Инструкция по изготовлению солнечного генератора своими руками

Вопросы и ответы
Содержание
  1. Как работает генератор солнечной энергии?
  2. Как солнечная энергия преобразуется в электричество
  3. Фотовольтарика
  4. Современные солнечные панели и электростанции
  5. Гелиотермальная энергетика
  6. Солнечные аэростатные электростанции
  7. В чём преимущества солнечной энергетики
  8. Проблемы развития солнечной энергетики
  9. Как развита солнечная энергетика в России
  10. Распространение солнечной электроэнергетики
  11. Рабочие места
  12. Перспективы солнечной электроэнергетики
  13. Типы фотоэлектрических элементов
  14. Твердотельные
  15. Наноантенны
  16. Солнечный транспорт
  17. Что нужно для работы?
  18. Выбор типа фотопреобразователя
  19. Особенности аморфных разновидностей
  20. Специфика поликристаллических типов
  21. Характеристика монократиллических вариантов
  22. Как сделать каркас для пластин?
  23. Выбор прозрачного элемента
  24. Установка кремниевых фотоэлементов
  25. Как протестировать смонтированный агрегат?
  26. Где и как разместить генератор?
  27. Завершающий этап работы

Как работает генератор солнечной энергии?

Солнечный генератор представляет собой комплекс фотоэлектрических полупроводниковых элементов, непосредственно преобразующих энергию солнца в электрическую энергию.

Квант света, создаваемый лучами, когда они падают на фотопластинку, выбивает электрон с конечной атомной орбиты рабочего элемента. Этот эффект создает множество свободных электронов, которые образуют непрерывный поток электрического тока.

Совсем не обязательно при сборке солнечного генератора своими руками сразу в больших масштабах собирать большой комплекс. Вы можете начать с небольшого устройства и при необходимости увеличить объем в будущем

В качестве активного материала используется кремний. Он отличается высокой эффективностью и обеспечивает коэффициент фотоэлектрического преобразования 20% в обычном режиме и до 25% при благоприятных условиях%.

Благодаря ярко выраженному КПД кремниевых фотоэлементов генераторы на их основе гарантируют высокий выход при относительно небольшом объеме. Мощность устройства размером 1 метр в час выдает 125 Вт, что считается очень впечатляющим результатом

На одну сторону кремниевой пластины нанесено тонкое покрытие из пассивных химических элементов — бора или фосфора. Именно на этой поверхности происходит активное выделение электронов в результате интенсивного воздействия солнечных лучей. Пленка люминофора надежно держит их в одном месте и не дает разлететься.

На самой столешнице есть металлические «дорожки». На них строятся свободные электроны, создавая тем самым упорядоченное движение, то есть электрический ток.

К недостаткам пластин можно отнести только сложность и стоимость самого процесса очистки кремния, и чтобы избежать этих проблем, активно разрабатываются альтернативы в виде галлия, кадмия, индия и различных соединений меди. Однако пока у кремниевых элементов нет реальных конкурентов.

Самый простой способ построить преобразователь солнечной энергии в электрическую — купить готовую солнечную панель и установить ее на крыше дома или гаража:

Перед покупкой солнечных панелей мы делаем расчеты исходя из суточной потребности в электроэнергии. Для обустройства гаража обычно достаточно одного модуля. Следим за распаковкой компонентов солнечной батареи, изучая инструкцию, по которой собираем блок солнечной батареи. Для выработки электроэнергии от солнечной батареи в схему необходимо включить инвертор и контроллер.

Если вы планируете накапливать заряд, вам понадобится аккумулятор. Чтобы солнечная панель получала максимум солнечной энергии, ее лучше поставить под уклоном. Зависит от географической широты объекта и местных условий

Переносим смонтированную на поверхности земли солнечную панель на крышу, стараясь не повредить ни само устройство, ни систему подключения. Устанавливаем солнечную батарею на крышу гаража или дома, выбирая для аккумуляторов, предназначенных для питания оборудования, наиболее освещенный участок, который получает наибольшее количество солнечного света в светлое время суток

При необходимости, особенно если планируется организовать электрическое отопление гаража в зима, количество панелей увеличено. Соедините их последовательно

Шаг 1: Приобретите и доставьте на место установки батареи

Шаг 2: Компоненты солнечной панели

Шаг 3: Подсоедините инвертор и контроллер

Шаг 4: Установите опорные стойки с уклоном

Шаг 5: Поднесите собранную батарею к кровельной сети.

