„Pasidaryk pats“ saulės generatorius: instrukcijos, kaip sukurti alternatyvų energijos šaltinį

Alternatyvūs energijos šaltiniai, leidžiantys aprūpinti gyvenamąjį plotą reikiamo tūrio šiluma ir elektra, nėra pigus „malonumas“, reikalaujantis didelių finansinių išlaidų įsigijimui, įrengimui ir įrengimui.

Saulės generatoriaus gaminimas savo rankomis yra daug pigesnis ir daugelio namų meistrų galimybės. Pažvelkime į instrukcijas, kuriose aiškiai aprašyti visi gamybos proceso niuansai.

Kaip veikia saulės energijos generatorius?

Saulės generatorius yra fotovoltinių puslaidininkinių elementų kompleksas, kuris tiesiogiai konvertuojamas saulės energija prie elektrinio.

Kai spindulių sukuriami šviesos kvantai patenka į fotografinę plokštę, jie išmuša elektroną iš galutinės darbinio elemento atominės orbitos. Šis efektas sukuria daug laisvųjų elektronų, kurie sudaro nuolatinį elektros srovės srautą.

Įrengiant saulės generatorių savo rankomis visai nebūtina iš karto surinkti didelio, didelio masto komplekso. Galite pradėti nuo mažo vieneto ir, jei reikia, ateityje padidinti garsumą

Kaip aktyvioji medžiaga naudojamas silicis.Jis yra labai efektyvus ir užtikrina 20% fotovoltinės konversijos efektyvumą normaliai veikiant ir iki 25% palankiomis sąlygomis.

Dėl ryškaus silicio fotoelementų efektyvumo jų pagrindu sukurti generatoriai garantuoja didelę našumą esant santykinai mažam tūriui. Vieno metro galia sukuria 125 W per valandą, o tai laikomas labai įspūdingu rezultatu.

Ant vienos silicio plokštelės pusės padengiama plona pasyvių cheminių elementų – boro arba fosforo – danga. Būtent ant šio paviršiaus dėl intensyvaus saulės spindulių poveikio vyksta aktyvus elektronų išsiskyrimas. Fosforo plėvelė juos saugiai laiko vienoje vietoje ir neleidžia išskristi.

Ant pačios darbinės plokštės yra metaliniai „takeliai“. Ant jų pastatyti laisvieji elektronai, taip sukuriamas tvarkingas judėjimas, tai yra elektros srovė.

Vieninteliai plokštelių trūkumai yra paties silicio valymo proceso sudėtingumas ir kaina, o siekiant išvengti šių problemų, jie aktyviai ieško alternatyvų galio, kadmio, indžio ir įvairių vario junginių pavidalu. Tačiau kol kas tikrų konkurentų silicio elementams nėra.

Lengviausias būdas sukurti saulės energijos keitiklį į elektrą – nusipirkti gatavą saulės bateriją ir sumontuoti ją ant namo ar garažo stogo:

Ko tau reikia darbui?

Generatoriaus, kurį sudaro komplektas, gamybai saulės elementai, reikalingi šie įrankiai ir medžiagos:

• saulės šviesos pavertimo energija moduliai;
• aliuminio kampai;
• medinės juostos;
• medžio drožlių plokštės lakštai;
• permatomas elementas (stiklas, organinis stiklas, organinis stiklas, polikarbonatas), skirtas apsaugoti silicio plokšteles;
• savisriegiai ir skirtingų dydžių varžtai;
• tanki 1,5-2,5 mm storio putų guma;
• aukštos kokybės sandariklis;
• diodai, gnybtai ir laidai;
• atsuktuvas arba atsuktuvų rinkinys;
• lituoklis;
• medžio ir metalo pjūklas (arba šlifuoklis).

Reikalingų medžiagų kiekis tiesiogiai priklausys nuo planuojamo generatoriaus dydžio. Didelio masto darbai pareikalaus papildomų išlaidų, tačiau bet kokiu atveju tai bus pigiau nei įsigytas modulis.

Silicio plokštelių apsauginis pagrindas gali būti pagamintas iš stiklo, organinio stiklo, polikarbonato arba organinio stiklo. Pirmosios trys medžiagos sukuria minimalius konvertuotos energijos nuostolius, tačiau ketvirtoji spindulius perduoda daug blogiau ir žymiai sumažina viso komplekso efektyvumą.

Galutiniam surinkto įrenginio bandymui naudojamas ampermetras. Tai leidžia įrašyti tikrąjį įrenginio efektyvumą ir padeda nustatyti tikrąją produkciją.

Fotokonverterio tipo pasirinkimas

Saulės generatoriaus kūrimo savo rankomis veikla prasideda nuo fotovoltinio silicio keitiklio tipo pasirinkimo.

