Jak zrobić baterię słoneczną własnymi rękami
Zapewnienie komfortowych warunków życia w nowoczesnych mieszkaniach i domach prywatnych nie może obejść się bez energii elektrycznej, której zapotrzebowanie stale rośnie. Jednak ceny tego źródła energii również rosną z wystarczającą regularnością. W związku z tym wzrasta również całkowity koszt utrzymania mieszkania. Dlatego bateria słoneczna zrób to sam do prywatnego domu, wraz z innymi alternatywnymi źródłami energii elektrycznej, staje się coraz bardziej istotna. Metoda ta pozwala na unieruchomienie obiektu w obliczu ciągłych wzrostów cen i przerw w dostawie prądu.
Wydajność panelu słonecznego
Problem autonomicznego zasilania urządzeń i sprzętu w domach prywatnych był rozważany od dawna. Jedną z opcji żywienia alternatywnego stała się energia słoneczna, która w nowoczesnych warunkach znalazła szerokie zastosowanie w praktyce. Jedynym czynnikiem, który budzi wątpliwości i spory, jest sprawność paneli fotowoltaicznych, która nie zawsze spełnia oczekiwania.
Działanie paneli słonecznych zależy bezpośrednio od ilości energii słonecznej. Dzięki temu akumulatory będą najwydajniejsze w regionach, w których przeważają dni słoneczne. Nawet w najbardziej idealnym scenariuszu wydajność akumulatorów wynosi tylko 40%, a w rzeczywistych warunkach liczba ta jest znacznie niższa. Kolejnym warunkiem normalnej pracy jest dostępność znacznych obszarów do instalacji autonomicznych systemów słonecznych. Jeśli nie jest to poważny problem dla wiejskiego domu, właściciele mieszkań muszą rozwiązać wiele dodatkowych problemów technicznych.
Urządzenie i zasada działania
Ogniwa słoneczne opierają się na zdolności ogniw słonecznych do przekształcania energii słonecznej w energię elektryczną. Wszystkie razem są połączone w formie wielokomórkowego pola, zjednoczonego we wspólnym systemie. Działanie energii słonecznej zamienia każde ogniwo w źródło prądu elektrycznego, który jest gromadzony i magazynowany w bateriach. Wymiary całkowitej powierzchni takiego pola wpływają bezpośrednio na moc całego urządzenia. Oznacza to, że wraz ze wzrostem liczby fotokomórek ilość wytwarzanej energii elektrycznej odpowiednio wzrasta.
Nie oznacza to, że wymaganą ilość energii elektrycznej można wytworzyć tylko na bardzo dużych obszarach. Istnieje wiele małych urządzeń gospodarstwa domowego, które wykorzystują energię słoneczną - kalkulatory, latarki i inne urządzenia.
W nowoczesnych domach wiejskich coraz popularniejsze stają się urządzenia oświetleniowe zasilane energią słoneczną. Ścieżki ogrodowe, tarasy i inne niezbędne miejsca oświetlane są tymi prostymi i ekonomicznymi urządzeniami. W nocy zużywana jest energia zmagazynowana w ciągu dnia, gdy świeci słońce. Zastosowanie oszczędnych lamp pozwala na długie użytkowanie zgromadzonej energii elektrycznej. Rozwiązanie głównych problemów zaopatrzenia w energię odbywa się za pomocą innych, mocniejszych systemów, które umożliwiają generowanie wystarczającej ilości energii elektrycznej.
Główne typy paneli słonecznych
Zanim zaczniesz tworzyć własne panele słoneczne, zalecamy zapoznanie się z ich głównymi typami, aby wybrać najbardziej odpowiednią dla siebie opcję.
Wszystkie konwertery energii słonecznej są podzielone na folię i krzem, zgodnie z ich urządzeniem i cechami konstrukcyjnymi. Pierwszą opcję reprezentują baterie cienkowarstwowe, w których konwertery są wykonane w postaci folii wykonanej przy użyciu specjalnej technologii. Struktury te są również znane jako polimerowe. Można je montować w dowolnych dostępnych miejscach, jednak zajmują dużo miejsca i mają niską wydajność. Nawet średnie zachmurzenie może jednorazowo obniżyć wydajność urządzeń filmowych o 20%.
