Come realizzare una batteria solare con le tue mani
Fornire condizioni di vita confortevoli in appartamenti moderni e case private non può fare a meno dell'energia elettrica, il cui fabbisogno è in costante aumento. Tuttavia, anche i prezzi di questa fonte di energia aumentano con sufficiente regolarità. Di conseguenza, aumenta anche il costo totale del mantenimento degli alloggi. Pertanto, una batteria solare fai-da-te per una casa privata, insieme ad altre fonti di elettricità alternative, sta diventando sempre più importante. Questo metodo consente di rendere l'oggetto non volatile a fronte di aumenti di prezzo costanti e interruzioni di corrente.
Efficienza del pannello solare
Il problema dell'alimentazione autonoma di elettrodomestici e apparecchiature nelle abitazioni private è stato a lungo considerato. Una delle opzioni per un'alimentazione alternativa è diventata l'energia solare, che nelle condizioni moderne ha trovato ampia applicazione nella pratica. L'unico fattore che solleva dubbi e contestazioni è l'efficienza dei pannelli solari, che non sempre soddisfa le aspettative.
Il funzionamento dei pannelli solari dipende direttamente dalla quantità di energia solare. Pertanto, le batterie saranno più efficienti nelle regioni in cui prevalgono i giorni di sole. Anche nello scenario più ideale, l'efficienza delle batterie è solo del 40% e in condizioni reali questa cifra è molto più bassa. Un'altra condizione per il normale funzionamento è la disponibilità di aree significative per l'installazione di sistemi solari autonomi. Se questo non è un problema serio per una casa di campagna, i proprietari di appartamenti devono risolvere molti problemi tecnici aggiuntivi.
Dispositivo e principio di funzionamento
Le celle solari si basano sulla capacità delle celle solari di convertire l'energia solare in energia elettrica. Tutti insieme sono assemblati sotto forma di un campo multicellulare, uniti in un sistema comune. L'azione dell'energia solare trasforma ogni cellula in una fonte di corrente elettrica, che viene raccolta e immagazzinata nelle batterie. Le dimensioni dell'area totale di tale campo influiscono direttamente sulla potenza dell'intero dispositivo. Cioè, con l'aumento del numero di fotocellule, la quantità di energia elettrica generata aumenta di conseguenza.
Ciò non significa che la quantità necessaria di elettricità possa essere generata solo in aree molto grandi. Ci sono molti piccoli elettrodomestici che utilizzano l'energia solare: calcolatrici, torce elettriche e altri dispositivi.
Nelle moderne case di campagna, i dispositivi di illuminazione a energia solare stanno diventando sempre più popolari. Vialetti del giardino, terrazze e altri luoghi necessari vengono illuminati con questi dispositivi semplici ed economici. Di notte, viene utilizzata l'elettricità immagazzinata durante il giorno quando splende il sole. L'uso di lampade economiche consente di spendere a lungo l'elettricità accumulata. La soluzione dei principali problemi di approvvigionamento energetico viene effettuata con l'ausilio di altri sistemi più potenti che consentono di generare una quantità sufficiente di elettricità.
I principali tipi di pannelli solari
Prima di iniziare a creare i tuoi pannelli solari, ti consigliamo di familiarizzare con i loro tipi principali per scegliere l'opzione più adatta a te stesso.
Tutti i convertitori di energia solare sono suddivisi in film e silicio, in base al dispositivo e alle caratteristiche del design. La prima opzione è rappresentata dalle batterie a film sottile, dove i convertitori sono realizzati sotto forma di film realizzato con una tecnologia speciale. Queste strutture sono anche conosciute come polimeriche. Possono essere installati in qualsiasi luogo disponibile, tuttavia richiedono molto spazio e hanno una bassa efficienza. Anche una nuvolosità media può ridurre l'efficienza dei dispositivi a pellicola del 20% in una volta.
