا الشمسية على تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية. يتم تجميعها معًا في شكل حقل متعدد الخلايا ، متحدًا في نظام مشترك. يحول عمل الطاقة الشمسية كل خلية إلى مصدر تيار كهربائي ، يتم تجميعه وتخزينه في بطاريات. تؤثر أبعاد المساحة الإجمالية لهذا المجال بشكل مباشر على قوة الجهاز بأكمله. أي مع زيادة عدد الخلايا الكهروضوئية ، تزداد كمية الكهرباء المولدة وفقًا لذلك.
هذا لا يعني أنه لا يمكن توليد الكمية المطلوبة من الكهرباء إلا في مناطق كبيرة جدًا. هناك العديد من الأجهزة المنزلية الصغيرة التي تستخدم الطاقة الشمسية - الآلات الحاسبة والمصابيح الكهربائية وغيرها من الأجهزة.
في المنازل الريفية الحديثة ، تزداد شعبية أجهزة الإضاءة التي تعمل بالطاقة الشمسية. ممرات الحدائق والمدرجات والأماكن الضرورية الأخرى مضاءة بهذه الأجهزة البسيطة والاقتصادية. في الليل ، يتم استخدام الكهرباء المخزنة أثناء النهار عندما تكون الشمس مشرقة. يتيح لك استخدام المصابيح الاقتصادية إنفاق الكهرباء المتراكمة لفترة طويلة. يتم تنفيذ حل المشكلات الرئيسية لإمدادات الطاقة بمساعدة أنظمة أخرى أكثر قوة تسمح بتوليد كمية كافية من الكهرباء.
الأنواع الرئيسية للألواح الشمسية
قبل أن تبدأ في صنع الألواح الشمسية الخاصة بك ، من المستحسن أن تتعرف على أنواعها الرئيسية من أجل اختيار الخيار الأنسب لك.
تنقسم جميع محولات الطاقة الشمسية إلى فيلم وسيليكون ، وفقًا لميزات التصميم والجهاز. يتمثل الخيار الأول في بطاريات الأغشية الرقيقة ، حيث يتم تصنيع المحولات على شكل فيلم مصنوع باستخدام تقنية خاصة. تُعرف هذه الهياكل أيضًا باسم البوليمر. يمكن تثبيتها في أي مكان متاح ، ومع ذلك ، فهي تتطلب مساحة كبيرة وكفاءة منخفضة. حتى الغيوم المتوسطة يمكن أن تقلل من كفاءة أجهزة الأفلام بنسبة 20٪ دفعة واحدة.
يتم تمثيل بطاريات السيليكون بثلاثة أنواع:
- . يتكون التصميم من العديد من الخلايا مع محولات السيليكون المدمجة. يتم ربطها معًا ومليئة بالسيليكون. سهل الاستخدام ، خفيف الوزن ، مرن ، مقاوم للماء. ولكن لضمان التشغيل الفعال لهذه البطاريات ، يلزم التعرض لأشعة الشمس المباشرة. على الرغم من الكفاءة العالية نسبيًا - التي تصل إلى 22٪ ، مع ظهور الضباب ، يمكن أن ينخفض توليد الكهرباء بشكل كبير أو يتوقف تمامًا.
- . بالمقارنة مع أحادي البلورية ، لديهم المزيد من المحولات الموضوعة في الخلايا. يتم تركيبها في اتجاهات مختلفة ، مما يزيد بشكل كبير من كفاءة العمل حتى في الإضاءة المنخفضة. هذه البطاريات هي الأكثر استخدامًا ، خاصة في المناطق الحضرية.
- عديم الشكل. لديهم كفاءة منخفضة - 6٪ فقط. ومع ذلك ، فهي تعتبر واعدة للغاية ، نظرًا لقدرتها على امتصاص تدفق الضوء عدة مرات أكثر من النوعين الأولين.
يتم تصنيع جميع أنواع الخلايا الشمسية في المصنع ، لذلك لا يزال سعرها مرتفعًا جدًا. في هذا الصدد ، يمكنك محاولة صنع بطارية شمسية بنفسك باستخدام مواد رخيصة الثمن.
