Как да направите слънчева батерия със собствените си ръце
Осигуряването на комфортни условия на живот в модерни апартаменти и частни къщи не може без електрическа енергия, нуждата от която непрекъснато нараства. Въпреки това, цените на този източник на енергия също се увеличават с достатъчна редовност. Съответно се увеличават и общите разходи за поддръжка на жилищата. Ето защо слънчевата батерия за частна къща „направи си сам“, заедно с други алтернативни източници на електроенергия, става все по-актуална. Този метод позволява да се направи обектът енергонезависим в условията на постоянни увеличения на цените и прекъсвания на захранването.
Ефективност на слънчевия панел
Проблемът с автономното захранване на уреди и оборудване в частни домове се разглежда дълго време. Един от вариантите за алтернативно хранене се превърна в слънчевата енергия, която в съвременните условия намери широко приложение в практиката. Единственият фактор, който поражда съмнения и спорове, е ефективността на слънчевите панели, която не винаги отговаря на очакванията.
Работата на слънчевите панели зависи пряко от количеството слънчева енергия. Така батериите ще бъдат най-ефективни в райони, където преобладават слънчевите дни. Дори в най-идеалния сценарий ефективността на батериите е само 40%, а в реални условия тази цифра е много по-ниска. Друго условие за нормална работа е наличието на значителни площи за инсталиране на автономни соларни системи. Ако това не е сериозен проблем за селска къща, тогава собствениците на апартаменти трябва да решат много допълнителни технически проблеми.
Устройство и принцип на действие
Слънчевите клетки се основават на способността на слънчевите клетки да преобразуват слънчевата енергия в електрическа. Всички заедно са събрани под формата на многоклетъчно поле, обединени в обща система. Действието на слънчевата енергия превръща всяка клетка в източник на електрически ток, който се събира и съхранява в батерии. Размерите на общата площ на такова поле пряко влияят върху мощността на цялото устройство. Тоест, с увеличаване на броя на фотоклетките, количеството генерирана електроенергия съответно се увеличава.
Това не означава, че необходимото количество електроенергия може да се генерира само на много големи площи. Има много малки домакински уреди, които използват слънчева енергия – калкулатори, фенерчета и други устройства.
В съвременните селски къщи осветителните устройства със слънчева енергия стават все по-популярни. С тези прости и икономични устройства се осветяват градински пътеки, тераси и други необходими места. През нощта се използва електричеството, съхранявано през деня, когато грее слънце. Използването на икономични лампи ви позволява да изразходвате натрупаната електроенергия за дълго време. Решаването на основните проблеми на енергоснабдяването се извършва с помощта на други, по-мощни системи, които позволяват генерирането на достатъчно количество електроенергия.
Основните видове слънчеви панели
Преди да започнете да правите сами слънчеви панели, препоръчително е да се запознаете с основните им видове, за да изберете най-подходящия вариант за себе си.
Всички преобразуватели на слънчева енергия са разделени на филмови и силициеви, в съответствие с тяхното устройство и конструктивни характеристики. Първият вариант е представен от тънкослойни батерии, където преобразувателите са направени под формата на филм, направен по специална технология. Тези структури са известни също като полимерни. Те могат да бъдат инсталирани на всякакви налични места, но изискват много място и имат ниска ефективност. Дори средната облачност може да намали ефективността на филмовите устройства с 20% наведнъж.
Силиконовите батерии са представени от три вида:
- . Дизайнът се състои от множество клетки с вградени силиконови преобразуватели. Съединяват се и се пълнят със силикон. Лесен за работа, лек, гъвкав, водоустойчив. Но за да се осигури ефективна работа на такива батерии, е необходимо излагане на пряка слънчева светлина. Въпреки сравнително високата ефективност - до 22%, с настъпването на облачността производството на електроенергия може значително да намалее или да спре напълно.
- . В сравнение с монокристалните, те имат повече конвертори, поставени в клетките. Тяхната инсталация се извършва в различни посоки, което значително повишава ефективността на работа дори при слаба светлина. Тези батерии са най-широко използвани, особено в градските райони.
- Аморфен. Те имат ниска ефективност - само 6%. Те обаче се считат за много обещаващи, поради способността да абсорбират светлинен поток многократно повече от първите два вида.
Всички разглеждани видове слънчеви клетки се произвеждат фабрично, така че цената им все още е много висока. В тази връзка можете да опитате сами да направите слънчева батерия, като използвате евтини материали.
Избор на материали и части за производство на слънчева батерия
Тъй като високата цена на автономните източници на слънчева енергия ги прави недостъпни за широко използване, домашните занаятчии могат да се опитат да организират производството на слънчеви панели със собствените си ръце от импровизирани материали. Трябва да се помни, че при производството на батерията е невъзможно да се направи само с импровизирани материали. Определено ще трябва да закупите фабрични части, дори и да не са нови.
Структурата на преобразувателя на слънчева енергия включва няколко основни елемента. На първо място, това е батерия от определен тип, която вече беше обсъдена по-горе. След това идва контролерът на батерията, който контролира нивото на заряд на батериите чрез получения електрически ток. Следващият елемент са батериите, които съхраняват електричество. Без провал ще трябва да преобразувате постоянен ток в променлив ток. Така всички домакински уреди с напрежение 220 волта ще могат да работят нормално.