Baterie silikonowe są reprezentowane przez trzy typy:
- . Konstrukcja składa się z wielu ogniw z wbudowanymi przetwornikami krzemowymi. Są połączone i wypełnione silikonem. Łatwy w użyciu, lekki, elastyczny, wodoodporny. Ale aby zapewnić skuteczne działanie takich baterii, wymagana jest ekspozycja na bezpośrednie działanie promieni słonecznych. Pomimo stosunkowo wysokiej sprawności - do 22%, wraz z nadejściem zachmurzenia wytwarzanie energii elektrycznej może znacznie się zmniejszyć lub całkowicie zatrzymać.
- . W porównaniu do monokrystalicznych mają więcej przetworników umieszczonych w ogniwach. Ich montaż odbywa się w różnych kierunkach, co znacznie zwiększa efektywność pracy nawet przy słabym oświetleniu. Baterie te są najszerzej stosowane, zwłaszcza na obszarach miejskich.
- Amorficzny. Mają niską wydajność - tylko 6%. Uważa się je jednak za bardzo obiecujące, ze względu na zdolność pochłaniania strumienia świetlnego wielokrotnie więcej niż dwa pierwsze typy.
Wszystkie rozważane typy ogniw fotowoltaicznych są produkowane fabrycznie, więc ich cena jest nadal bardzo wysoka. W związku z tym możesz sam spróbować zrobić baterię słoneczną, używając niedrogich materiałów.
Dobór materiałów i części do produkcji baterii słonecznej
Ponieważ wysoki koszt autonomicznych źródeł energii słonecznej sprawia, że są one niedostępne do powszechnego użytku, rzemieślnicy domowi mogą próbować zorganizować produkcję paneli słonecznych własnymi rękami z improwizowanych materiałów. Należy pamiętać, że przy produkcji baterii nie można zrobić tylko improwizowanych materiałów. Na pewno będziesz musiał kupować części fabryczne, nawet jeśli nie nowe.
Konstrukcja konwertera energii słonecznej zawiera kilka podstawowych elementów. Przede wszystkim jest to bateria pewnego typu, o czym już była mowa powyżej. Następnie pojawia się kontroler baterii, który kontroluje poziom naładowania baterii odbieranym prądem elektrycznym. Kolejnym elementem są baterie magazynujące energię elektryczną. Bez wątpienia będziesz musiał przekonwertować prąd stały na prąd przemienny. W ten sposób wszystkie urządzenia gospodarstwa domowego o napięciu 220 woltów będą mogły normalnie pracować.
Każdy z tych elementów można swobodnie nabyć na rynku elektronicznym. Jeśli istnieje pewna wiedza teoretyczna i umiejętności praktyczne, większość z nich można zmontować niezależnie według standardowych schematów, w tym sterownika baterii słonecznej. Aby obliczyć moc konwertera, musisz wiedzieć, w jakim celu będzie on używany. Może to być jedynie oświetlenie lub ogrzewanie, a także pełne zaspokojenie potrzeb obiektu. W związku z tym zostaną wybrane materiały i komponenty.
Wykonując baterię słoneczną własnymi rękami, musisz decydować nie tylko o mocy, ale także o napięciu roboczym sieci. Faktem jest, że sieci zasilane energią słoneczną mogą działać na prąd stały lub przemienny. Ta ostatnia opcja jest uważana za bardziej preferowaną, ponieważ umożliwia dystrybucję energii elektrycznej do odbiorców na odległość większą niż 15 metrów. Używając baterii polikrystalicznych, z jednego metra kwadratowego można uzyskać średnio około 120 watów w ciągu godziny. Oznacza to, że do uzyskania 300 kW miesięcznie wymagane będą panele słoneczne o łącznej powierzchni 20 m2. Tyle wydaje zwykła 3-4-osobowa rodzina.
Panele słoneczne są stosowane w domach prywatnych i domkach letniskowych, z których każdy zawiera 36 elementów. Moc jednego panelu to około 65W. W małym prywatnym domu lub wiejskim domu wystarczy 15 paneli, które mogą generować energię elektryczną do 5 kW na godzinę. Po wykonaniu wstępnych obliczeń istnieje możliwość zakupu blach konwertorowych. Dopuszcza się zakup ogniw uszkodzonych z drobnymi defektami, które wpływają jedynie na wygląd baterii. W stanie roboczym każdy element jest w stanie dostarczyć około 19 V.