Шаг 8: Увеличьте количество солнечных приборов

Как солнечная энергия преобразуется в электричество

Начнем с самого главного – как солнечные лучи перерабатываются в электричество.

Сам процесс называется «Солнечная генерация». Наиболее эффективными способами ее обеспечения являются следующие:

  • фотогальванический;
  • солнечная тепловая энергия;
  • солнечная электростанция на воздушном шаре.

Рассмотрим каждый из них.

Фотовольтарика

В этом случае показан электрический ток из-за фотогальванического эффекта. Принцип такой: солнечный свет попадает на фотоэлемент, электроны поглощают энергию фотонов (частиц света) и приходят в движение. В результате мы получаем электрическое напряжение.

Вы можете прочитать больше в Википедии: Фотоэлектрический эффект

Именно этот процесс происходит в солнечных панелях, в основе которых лежат элементы, преобразующие солнечное излучение в электричество.

Реальная конструкция солнечных панелей довольно гибкая и может иметь разные размеры. Поэтому они очень практичны в использовании. Кроме того, панели обладают высокими эксплуатационными свойствами: они устойчивы к осадкам и экстремальным температурам.

Современные солнечные панели и электростанции

Недавние примеры включают солнечные панели от SistineSolar. Они могут быть любого оттенка и фактуры в отличие от традиционных темно-синих панелей. А это значит, что ими можно «украсить» крышу дома как угодно.

Еще одно решение предложили разработчики Tesla. Они продают не просто панели, а полноценный кровельный материал, перерабатывающий солнечную энергию. Solar Takstein содержит встроенные солнечные модули, а также доступен в нескольких вариантах исполнения. При этом сам материал гораздо прочнее обычной черепицы, у Solar Roof даже есть бесконечная гарантия.

В качестве примера полноценной солнечной электростанции можно выделить недавно построенную в Европе станцию ​​с двухсторонними панелями. Последний собирает как прямое, так и отраженное солнечное излучение. Это позволяет повысить эффективность солнечной генерации на 30%. Эта станция будет производить около 400 МВтч в год.

 

Интерес представляет и крупнейшая в Китае плавучая солнечная электростанция. Мощность 40 МВт. Такие решения имеют 3 важных преимущества:

  • не нужно занимать большие площади земли, что важно для Китая;
  • в водохранилищах снижается испарение воды;
  • сами фотоэлементы меньше нагреваются и работают эффективнее.

 

Кстати, эта плавучая солнечная электростанция была построена на месте заброшенной шахты по добыче угля.

Технология, основанная на солнечной энергетике, сегодня является наиболее перспективной, и, по мнению экспертов, солнечные панели смогут производить примерно 20% мировой потребности в электроэнергии в ближайшие 30-40 лет.

Гелиотермальная энергетика

Здесь подход несколько иной, поскольку для нагрева сосуда с жидкостью используется солнечное излучение. Это превращает его в пар, который вращает турбину, в результате чего вырабатывается электричество.

ТЭЦ работают по тому же принципу, только жидкость нагревается за счет сжигания угля.

Самый очевидный пример использования этой технологии — солнечная станция Иванпа в пустыне Мохаве. Это крупнейшая в мире солнечная тепловая электростанция, работающая на солнечной энергии.

Он работает с 2014 года и не использует никакого топлива для производства электроэнергии — только экологически чистую солнечную энергию.

Горшок с водой находится в башнях, которые вы можете увидеть в центре строения. Все вокруг представляет собой поле зеркал, которые направляют солнечные лучи на вершину башни. При этом компьютер постоянно вращает эти зеркала в зависимости от того, где находится солнце.

Под воздействием концентрированной солнечной энергии вода в башне нагревается и превращается в пар. При этом создается давление, и пар начинает вращать турбину, в результате чего выделяется электричество. Мощность этой станции составляет 392 мегаватта, что сопоставимо со средней ТЭЦ Москвы.

Интересно, что такие станции могут работать ночью. Это возможно за счет помещения части нагретого пара в хранилище и постепенного использования его для вращения турбины.

Солнечные аэростатные электростанции

Это оригинальное решение хоть и не получило широкого распространения, но все же имеет место быть.

Сама установка состоит из 4 основных частей:

  • Воздушный шар находится в небе и собирает солнечное излучение. В шарик попадает вода, которая быстро нагревается и превращается в пар.
  • Паропровод — по нему пар под давлением спускается к турбине, заставляя ее вращаться.
  • Турбина — под действием потока пара вращается и вырабатывает электрическую энергию.
  • Конденсатор и насос — прошедший через турбину пар конденсируется в воду и с помощью насоса поднимается на баллон, где снова нагревается до парового состояния.