Šie komponentai būna trijų tipų:

• amorfinis;
• monokristalinis;
• polikristalinis.

Kiekvienas variantas turi savo privalumų ir trūkumų, o pasirinkimas bet kurio iš jų naudai daromas atsižvelgiant į lėšų sumą, skirtą visiems sistemos komponentams įsigyti.

Amorfinių veislių ypatybės

Amorfiniai moduliai susideda ne iš kristalinio silicio, o iš jo darinių (silano arba vandenilio silicio). Purškiant vakuume, jie plonu sluoksniu užtepami ant kokybiškos metalinės folijos, stiklo ar plastiko.

Gatavi gaminiai turi išblukusią, neryškų pilką atspalvį. Paviršiuje nėra matomų silicio kristalų. Pagrindinis privalumas lanksčios saulės baterijos Kaina laikoma prieinama, tačiau jų efektyvumas yra labai mažas ir svyruoja nuo 6-10%.

Amorfiniai saulės elementai, pagaminti iš silicio, turi didesnį lankstumą, pasižymi dideliu optinės sugerties lygiu (20 kartų didesne nei monokristaliniai arba polikristaliniai analogai) ir žymiai efektyviau veikia debesuotu oru.

Polikristalinių tipų specifika

Polikristalinis saulės elementai susidaro palaipsniui labai lėtai aušinant silicio lydalą. Gauti gaminiai išsiskiria sodria mėlyna spalva, paviršius turi aiškiai apibrėžtą šerkšno raštą primenantį raštą, o efektyvumas yra apie 14–18%.

Didesnį efektyvumą stabdo medžiagos viduje esančios vietos, atskirtos nuo bendros struktūros granuliuotomis ribomis.

Polikristaliniai saulės elementai veikia tik 10 metų, tačiau per tą laiką jų efektyvumas nesumažėja. Tačiau norint montuoti gaminius į vieną kompleksą, reikia naudoti tvirtą, tvirtą pagrindą, nes lakštai yra gana standūs ir reikalauja tvirtos, patikimos atramos.

Monokratiškų variantų charakteristikos

Monokristaliniai moduliai pasižymi tankia tamsia spalva ir susideda iš kietų silicio kristalų. Jų efektyvumas viršija kitų elementų efektyvumą ir siekia 18-22% (palankiomis sąlygomis - iki 25%).

Kitas privalumas – įspūdingas tarnavimo laikas – gamintojų teigimu, virš 25 metų.Tačiau ilgai naudojant pavienių kristalų efektyvumas mažėja ir po 10-12 metų fotogrąža yra ne didesnė kaip 13-17%.

Monokristaliniai moduliai yra žymiai brangesni nei kitų tipų įranga. Jie gaminami pjaunant dirbtinai išaugintus silicio kristalus

Norėdami savo rankomis sukurti saulės generatorių namuose, daugiausia imatės įvairaus dydžio polikristalinių ir monokristalinių plokščių. Jie perkami iš populiarių internetinių parduotuvių, įskaitant eBay ar Aliexpress.

Dėl to, kad fotoelementai yra vertinami gana aukštai, daugelis tiekėjų klientams siūlo B grupės gaminius, tai yra fragmentus, tinkamus pilnam naudojimui su nedideliu defektu. Jų savikaina nuo standartinės skiriasi 40-60%, todėl generatoriaus surinkimas kainuoja protingą kainą, kuri nėra per brangi.

Kaip padaryti rėmą lėkštėms?

Būsimo generatoriaus rėmui pagaminti naudojamos tvirtos medinės lentjuostės arba aliuminio kampai. Medinė versija laikoma mažiau praktiška, nes medžiaga reikalauja papildomo apdorojimo, kad būtų išvengta vėlesnio puvimo ir laminavimo.

Kad medinis karkasas atlaikytų eksploatacinę apkrovą ir po pirmojo lietaus nesupūtų, jis turi būti impregnuotas specialia kompozicija, saugančia medieną nuo drėgmės.

Aliuminis pasižymi daug patrauklesnėmis fizinėmis savybėmis ir dėl savo lengvumo nesukelia nereikalingo streso stogui ar kitai laikančiajai konstrukcijai, kurioje planuojama montuoti įrenginį.

Be to, dėl antikorozinės dangos metalas nerūdija, nepūva, nesugeria drėgmės ir lengvai atlaiko bet kokių agresyvių atmosferos apraiškų poveikį.

Norėdami sukurti rėmo konstrukciją iš aliuminio kampų, pirmiausia nustatykite būsimos plokštės dydį. Standartinėje versijoje vienam blokui naudojami 36 fotoelementai, kurių matmenys 81 mm x 150 mm.