Produkcja paneli słonecznych
Po przygotowaniu wszystkich materiałów i części można przystąpić do montażu konwerterów. Podczas lutowania elementów należy zapewnić między nimi szczelinę dylatacyjną w granicach 5 mm. Lutowanie powinno być bardzo ostrożne i ostrożne. Na przykład, jeśli płytki nie są okablowane, będą musiały zostać przylutowane ręcznie. Do pracy potrzebujesz 60-watowej lutownicy, do której szeregowo podłączona jest konwencjonalna 100-watowa żarówka.
Wszystkie płytki są lutowane do siebie sekwencyjnie. Płytki charakteryzują się zwiększoną kruchością, dlatego zaleca się lutowanie ich za pomocą ramki. Podczas wylutowywania w obwód wstawiane są diody wraz z płytkami fotograficznymi, które zabezpieczają fotokomórki przed rozładowaniem w przypadku spadku natężenia światła lub zapadnięcia całkowitej ciemności. W tym celu połówki panelu są połączone we wspólną magistralę, która z kolei jest wyprowadzana na listwę zaciskową, dzięki czemu tworzony jest punkt środkowy. Te same diody chronią akumulatory przed rozładowaniem w nocy.
Jednym z głównych warunków wydajnej pracy akumulatorów jest wysokiej jakości lutowanie wszystkich punktów i węzłów. Przed montażem podłoża miejsca te należy przetestować. Do prądu wyjściowego zaleca się stosować przewodniki o małym przekroju, np. kabel głośnikowy w izolacji silikonowej. Wszystkie przewody zabezpieczone są szczeliwem. Następnie wybiera się materiał na powierzchnię, do której zostaną przymocowane płyty. Najbardziej odpowiednie właściwości to szkło, które znacznie lepiej przepuszcza światło niż węglan czy pleksi.
Robiąc baterię słoneczną z improwizowanych środków, musisz zadbać o pudełko. Zwykle skrzynka wykonana jest z drewnianej belki lub aluminiowego narożnika, po czym na szczeliwie umieszcza się szkło. Szczeliwo powinno wypełnić wszystkie nierówności, a następnie całkowicie wyschnąć. Dzięki temu kurz nie dostanie się do środka, a klisze fotograficzne nie zostaną zanieczyszczone podczas pracy.
Następnie na szybie montowana jest tafla z przylutowanymi fotokomórkami. Można go naprawić na wiele sposobów, jednak przezroczysta żywica epoksydowa lub uszczelniacz są uważane za najlepsze opcje. Żywica epoksydowa równomiernie pokrywa całą powierzchnię szkła, następnie na niej montuje się przetworniki. W przypadku stosowania uszczelniacza mocowanie odbywa się punktami pośrodku każdego elementu. Na koniec montażu należy uzyskać szczelną obudowę, w której umieszczona jest bateria słoneczna. Gotowe urządzenie będzie wytwarzać około 18-19 woltów, co wystarcza do naładowania akumulatora przy 12 woltach.
Możliwość ogrzewania domu
Po zmontowaniu domowej baterii słonecznej każdy właściciel z pewnością będzie chciał ją przetestować w działaniu. Najważniejszym problemem jest ogrzewanie domu, dlatego przede wszystkim sprawdzane są możliwości ogrzewania energią słoneczną.
Do ogrzewania służą kolektory słoneczne. Za pomocą kolektora próżniowego światło słoneczne zamienia się w ciepło. Cienkie szklane rurki wypełnione są cieczą, która nagrzewana jest przez słońce i przekazuje ciepło wodzie umieszczonej w zbiorniku. W naszym przypadku ta metoda nie jest odpowiednia, ponieważ mówimy wyłącznie o zamianie energii słonecznej na energię elektryczną.
Wszystko zależy od mocy używanego urządzenia. W każdym razie większość otrzymanej energii zostanie wydana na podgrzanie wody w kotle. Jeśli 100 litrów wody zostanie podgrzane do 70-80 stopni, zajmie to około 4 godzin. Zużycie energii elektrycznej przez kocioł wodny z elementami grzejnymi o mocy 2 kW wyniesie 8 kW. Przy wytwarzaniu energii elektrycznej o mocy 5 kW na godzinę nie będzie problemów. Jednak przy powierzchni baterii mniejszej niż 10 m2 ogrzewanie prywatnego domu za ich pomocą staje się niemożliwe.