В чём преимущества солнечной энергетики

  • Солнце обеспечит нас своей энергией еще на несколько миллиардов лет. При этом людям не нужно тратить деньги и ресурсы на добычу.
  • Производство солнечной энергии является полностью экологически чистым процессом, не представляющим опасности для природы.
  • Автономность процесса. Сбор солнечного света и выработка электроэнергии происходит с минимальным вмешательством человека. Все, что вам нужно сделать, это содержать рабочие поверхности или зеркала в чистоте.
  • Снятые с производства солнечные панели могут быть переработаны и повторно использованы в производстве.

Проблемы развития солнечной энергетики

Несмотря на реализацию идей по поддержанию работы солнечных электростанций в ночное время, никто не застрахован от капризов природы. Облачное небо в течение нескольких дней значительно снижает выработку электроэнергии, а ведь население и предприятия нуждаются в ее бесперебойном снабжении.

строительство солнечной электростанции – удовольствие не из дешевых. Это связано с необходимостью использования в их конструкции редких элементов. Не все страны готовы тратить свои бюджеты на менее мощные электростанции, когда есть работающие ТЭС и АЭС.

Чтобы иметь место для таких установок, необходимы большие площади и места, где солнечная радиация имеет достаточный уровень.

Как развита солнечная энергетика в России

К сожалению, в нашей стране уголь, газ и нефть все еще горят вовсю, и Россия наверняка одной из последних полностью перейдет на альтернативную энергетику.

Сегодня солнечная энергия составляет всего 0,03% энергетического баланса России. Для сравнения, в той же Германии этот показатель составляет более 20%. Частные предприниматели не заинтересованы вкладывать средства в солнечную энергетику из-за долгой окупаемости и не такой высокой рентабельности, ведь наш газ намного дешевле.

В экономически развитых Московской и Ленинградской областях солнечная активность находится на низком уровне. Строить солнечные электростанции просто нецелесообразно. А вот южные регионы весьма перспективны.

Итак, одной из крупнейших в нашей стране является Орская СЭС. Он состоит из 100 000 модулей общей мощностью 25 МВт. Вырабатываемая электроэнергия поставляется в Единую энергетическую систему России (ЕЭС).

Самой мощной на сегодняшний день является СЭС Перово, расположенная в Республике Крым. Она производит более 105 МВт, что было мировым рекордом на момент открытия станции. СЭС Перово состоит из 440 000 солнечных модулей и занимает площадь в 259 футбольных полей.

В целом солнечная энергетика в Крыму хорошо развита – здесь работает более десятка солнечных электростанций мощностью от 20 МВт и более. Правда, вся полученная электроэнергия идет исключительно на нужды полуострова.

К 2020 году в России планируется построить 4 крупные солнечные электростанции, мощность которых позволит увеличить долю солнечной энергии до 1% в общем энергобалансе страны.

Распространение солнечной электроэнергетики

В 2010 году 2,7% электроэнергии в Испании приходилось на солнечную энергию.

В 2011 году около 3% электроэнергии в Италии приходилось на солнечные электростанции.

В декабре 2011 года Украина завершила строительство заключительной, пятой, 20-мегаваттной очереди солнечного парка в Перово, в результате чего его общая установленная мощность увеличилась до 100 МВт. Перовский солнечный парк, состоящий из пяти очередей, стал крупнейшим парком в мире по установленной мощности.

За ней следуют канадская электростанция Sarnia (97 МВт), итальянская Montalto di Castro (84,2 МВт) и немецкая Finsterwalde (80,7 МВт). Замыкает пятерку крупнейших в мире солнечных парков 80-мегаваттная Охотниковская электростанция в Сакском районе Крыма.

В 2018 году Саудовская Аравия объявила о намерении построить крупнейшую в мире солнечную электростанцию ​​мощностью 200 ГВт.

В 2018 году мощность всех солнечных установок в ЕС составляла 115 ГВт, они производили 5% всей электроэнергии. В 2019 году их мощность увеличилась еще на 17 ГВт. Цены на солнечные панели упали с 2010 по 2020 год более чем в четыре раза.

Рабочие места

В середине 2011 года в солнечной промышленности Германии было занято более 100 000 человек. В США с солнечной энергией работали 93,5 тысячи человек.

Перспективы солнечной электроэнергетики

В мире ежегодный прирост энергии за последние пять лет составляет в среднем около 50%. Энергия, поступающая от солнечного излучения, гипотетически сможет покрыть 20-25% потребности человечества в электроэнергии к 2050 году и сократить выбросы углекислого газа.