Norint tinkamai veikti, tarp fragmentų paliekamas mažas tarpas (apie 3-5 mm). Ši erdvė leidžia atsižvelgti į pagrindinių atmosferos apraiškų veikiamos bazės parametrų pokyčius. Dėl to bendras ruošinio dydis yra 83 mm x 690 mm, o rėmo kampo plotis 35 mm.

Silicio plokštelės, dedamos į aliuminio profilio rėmą, atrodo beveik kaip gamyklos gaminiai. Patvarus ir tvirtas rėmas suteikia sistemai nepriekaištingą sandarumą ir suteikia visai konstrukcijai aukšto lygio standumo

Nustačius matmenis, reikiami fragmentai išpjaunami iš kampų ir surenkami į rėmus, naudojant tvirtinimo detales. Ant vidinio konstrukcijos paviršiaus užtepamas silikono sandariklio sluoksnis, įsitikinant, kad nėra tarpų ar tuštumų.

Nuo to priklauso sumontuotos konstrukcijos vientisumas, tvirtumas ir ilgaamžiškumas. Ant viršaus uždedama apsauginė skaidri medžiaga (stiklas su neatspindinčia danga, organinis stiklas arba polikarbonatas su specialiais parametrais) ir tvirtai pritvirtinama apkaustais (1 trumpoje ir 2 ilgoje rėmo dalyje ir 4 korpuso kampuose).

Darbui naudokite atsuktuvą ir tinkamo skersmens varžtus. Pabaigoje skaidrus paviršius kruopščiai nuvalomas nuo dulkių ir smulkių šiukšlių.

Skaidraus elemento pasirinkimas

Pagrindiniai kriterijai renkantis skaidrų elementą generatoriaus kūrimui:

• gebėjimas sugerti infraraudonąją spinduliuotę;
• saulės šviesos lūžio lygis.

Kuo mažesnis lūžio rodiklis, tuo didesnį efektyvumą parodys silicio plokštelės. Plexiglas ir organinis stiklas turi mažiausią šviesos atspindžio koeficientą. Polikarbonatas taip pat toli gražu nėra geriausias.

Kuriant namo saulės kolektorių sistemų karkasines konstrukcijas, esant galimybei, rekomenduojama naudoti neatspindintį skaidrų stiklą arba specialų polikarbonato tipą su antikondensacine danga, užtikrinančia reikiamą šiluminės apsaugos lygį.

Geriausias IR spinduliuotės sugerties charakteristikas pasižymi patvarus šilumą sugeriantis organinis stiklas ir stiklas su IR sugerties parinktimi. Paprasto stiklo atveju šie skaičiai yra žymiai mažesni. IR sugerties efektyvumas lemia, ar silicio plokštelės darbo metu įkais, ar ne.

Jei šildymas yra minimalus, fotoelementai tarnaus ilgai ir užtikrins stabilų našumą. Plokščių perkaitimas sukels veikimo sutrikimus ir greitą atskirų sistemos dalių ar viso komplekso gedimą.

Silicio fotoelementų montavimas

Prieš pat montavimą apsauginis stiklas, įdėtas į aliuminio rėmus, gerai nuvalomas nuo dulkių ir nuriebalinamas alkoholio turinčia kompozicija.

Įsigyti fotoelementai tolygiai dedami ant žymėjimo pagrindo 3-5 milimetrų atstumu vienas nuo kito ir pažymimi bendros konstrukcijos kampai. Tada jie pradeda lituoti elementus - svarbiausią ir daug darbo reikalaujančią generatoriaus surinkimo darbo dalį.

Generatoriaus veikimo elementų litavimas atliekamas pagal schemą, kurioje „+“ yra takeliai išorėje, o „-“ yra kanalai, esantys apatinėje plokštės pusėje.

Norėdami teisingai prijungti kontaktus, pirmiausia užtepkite fliusą (litavimo rūgštį) ir lituokite, o tada apdorokite juos griežta seka iš viršaus į apačią. Pabaigoje visos eilutės yra sujungtos viena su kita.

Kitas žingsnis yra fotoelementų klijavimas. Norėdami tai padaryti, į kiekvienos silicio plokštelės centrą įspaudžiamas šiek tiek sandariklio, gautos elementų grandinės apverčiamos išorine puse į viršų ir dedamos griežtai laikantis anksčiau pateiktų ženklų.

Švelniai paspauskite plokštes rankomis, pritvirtindami jas tinkamoje vietoje. Jie elgiasi labai atsargiai, stengdamiesi nepažeisti ir nesulenkti medžiagos.

Išilgai kraštų esančių fotoelementų kontaktai išvedami į atskirą magistralę (platų sidabrinį laidininką), kaip „+“ ir „-“. Be to, komplekse įrengtas blokavimo diodas. Prisijungus prie kontaktų, jis neleidžia akumuliatoriams išsikrauti per rėmo konstrukciją naktį.