Le batterie al silicio sono rappresentate da tre tipi:
- . Il design è costituito da numerose celle con trasduttori in silicio integrati. Sono uniti insieme e riempiti di silicone. Facile da usare, leggero, flessibile, impermeabile. Ma per garantire il funzionamento efficace di tali batterie, è necessaria l'esposizione alla luce solare diretta. Nonostante l'efficienza relativamente elevata - fino al 22%, con l'inizio della nuvolosità, la produzione di elettricità può diminuire in modo significativo o interrompersi completamente.
- . Rispetto ai monocristallini, hanno più convertitori posizionati nelle celle. La loro installazione è realizzata in diverse direzioni, il che aumenta significativamente l'efficienza del lavoro anche in condizioni di scarsa illuminazione. Queste batterie sono le più utilizzate, soprattutto nelle aree urbane.
- Amorfo. Hanno una bassa efficienza - solo il 6%. Tuttavia, sono considerati molto promettenti, grazie alla capacità di assorbire il flusso luminoso molte volte di più rispetto ai primi due tipi.
Tutti i tipi di celle solari considerati sono prodotti in fabbrica, quindi il loro prezzo è ancora molto alto. A questo proposito, puoi provare a realizzare tu stesso una batteria solare, utilizzando materiali poco costosi.
La scelta dei materiali e delle parti per la fabbricazione di una batteria solare
Poiché l'alto costo delle fonti di energia solare autonome le rende inaccessibili per un uso diffuso, gli artigiani domestici possono provare a organizzare la produzione di pannelli solari con le proprie mani da materiali improvvisati. Va ricordato che nella fabbricazione della batteria è impossibile fare solo con materiali improvvisati. Dovrai sicuramente acquistare parti di fabbrica, anche se non nuove.
La struttura del convertitore di energia solare comprende diversi elementi di base. Innanzitutto, questa è la batteria di un certo tipo, di cui si è già parlato sopra. Poi arriva il controller della batteria, che controlla il livello di carica delle batterie dalla corrente elettrica ricevuta. L'elemento successivo sono le batterie che immagazzinano elettricità. A colpo sicuro, dovrai convertire la corrente continua in corrente alternata. Pertanto, tutti gli elettrodomestici classificati per 220 volt potranno funzionare normalmente.
Ognuno di questi elementi è liberamente acquistabile sul mercato dell'elettronica. Se ci sono determinate conoscenze teoriche e abilità pratiche, la maggior parte di esse può essere assemblata indipendentemente secondo schemi standard, incluso il controller della batteria solare. Per calcolare la potenza del convertitore, è necessario sapere per quale scopo verrà utilizzato. Può essere solo l'illuminazione o il riscaldamento, nonché la piena fornitura delle esigenze della struttura. A questo proposito verranno selezionati materiali e componenti.
Quando si realizza una batteria solare con le proprie mani, è necessario decidere non solo la potenza, ma anche la tensione operativa della rete. Il fatto è che le reti ad energia solare possono funzionare a corrente continua o alternata. Quest'ultima opzione è considerata più preferibile, in quanto consente di distribuire energia elettrica ai consumatori su una distanza superiore a 15 metri. Quando si utilizzano batterie policristalline, da un metro quadrato si possono ottenere, in media, circa 120 watt in un'ora. Cioè, per ottenere 300 kW al mese, saranno necessari pannelli solari con una superficie totale di 20 m2. Questo è quanto spende una normale famiglia di 3-4 persone.
I pannelli solari sono utilizzati in case private e villette estive, ognuna delle quali comprende 36 elementi. La potenza di un pannello è di circa 65W. In una piccola casa privata o in una casa di campagna bastano 15 pannelli, in grado di generare energia elettrica fino a 5 kW all'ora. Dopo aver eseguito i calcoli preliminari, è possibile acquistare lastre di trasformazione. È consentito acquistare celle danneggiate con difetti minori che influiscono solo sull'aspetto della batteria. In condizioni di lavoro, ogni elemento è in grado di erogare circa 19 V.