Всеки от тези елементи може да бъде закупен свободно на пазара за електроника. Ако има определени теоретични знания и практически умения, тогава повечето от тях могат да бъдат сглобени самостоятелно съгласно стандартни схеми, включително контролера на слънчевата батерия. За да изчислите мощността на преобразувателя, трябва да знаете за каква цел ще се използва. Може да бъде само осветление или отопление, както и пълно осигуряване на нуждите на обекта. В тази връзка ще бъдат избрани материали и компоненти.
Когато правите слънчева батерия със собствените си ръце, трябва да вземете решение не само за мощността, но и за работното напрежение на мрежата. Факт е, че захранваните от слънчева енергия мрежи могат да работят с постоянен или променлив ток. Последният вариант се счита за по-предпочитан, тъй като позволява разпределяне на електроенергия до потребителите на разстояние повече от 15 метра. Когато използвате поликристални батерии, от един квадратен метър можете да получите средно около 120 вата за един час. Тоест, за да се получат 300 kW на месец, ще са необходими слънчеви панели с обща площ от 20 m2. Толкова харчи едно обикновено семейство от 3-4 души.
В частни къщи и вили се използват слънчеви панели, всяка от които включва 36 елемента. Мощността на един панел е около 65W. В малка частна къща или селска къща са достатъчни 15 панела, способни да генерират електрическа мощност до 5 kW на час. След извършване на предварителни изчисления можете да закупите конвертиращи плочи. Приемливо е закупуването на повредени клетки с незначителни дефекти, които засягат само външния вид на батерията. В работно състояние всеки елемент може да достави около 19 V.
Производство на соларни панели
След като всички материали и части са подготвени, можете да започнете да сглобявате преобразувателите. При запояване на елементите е необходимо да се осигури разширителна междина между тях в рамките на 5 mm. Запояването трябва да бъде много внимателно и внимателно. Например, ако плочите не са окабелени, те ще трябва да бъдат запоени ръчно. За да работите, ви е необходим 60-ватов поялник, към който последователно е свързана конвенционална 100-ватова лампа с нажежаема жичка.
Всички плочи са запоени последователно една към друга. Плочите се характеризират с повишена крехкост, така че се препоръчва да ги запоявате с помощта на рамка. По време на разпояване във веригата се вкарват диоди заедно с фотоплаки, които предпазват фотоклетките от разреждане при намаляване на нивото на осветеност или настъпване на пълна тъмнина. За тази цел половините на панела се комбинират в обща шина, която от своя страна се извежда към клемния блок, поради което се създава средната точка. Същите диоди предпазват батериите от разреждане през нощта.
Едно от основните условия за ефективна работа на батериите е висококачественото запояване на всички точки и възли. Преди да инсталирате субстрата, тези места трябва да бъдат тествани. За извеждане на ток се препоръчва използването на проводници с малко напречно сечение, например кабел за високоговорител в силиконова изолация. Всички проводници са закрепени с уплътнител. След това се избира материалът за повърхността, към която ще бъдат прикрепени плочите. Най-подходящите характеристики са стъклото, което пропуска светлина много по-добре от карбоната или плексигласа.
Когато правите слънчева батерия от импровизирани средства, трябва да се погрижите за кутията. Обикновено кутията е направена от дървена греда или алуминиев ъгъл, след което върху уплътнителя се поставя стъкло. Уплътнителят трябва да запълни всички неравности и след това да изсъхне напълно. Поради това прахът няма да попадне вътре и фотографските плаки няма да се замърсят по време на работа.
След това върху стъклото се монтира лист със запоени фотоклетки. Може да се фиксира по много начини, но прозрачната епоксидна смола или уплътнителят се считат за най-добрите варианти. Епоксидната смола равномерно покрива цялата повърхност на стъклото, след което върху нея се монтират преобразуватели. При използване на уплътнител закрепването се извършва с точки в центъра на всеки елемент. В края на монтажа трябва да се получи запечатан корпус, вътре в който се поставя слънчевата батерия. Готовото устройство ще произвежда приблизително 18-19 волта, което е напълно достатъчно за зареждане на батерията на 12 волта.
Възможност за отопление на дома
След като домашната слънчева батерия бъде сглобена, всеки собственик със сигурност ще иска да я тества в действие. Най-важният проблем е отоплението на къщата, затова на първо място се проверяват възможностите за отопление със слънчева енергия.
За отопление се използват слънчеви колектори. С помощта на вакуумен колектор слънчевата светлина се превръща в топлина. Тънките стъклени тръби се пълнят с течност, която се нагрява от слънцето и предава топлина на водата, поставена в резервоара за съхранение. В нашия случай този метод не е подходящ, тъй като говорим изключително за преобразуване на слънчевата енергия в електрическа.
Всичко зависи от мощността на използваното устройство. Във всеки случай по-голямата част от получената енергия ще бъде изразходвана за нагряване на водата в котела. Ако 100 литра вода се загреят до 70-80 градуса, това ще отнеме около 4 часа. Консумацията на електроенергия от бойлер с нагревателни елементи от 2 kW ще бъде 8 kW. При генериране на електроенергия от 5 kW на час няма да има проблеми. Въпреки това, с площ на батерията под 10 m2, отоплението на частна къща с тяхна помощ става невъзможно.