По оценкам экспертов Международного энергетического агентства (МЭА), через 40 лет при соответствующем уровне распространения передовых технологий солнечная энергия будет генерировать около 9 тысяч тераватт-часов — или 20-25% всей необходимой электроэнергии, а это будет сократить выбросы углекислого газа на 6 миллиардов тонн в год.

Процент удовлетворения потребностей человечества к 2050 году электроэнергией, получаемой от солнечных электростанций, — это вопрос стоимости 1 кВтч установки солнечной электростанции под ключ и развития глобальной энергосистемы, а также сравнительной привлекательности других способов получения энергии генерация электроэнергии.

Гипотетически это может быть от 1% до 80%. Одно из чисел в этом диапазоне будет точно соответствовать истине.

Срок окупаемости солнечной электростанции намного меньше 30 лет. Для США при средней выработке солнечной энергии 1700 кВтч на м² в год окупаемость энергии модуля из поликристаллического кремния с КПД 12% составляет менее 4 лет (данные на январь 2011 г).

Перспективы использования солнца для выработки электроэнергии ухудшаются из-за высоких затрат. Например, ТЭЦ Айвонпа стоит в четыре раза дороже и вырабатывает гораздо меньше электроэнергии, чем газовые электростанции.

По мнению экспертов, электроэнергия, вырабатываемая этой станцией, в будущем будет стоить в два раза дороже, чем получаемая от традиционных источников энергии, причем затраты, очевидно, будут переложены на потребителей.

В России перспективы развития солнечной энергетики пока туманны, страна многократно отстает по уровню генерации от европейских стран. Доля производства солнечной энергии составляет менее 0,001% от общего энергетического баланса. Суммарная мощность производства солнечной энергии может увеличиться в тысячу раз, но она будет составлять менее 1% энергетического баланса.

Директор Ассоциации солнечной энергетики России Антон Усачев выделяет Республику Алтай, Белгородскую область и Краснодарский край как наиболее развитые регионы в плане солнечной энергетики. В дальнейшем планируется размещение установок на изолированных от электросети участках.

Типы фотоэлектрических элементов

Твердотельные

В настоящее время принято различать три поколения солнечных элементов:

  • Кристалл (первое поколение):
    • монокристаллический кремний;
    • поликристаллический (мультикристаллический) кремний;
    • технологии выращивания тонкостенных заготовок: EFG (Edge Defined Film Feed Crystal Feed Technology), S-web (Siemens), тонкослойный поликремний (Apex).
  • Тонкая пленка (второе поколение):
    • кремний: аморфный, микрокристаллический, нанокристаллический, КСГ (кристаллический кремний на стекле);
    • на основе теллурида кадмия (CdTe);
    • на основе селенида меди-индия (галлия) (CI(G)S);
  • ФЭП третьего поколения:
    • фотосенсибилизированный краситель (краситель-сенсибилизированный солнечный элемент, DSC);
    • органический (полимерный) ФЭП (ОПВ);
    • неорганические солнечные батареи (CTZSS);
  • ФЭП на основе каскадных структур.

В 2005 году на тонкопленочные солнечные элементы приходилось 6% рынка. В 2006 году на долю тонкопленочных солнечных элементов приходилось 7% рынка. В 2007 году доля тонкопленочных технологий увеличилась до 8%. В 2009 году доля тонкопленочных солнечных элементов увеличилась до 16,8 %.

В период с 1999 по 2006 год поставки тонкопленочных солнечных элементов ежегодно росли в среднем на  80 %.

Наноантенны

В последнее время достигнут прогресс в создании солнечных элементов на основе наноантенн, непосредственно преобразующих электромагнитную энергию светового излучения в электрический ток. Перспективность наноантенн обусловлена ​​их высокой теоретической эффективностью (до 85%) и потенциально более низкой стоимостью.

Солнечный транспорт

Фотогальванические элементы могут быть установлены на различные транспортные средства: лодки, электрические и гибридные транспортные средства, самолеты, дирижабли и так далее

Фотоэлектрические элементы вырабатывают электроэнергию, которая используется для бортового питания транспортного средства или для электродвигателя электромобилей.

В Италии и Японии солнечные батареи были установлены на крышах железнодорожных поездов. Они производят электроэнергию для кондиционирования воздуха, освещения и аварийных систем.