Produzione di pannelli solari
Dopo aver preparato tutti i materiali e le parti, puoi iniziare ad assemblare i convertitori. Quando si saldano gli elementi, è necessario prevedere uno spazio di espansione tra loro entro 5 mm. La saldatura dovrebbe essere molto attenta e attenta. Ad esempio, se le piastre non sono cablate, dovranno essere saldate manualmente. Per funzionare, è necessario un saldatore da 60 watt, a cui è collegata in serie una lampada a incandescenza convenzionale da 100 watt.
Tutte le piastre sono saldate in sequenza tra loro. Le piastre sono caratterizzate da una maggiore fragilità, quindi si consiglia di saldarle utilizzando un telaio. Durante la dissaldatura vengono inseriti nel circuito dei diodi insieme a lastre fotografiche, che proteggono le fotocellule dalle scariche quando il livello di luce diminuisce o si instaura la completa oscurità. A tal fine, le metà del pannello sono combinate in un bus comune, che a sua volta viene inviato alla morsettiera, grazie alla quale viene creato il punto medio. Gli stessi diodi proteggono le batterie dallo scaricamento notturno.
Una delle condizioni principali per il funzionamento efficiente delle batterie è la saldatura di alta qualità di tutti i punti e nodi. Prima di installare il substrato, questi luoghi devono essere testati. Per l'uscita della corrente, si consiglia di utilizzare conduttori di piccola sezione, ad esempio un cavo per altoparlanti con isolamento in silicone. Tutti i fili sono fissati con sigillante. Successivamente, viene selezionato il materiale per la superficie su cui verranno fissate le piastre. Le caratteristiche più adatte sono il vetro, che trasmette la luce molto meglio del carbonato o del plexiglass.
Quando si realizza una batteria solare con mezzi improvvisati, è necessario prendersi cura della scatola. Di solito la scatola è composta da una trave di legno o da un angolo in alluminio, dopodiché viene posizionato del vetro sul sigillante. Il sigillante dovrebbe riempire tutti i dossi e quindi asciugarsi completamente. Per questo motivo, la polvere non entrerà all'interno e le lastre fotografiche non verranno contaminate durante il funzionamento.
Successivamente sul vetro viene installata una lastra con fotocellule saldate. Può essere riparato in molti modi, tuttavia, la resina epossidica trasparente o il sigillante sono considerati le migliori opzioni. La resina epossidica copre uniformemente l'intera superficie del vetro, quindi vengono installati dei trasduttori. Quando si utilizza il sigillante, il fissaggio viene eseguito con punti al centro di ciascun elemento. Al termine del montaggio si dovrà ricavare una custodia sigillata, all'interno della quale è collocata la batteria solare. Il dispositivo finito produrrà circa 18-19 volt, che è abbastanza per caricare la batteria a 12 volt.
Possibilità di riscaldamento domestico
Dopo che la batteria solare fatta in casa è stata assemblata, ogni proprietario vorrà sicuramente testarla in azione. Il problema più importante è il riscaldamento della casa, quindi prima di tutto vengono verificate le possibilità di riscaldamento con l'energia solare.
I collettori solari sono usati per il riscaldamento. Con l'aiuto di un collettore sottovuoto, la luce solare viene convertita in calore. I sottili tubi di vetro sono riempiti con un liquido che viene riscaldato dal sole e trasferisce il calore all'acqua posta nel serbatoio di accumulo. Nel nostro caso, questo metodo non è adatto, poiché si tratta esclusivamente di convertire l'energia solare in energia elettrica.
Tutto dipende dalla potenza del dispositivo utilizzato. In ogni caso, la maggior parte dell'energia ricevuta sarà spesa per il riscaldamento dell'acqua in caldaia. Se 100 litri di acqua vengono riscaldati a 70-80 gradi, ci vorranno circa 4 ore. Il consumo di elettricità da parte di un bollitore con elementi riscaldanti di 2 kW sarà di 8 kW. Quando si genera elettricità di 5 kW all'ora, non ci saranno problemi. Tuttavia, con un'area della batteria inferiore a 10 m2, il riscaldamento di una casa privata con il loro aiuto diventa impossibile.