اختيار المواد والأجزاء الخاصة بتصنيع البطاريات الشمسية
نظرًا لأن التكلفة العالية لمصادر الطاقة الشمسية المستقلة تجعلها غير متاحة للاستخدام على نطاق واسع ، يمكن للحرفيين في المنزل محاولة تنظيم تصنيع الألواح الشمسية بأيديهم من مواد مرتجلة. يجب أن نتذكر أنه في صناعة البطارية ، من المستحيل القيام بذلك باستخدام مواد مرتجلة فقط. سيكون عليك بالتأكيد شراء أجزاء المصنع ، حتى لو لم تكن جديدة.
يتضمن هيكل محول الطاقة الشمسية عدة عناصر أساسية. بادئ ذي بدء ، هذه بطارية من نوع معين ، تمت مناقشتها بالفعل أعلاه. يأتي بعد ذلك جهاز التحكم في البطارية ، الذي يتحكم في مستوى شحن البطاريات عن طريق التيار الكهربائي المستلم. العنصر التالي هو البطاريات التي تخزن الكهرباء. بدون فشل ، سوف تحتاج إلى تحويل التيار المباشر إلى التيار المتردد. وبالتالي ، فإن جميع الأجهزة المنزلية المصنفة لـ 220 فولت ستكون قادرة على العمل بشكل طبيعي.
يمكن شراء كل عنصر من هذه العناصر مجانًا من سوق الإلكترونيات. إذا كانت هناك معرفة نظرية ومهارات عملية معينة ، فيمكن تجميع معظمها بشكل مستقل وفقًا للمخططات القياسية ، بما في ذلك وحدة التحكم في البطارية الشمسية. من أجل حساب قوة المحول ، تحتاج إلى معرفة الغرض الذي سيتم استخدامه. يمكن أن تكون فقط إضاءة أو تدفئة ، بالإضافة إلى توفير كامل لاحتياجات المنشأة. في هذا الصدد ، سيتم اختيار المواد والمكونات.
عند صنع بطارية شمسية بيديك ، عليك أن تقرر ليس فقط الطاقة ، ولكن أيضًا على الجهد التشغيلي للشبكة. الحقيقة هي أن الشبكات التي تعمل بالطاقة الشمسية يمكن أن تعمل على التيار المباشر أو المتردد. يعتبر الخيار الأخير أكثر تفضيلاً ، حيث يسمح بتوزيع الكهرباء للمستهلكين على مسافة تزيد عن 15 مترًا. عند استخدام بطاريات متعددة الكريستالات ، من متر مربع واحد يمكنك الحصول ، في المتوسط ، على حوالي 120 واط في ساعة واحدة. أي للحصول على 300 كيلوواط شهريًا ، ستكون هناك حاجة إلى الألواح الشمسية بمساحة إجمالية تبلغ 20 مترًا مربعًا. هذا هو المبلغ الذي تنفقه عائلة عادية مكونة من 3-4 أشخاص.
تستخدم الألواح الشمسية في المنازل الخاصة والبيوت الصيفية ، كل منها يتضمن 36 عنصرًا. تبلغ قوة لوحة واحدة حوالي 65 واط. في منزل خاص صغير أو منزل ريفي ، تكفي 15 لوحة ، قادرة على توليد طاقة كهربائية تصل إلى 5 كيلو واط في الساعة. بعد إجراء الحسابات الأولية ، يمكنك شراء لوحات التحويل. من المقبول شراء الخلايا التالفة ذات العيوب الطفيفة التي لا تؤثر إلا على مظهر البطارية. في حالة العمل ، كل عنصر قادر على توصيل حوالي 19 فولت.
تصنيع الالواح الشمسية
بعد تحضير جميع المواد والأجزاء ، يمكنك البدء في تجميع المحولات. عند لحام العناصر ، من الضروري توفير فجوة تمدد بينها في حدود 5 مم. يجب أن يكون اللحام شديد الحذر والحذر. على سبيل المثال ، إذا لم تكن الألواح سلكية ، فسيلزم لحامها يدويًا. للعمل ، تحتاج إلى مكواة لحام بقدرة 60 وات ، والتي يتصل بها مصباح متوهج تقليدي بقدرة 100 وات على التوالي.