ООО «Солатек» продает тонкопленочные фотоэлементы для крыши гибридного автомобиля Toyota Prius. Тонкопленочные фотоэлементы имеют толщину 0,6 мм, что не влияет на аэродинамику автомобиля. Фотоэлементы предназначены для зарядки аккумуляторов, что позволяет увеличить пробег вашего автомобиля на 10 %.

В 1981 году летчик Пол Битти Маккриди пролетел на Solar Challenger, работающем только на солнечной энергии, преодолев расстояние в 258 километров со скоростью 48 км/ч. В 2010 году компания Solar Impulse держала пилотируемый самолет на солнечных батареях в воздухе в течение 24 часов.

Вооруженные силы очень заинтересованы в беспилотных летательных аппаратах (БПЛА) на солнечных батареях, которые могут находиться в воздухе в течение чрезвычайно длительных периодов месяцев и лет. Такие системы могут заменить или дополнить спутники.

Читайте также: Соленоидный двигатель принцип работы

Что нужно для работы?

Для производства генератора, состоящего из набора солнечных панелей, необходимы такие инструменты и материалы, как:

  • модули для преобразования солнечного света в энергию;
  • алюминиевые уголки;
  • три планки;
  • дСП;
  • прозрачный элемент (стекло, оргстекло, оргстекло, поликарбонат) для создания защиты кремниевых пластин;
  • саморезы и шурупы различных размеров;
  • плотный поролон толщиной 1,5-2,5 мм;
  • качественный герметик;
  • диоды, клеммы и провода;
  • отвертка или набор отверток;
  • паяльник;
  • ножовка по дереву и металлу (или болгарка).

Количество необходимых материалов будет напрямую зависеть от планируемых размеров генератора. Масштабная работа повлечет за собой дополнительные затраты, но в любом случае выйдет дешевле покупного модуля.

Защитная основа для кремниевых пластин может быть изготовлена ​​из стекла, оргстекла, поликарбоната или оргстекла. Первые три материала создают минимальные потери преобразованной энергии, а вот четвертый значительно хуже пропускает лучи и существенно снижает КПД всего комплекса

Для окончательной проверки собранного узла используется амперметр. Он позволяет зафиксировать реальную эффективность установки и помогает определить реальную отдачу.

Выбор типа фотопреобразователя

Деятельность по созданию солнечного генератора своими руками начинается с выбора типа фотоэлектрического кремниевого инвертора.

Эти компоненты бывают трех видов:

  • аморфный;
  • монокристаллический;
  • поликристаллический.

У каждого варианта есть свои преимущества и недостатки, и выбор в пользу любого из них делается исходя из суммы средств, выделенных на покупку всех компонентов системы.

Особенности аморфных разновидностей

Аморфные модули состоят не из кристаллического кремния, а из его производных (силан или водород кремния). При напылении в вакууме наносят тончайшим слоем на качественную металлическую фольгу, стекло или пластик.

Готовые изделия имеют блеклый, размытый серый оттенок. Видимые кристаллы кремния на поверхности не наблюдались. Основным преимуществом гибких солнечных панелей является приемлемая цена, однако их КПД очень низкий и колеблется в пределах 6-10%.

Фотоэлементы на основе аморфного кремния более гибкие, обладают высоким уровнем оптического поглощения (в 20 раз выше, чем моно- или поликристаллические аналоги) и значительно эффективнее работают в пасмурную погоду

Специфика поликристаллических типов

Поликристаллические солнечные элементы производятся путем постепенного, очень медленного охлаждения расплава кремния. Полученные продукты отличаются насыщенным синим цветом, имеют поверхность с четко выраженным рисунком, напоминающим рисунок изморози, и показывают КПД в пределах 14-18%.

Области, находящиеся внутри материала, отделенные от общей структуры зернистыми границами, мешают обеспечить более высокую эффективность.

Поликристаллические солнечные элементы работают всего 10 лет, но за это время их эффективность не снижается. Однако для монтажа изделий единым комплексом обязательно используется прочное, прочное основание, так как листы довольно жесткие и требуют крепкой, надежной опоры

Характеристика монократиллических вариантов

Монокристаллические модули отличаются плотным темным цветом и состоят из твердых кристаллов кремния. Их эффективность превышает показатели других элементов и составляет 18-22% (при благоприятных условиях — до 25%).

Еще одним преимуществом является внушительный срок службы – по заявлению производителей более 25 лет. Однако при длительном использовании эффективность монокристаллов снижается, и через 10–12 лет фотоэлектрический выход составляет не более 13–17%.

Монокристаллические модули намного дороже других видов оборудования. Они производятся путем распиливания искусственно выращенных кристаллов кремния

Для изготовления солнечного генератора в домашних условиях в основном своими руками берут поли- и монокристаллические пластины различных размеров. Их покупают в популярных интернет-магазинах, в том числе на eBay или Aliexpress.

В связи с тем, что фотоэлементы ценятся достаточно высоко, многие поставщики предлагают покупателям продукцию группы В, то есть пригодные для полноценного использования фрагменты с небольшим дефектом. Их стоимость отличается от стандартной цены на 40-60%, благодаря чему сборка генератора обходится в приемлемую цену, не слишком сильно ударяя по карману.

Как сделать каркас для пластин?

Для изготовления каркаса будущего генератора используются прочные деревянные рейки или алюминиевые уголки. Деревянный вариант считается менее практичным, так как материал требует дополнительной обработки во избежание последующего гниения и расслаивания.

Чтобы деревянный каркас выдержал эксплуатационную нагрузку и не прогнил после первого же дождя, его необходимо пропитать специальной смесью, защищающей древесину от влаги

Алюминий обладает гораздо более привлекательными физическими свойствами, а благодаря своей легкости не создает лишней нагрузки на крышу или другую несущую конструкцию, на которой планируется установить агрегат.

Кроме того, благодаря антикоррозийному покрытию металл не ржавеет, не гниет, не впитывает влагу и легко переносит воздействие агрессивных атмосферных проявлений.

Чтобы сделать каркасную конструкцию из алюминиевых уголков, необходимо предварительно определить размер будущей панели. В стандартной версии используется 36 фотоэлементов размером 81 мм х 150 мм на блок.

Для правильности последующей операции между отломками остается небольшой зазор (ок. 3-5 мм). Это пространство позволяет учитывать изменение основных параметров основания, подвергающихся атмосферным проявлениям. В результате общий размер заготовки составляет 83 мм х 690 мм при ширине угла рамки 35 мм.

Кремниевые пластины, уложенные в рамку из алюминиевого профиля, выглядят почти как изделия заводского изготовления. Крепкий и крепкий каркас придает системе безупречную герметичность и придает всей конструкции высокую степень жесткости

Определившись с размерами, из уголков вырезаются необходимые фрагменты, и с помощью креплений они собираются в каркасные рамы. На внутреннюю поверхность конструкции наносят слой силиконового герметика, следя за тем, чтобы не было отверстий и пустот.

От этого зависит целостность, прочность и долговечность собранной конструкции. Сверху укладывается защитный прозрачный материал (стекло с антибликовым покрытием, оргстекло или поликарбонат со специальными параметрами) и надежно фиксируется метизами (по 1 с короткой и 2 с длинной части рамы и 4 по углам рама) корпус).

Для работы используйте отвертку и саморезы подходящего диаметра. В завершении прозрачная поверхность тщательно очищается от пыли и мусора.

Выбор прозрачного элемента

Основные критерии выбора прозрачного элемента для создания генератора:

  • способность поглощать инфракрасное излучение;
  • уровень преломления солнечного света.

Чем ниже показатель преломления, тем выше эффективность кремниевых пластин. Оргстекло и оргстекло имеют самый низкий коэффициент светоотражения. Поликарбонат также имеет далеко не лучшие характеристики.

Для создания каркасных конструкций домашних солнечных систем рекомендуется по возможности использовать антибликовое прозрачное стекло или особый вид поликарбоната с антиконденсатным покрытием, обеспечивающим необходимый уровень теплозащиты.

Наилучшие характеристики с точки зрения поглощения ИК-излучения обеспечивают прочный термопоглощающий оргстекло и стекло с опцией поглощения ИК-излучения. Для обычного стекла эти показатели значительно ниже. Эффективность поглощения ИК-излучения определяет, будут ли кремниевые пластины нагреваться во время работы или нет.

Если нагрев будет минимальным, фотоэлементы прослужат долго и будут давать стабильный выход. Перегрев пластин приведет к перебоям в работе и быстрому выходу из строя отдельных фрагментов системы или всего комплекса.

Установка кремниевых фотоэлементов

Непосредственно перед сборкой защитные стекла помещают в тщательно очищенные от пыли и обезжиренные спиртосодержащим составом алюминиевые рамы.

Купленные фотоэлементы равномерно укладываются на разметочную подложку на расстоянии 3-5 миллиметров друг от друга, и размечаются углы общей конструкции. Затем переходят к пайке элементов – самой важной и трудоемкой работе по сборке генератора.