يتم لحام جميع اللوحات بالتتابع مع بعضها البعض. تتميز الألواح بهشاشة متزايدة ، لذلك يوصى بلحامها باستخدام إطار. أثناء إزالة اللحام ، يتم إدخال الثنائيات في الدائرة جنبًا إلى جنب مع لوحات التصوير ، والتي تحمي الخلايا الضوئية من التفريغ عندما ينخفض مستوى الضوء أو يبدأ الظلام التام. تحقيقا لهذه الغاية ، يتم الجمع بين نصفي اللوحة في ناقل مشترك ، والذي بدوره يتم إخراجها إلى الكتلة الطرفية ، والتي يتم من خلالها إنشاء نقطة الوسط. نفس الثنائيات تحمي البطاريات من التفريغ ليلاً.
أحد الشروط الرئيسية للتشغيل الفعال للبطاريات هو اللحام عالي الجودة لجميع النقاط والعقد. قبل تثبيت الركيزة ، يجب اختبار هذه الأماكن. لإخراج التيار ، يوصى باستخدام الموصلات ذات المقطع العرضي الصغير ، على سبيل المثال ، كابل مكبر الصوت في عزل السيليكون. يتم تأمين جميع الأسلاك مع مانع التسرب. بعد ذلك ، يتم تحديد المادة الخاصة بالسطح الذي سيتم إرفاق الألواح به. أنسب الخصائص هي الزجاج ، الذي ينقل الضوء بشكل أفضل بكثير من الكربونات أو زجاج شبكي.
عند صنع بطارية شمسية من وسائل مرتجلة ، يجب أن تعتني بالصندوق. عادة ما يكون الصندوق مصنوعًا من عارضة خشبية أو زاوية من الألومنيوم ، وبعد ذلك يتم وضع الزجاج على مانع التسرب. يجب أن يملأ مانع التسرب جميع النتوءات ثم يجف تمامًا. نتيجة لذلك ، لن يدخل الغبار إلى الداخل ، ولن تتلوث لوحات التصوير الفوتوغرافي أثناء التشغيل.
بعد ذلك ، يتم تثبيت ورقة بها خلايا ضوئية ملحومة على الزجاج. يمكن إصلاحه بعدة طرق ، ومع ذلك ، يعتبر الإيبوكسي الشفاف أو مانع التسرب أفضل الخيارات. يغطي راتنجات الايبوكسي سطح الزجاج بالكامل بالتساوي ، ثم يتم تثبيت محولات الطاقة عليه. عند استخدام مانع التسرب ، يتم التثبيت بنقاط في وسط كل عنصر. في نهاية التجميع ، يجب الحصول على علبة مختومة توضع بداخلها البطارية الشمسية. سينتج الجهاز النهائي ما يقرب من 18-19 فولت ، وهو ما يكفي لشحن البطارية عند 12 فولت.
امكانية تدفئة المنزل
بعد تجميع البطارية الشمسية محلية الصنع ، سيرغب كل مالك بالتأكيد في اختبارها أثناء العمل. المشكلة الأكثر أهمية هي تدفئة المنزل ، لذلك ، أولاً وقبل كل شيء ، يتم التحقق من إمكانيات التدفئة باستخدام الطاقة الشمسية.
تستخدم مجمعات الطاقة الشمسية للتدفئة. بمساعدة مجمع الفراغ ، يتم تحويل ضوء الشمس إلى حرارة. تمتلئ الأنابيب الزجاجية الرقيقة بسائل يتم تسخينه بواسطة الشمس وينقل الحرارة إلى الماء الموجود في الخزان. في حالتنا هذه الطريقة غير مناسبة لأننا نتحدث حصريًا عن تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية.
كل هذا يتوقف على قوة الجهاز المستخدم. على أي حال ، سيتم إنفاق معظم الطاقة المستلمة على تسخين الماء في الغلاية. إذا تم تسخين 100 لتر من الماء إلى 70-80 درجة ، فسوف يستغرق الأمر حوالي 4 ساعات. سيكون استهلاك الكهرباء بواسطة غلاية الماء بعناصر تسخين 2 كيلو واط 8 كيلو واط. عند توليد كهرباء بقدرة 5 كيلوواط في الساعة لن تكون هناك مشاكل. ومع ذلك ، مع مساحة بطارية تقل عن 10 أمتار مربعة ، يصبح تدفئة منزل خاص بمساعدتهم أمرًا مستحيلًا.