Пайка активных элементов генератора осуществляется по схеме, где «+» — дорожки с внешней стороны, а «-» — каналы, расположенные с изнаночной стороны пластины.

Для правильного соединения контактов сначала наносят флюс (паяльную кислоту) и припой, а затем проводят обработку в строгой последовательности сверху вниз. В конце все ряды связаны.

Следующим шагом будет приклеивание фотоэлементов. Для этого в центр каждой силиконовой пластины вдавливается немного герметика, полученные цепочки элементов переворачиваются вверх дном и размещаются в строгом соответствии с нанесенной ранее разметкой.

Аккуратно прижмите пластины руками, зафиксируйте их в нужном месте. Действуют очень аккуратно и стараются не повредить и не погнуть материал.

Контакты фотоэлементов по краям выведены на отдельную шину (широкий серебряный провод), как «+» и «-». Кроме того, комплекс оснащен блокировочным диодом. Подключив разъемы, он предотвращает разряд аккумуляторов через конструкцию рамы в ночное время.

В нижней части каркаса сверлом проделывается отверстие, через которое выводятся провода. Чтобы они не болтались, в работе используют силиконовый герметик.

В следующей фотогалерее представлены шаги по установке солнечной панели на 60 ячеек:

Для производства солнечной батареи закупаем 60 штук солнечных батарей, рассчитанных на напряжение 0,5В и силу тока 4А. Размер элементов 80×150 мм. Каркас нужен для установки элементов будущей солнечной батареи.

Каркас для него будем делать из алюминиевого профиля, основание из фанеры 980×900 см. Соединяем их металлическими уголками и саморезами, установленными в заранее просверленные отверстия. Чтобы влага не проникала в панель в процессе эксплуатации, все стыки и места крепления обрабатываем силиконовым герметиком

Перед соединением обрабатываем места пайки спиртовым раствором канифоли. Подготавливаем паяльник мощностью 40 Вт.Нагреваем паяльник до рабочей температуры,наносим тонкий слой припоя на места пайки.В нашем примере проводником является провод из витой пары. Обрабатываем канифолью и оловом.

Припаиваем провод к металлической полоске фотоэлементов. Действуем осторожно и стараемся не повредить хрупкие солнечные модули.

Фотоэлементы, собранные с помощью пайки, теперь необходимо прикрепить к основанию. Можно приклеить на фанеру и закрыть стеклом. Однако в примере сначала приклеивание выполняется к стеклу:

Приклеиваем последовательно установленные фотоэлементы к стеклу, располагая их лицом к светопроводящей части будущей конструкции. После склейки соединяем все фотоэлементы проволокой и припаиваем с обратной стороны. В отверстия, просверленные в торце корпуса, выводим провода для подключения плюсовой и минусовой линий.

Чтобы батарея, предназначенная для накопления заряда, не поглощала энергию, вырабатываемую фотоэлементами, солнечная батарея подключается через диод Стержни

Эта мини-электростанция способна вырабатывать до 15 В. Следует отметить, что максимальная производительность будет отмечаться только в солнечные безоблачные дни. В пасмурную погоду устройство будет генерировать значительно меньше энергии или вообще не будет генерировать энергии. Поэтому аккумулятор для него выбирают такой, чтобы хранения хватило хотя бы на сутки.

Как протестировать смонтированный агрегат?

Перед окончательной герметизацией собранного генератора его необходимо протестировать для выявления возможных неисправностей в процессе пайки. Самый разумный вариант — проверять каждый припаянный ряд отдельно. Так сразу станет ясно, где контакты плохо подсоединены и необходима переобработка.

Для проверки используйте бытовой амперметр. Измерение проводят в безоблачный солнечный день в обеденное время (с 13 до 15 часов). Конструкцию размещают во дворе и устанавливают под подходящим углом наклона.

Бытовой амперметр помогает измерить реальную силу тока. По показаниям можно определить уровень работы смонтированной солнечной системы и выявить разрывы в последовательности подключения кремниевых фотоэлементов

К выходным контактам солнечной батареи подключают амперметр и измеряют ток короткого замыкания. Если прибор показывает результаты выше 4,5 А, система полностью исправна и все соединения припаяны четко и правильно.

Нижние данные, отображаемые на дисплее тестера, указывают на разрывы, которые необходимо отследить и перепаять. Традиционно солнечные генераторы своими руками из фотоэлементов с небольшим дефектом (группа Б) показывают на тесте цифры от 5 до 10 ампер.

Блоки заводского изготовления показывают данные на 10-20% выше. Это связано с тем, что в производстве используются кремниевые пластины группы А, которые не имеют дефектов своей структуры.

Где и как разместить генератор?

Место установки солнечного генератора выбирается очень тщательно и без спешки. Пластинки, принимающие свет, должны располагаться под углом, чтобы лучи не «падали» на поверхность перпендикулярно, а аккуратно «стекали» по ней.

В идеале конструкцию размещают так, чтобы еще можно было при необходимости регулировать угол наклона, таким образом «захватывая» максимальное количество солнца.

Вполне допустимо ставить солнечную систему из солнечных батарей на землю, но чаще всего для размещения выбирают крышу дома или прачечную, а именно ту ее часть, которая выходит на наиболее освященную, преимущественно южную сторону участка.

Очень важно, чтобы рядом не было высоких зданий и мощных, раскидистых деревьев. Находясь рядом, они создают тень и мешают полноценной работе устройства.

Чтобы солнечные установки работали эффективно, их необходимо содержать в чистоте и порядке. Слой грязи, образующийся на поверхности панели улавливателя, снижает эффективность на 10%, а налипший снег полностью выключает агрегат. Поэтому регулярное техническое обслуживание является обязательным и помогает поддерживать модули в идеальном рабочем состоянии

В среднем оптимальным уровнем для установки солнечного генератора считается уклон крыши в 45⁰. При таком расположении фотоэлементы очень эффективно поглощают солнечный поток и выделяют количество энергии, необходимое для правильного поддержания жизнедеятельности дома.

Чтобы получить реальную отдачу от панелей и обеспечить среднестатистическую семью нужным количеством энергии, необходимо отвести 15-20 м2 площади кровли под солнечный генератор

Для европейской части государств СНГ показатели несколько иные. Профессионалы рекомендуют начинать со стационарного угла наклона 50-60⁰, а в мобильных конструкциях в зимнее время года размещать батареи под углом 70⁰ к горизонту.

Летом измените положение и наклоните фотоэлементы на угол 30⁰.

Установив панели генератора на трековую систему, оснащенную возможностью автоматического слежения за солнцем, можно повысить эффективность отдачи на 50%. Модуль самостоятельно определит интенсивность лучей и будет настраиваться на максимальную освещенность от рассвета до заката

Непосредственно перед монтажом крышу дополнительно укрепляют и оснащают специальными прочными опорами, так как не каждая конструкция способна выдержать полный вес оборудования по преобразованию солнечной энергии.

 

Чтобы безопасно и надежно установить солнечный генератор на крыше, стоит купить специальные крепления. Они производятся отдельно для каждого типа кровли и всегда есть в продаже. При монтаже между панелями и кровлей необходимо оставлять зазор для полного доступа воздуха и надлежащей вентиляции солнцезащитных элементов

В некоторых случаях под крышу укладывают армированные стропила, предохраняющие крышу от обрушения, потенциально из-за повышенной нагрузки, которая значительно возрастает в зимнее время года, когда на поверхности кровли скапливается снег.

Для запуска солнечной системы нужны аккумуляторы, инвертор и контроллер заряда. О правилах выбора юнитов и включения их в цепочку вы узнаете из рекомендованных нами статей.

Завершающий этап работы

Если проверка показала, что аккумулятор полностью исправен, его герметизируют специальным силиконовым герметиком или более дорогим и прочным эпоксидным компаундом.

Работа предполагает два способа исполнения:

  1. Полное заполнение – когда вся поверхность покрыта герметичным составом.
  2. Частичная обработка – когда герметик наносится только на крайние элементы и пустое пространство между элементами.

Первый вариант считается более надежным и дает системе полную защиту от внешних факторов. Фотоэлементы четко зафиксированы и функционируют правильно с максимальной эффективностью.

Для приклеивания фотоэлементов внутри коробки желательно использовать морозостойкий герметик, выдерживающий резкие перепады температур и низкие отрицательные показатели

Когда заполнение завершено, герметику дают «схватиться». Затем накройте прозрачным элементом и плотно прижмите к пластинам.

Для обеспечения дополнительной защиты и амортизации некоторые мастера рекомендуют прокладывать между поверхностью силиконовой доски и тыльной стороной каркаса плотный поролон. Это сделает конструкцию более прочной и защитит хрупкие фотоэлементы от лишней нагрузки

Затем на поверхность помещается груз, который воздействует на слои и выталкивает из них пузырьки воздуха. Готовый генератор снова тестируется и окончательно собирается на заранее подготовленном месте.

Оцените статью
Блог об электричестве
Adblock
detector