Apatinėje rėmo dalyje grąžtu daromos skylės, per kurias išvedami laidai. Kad jie nesusmuktų, naudokite silikoninį sandariklį.

Ši nuotraukų galerija supažindins su saulės kolektorių surinkimo iš 60 elementų žingsniais:

Dabar litavimo būdu surinktus saulės elementus reikia pritvirtinti prie pagrindo. Galima klijuoti prie faneros ir uždengti stiklu. Tačiau pavyzdyje pirmiausia klijuojama prie stiklo:

Kad akumuliatorius, skirtas kaupti įkrovą, nesugertų fotoelementų generuojamos energijos, jo saulės baterija yra prijungta per strypinį diodą:

Pavyzdyje parodytą mini saulės stotį surenkame pagal nuotraukoje parodytą schemą. Jungimui naudojame laidą, kurio vario laidininko skerspjūvis yra 1 m²

Ši mini elektrinė gali generuoti iki 15 V. Reikia pažymėti, kad maksimalus našumas bus stebimas tik saulėtomis, be debesų dienomis. Esant debesuotam orui, įrenginys generuos žymiai mažiau energijos arba visai negeneruos. Todėl akumuliatorius jai parenkamas taip, kad rezervo užtektų bent parai.

Kaip patikrinti įdiegtą įrenginį?

Prieš galutinai sandarinant surinktą generatorių, jį reikia išbandyti, kad būtų galima nustatyti galimus gedimus litavimo proceso metu. Pats protingiausias variantas yra patikrinti kiekvieną lituotą eilutę atskirai. Taip iš karto paaiškės, kur kontaktai yra prastai prijungti ir juos reikia apdoroti iš naujo.

Norėdami atlikti bandymą, naudokite buitinį ampermetrą. Matavimas atliekamas be debesų saulėtą dieną pietų metu (nuo 13 iki 15 val.). Konstrukcija statoma kieme ir įrengiama atitinkamu pasvirimo kampu.

Buitinis ampermetras padeda išmatuoti tikrąją srovę. Remiantis jo rodmenimis, galima nustatyti sumontuotos saulės sistemos veikimo lygį ir nustatyti silicio fotoelementų prijungimo sekos pažeidimus.

Prie saulės baterijos išėjimo kontaktų prijungiamas ampermetras ir išmatuojama trumpojo jungimo srovė. Jei prietaisas rodo aukštesnius nei 4,5 A rezultatus, sistema yra visiškai teisinga ir visos jungtys yra lituojamos aiškiai ir teisingai.

Mažesni duomenys, kurie rodomi testerio ekrane, rodo pažeidimus, kuriuos reikia sekti ir iš naujo lituoti. Tradiciškai „pasidaryk pats“ saulės generatoriai iš fotoelementų su nedideliu defektu (B grupė) bandymo metu rodo nuo 5 iki 10 amperų.

Gamykloje pagaminti vienetai rodo 10-20% didesnius duomenis. Tai paaiškinama tuo, kad gamyboje naudojamos A grupės silicio plokštelės, kurios neturi jokių konstrukcijos defektų.

Paskutinis darbo etapas

Jei bandymas rodo, kad akumuliatorius pilnai veikia, jis sandarinamas specialiu silikoniniu sandarikliu arba brangesniu ir patvaresniu epoksidiniu mišiniu.

Darbas apima du jo atlikimo būdus:

1. Pilnas užpildymas – kai visas paviršius padengiamas sandarinimo mišiniu.
2. Dalinis apdorojimas – kai sandariklis tepamas tik ant išorinių elementų ir tuščios erdvės tarp elementų.

Pirmasis variantas laikomas patikimesniu ir užtikrina visišką sistemos apsaugą nuo išorinių veiksnių. Fotoelementai yra aiškiai pritvirtinti savo vietoje ir veikia tinkamai, maksimaliai efektyviai.

Fotoelementų sandarinimui korpuso viduje patartina naudoti šalčiui atsparų sandariklį, kuris atlaikytų staigius temperatūros pokyčius ir žemą minusinę temperatūrą.

Užpildžius sandarikliui leidžiama „susistingti“. Tada jie uždengia jį permatomu elementu ir stipriai prispaudžia prie plokštelių.

Siekiant užtikrinti papildomą apsaugą ir amortizaciją, kai kurie meistrai rekomenduoja tarp silicio plokštės paviršiaus ir rėmo užpakalinės dalies įdėti tankią putų gumą. Tai padarys konstrukciją vientisesnę ir apsaugos trapius fotoelementus nuo nereikalingos apkrovos.

Tada ant paviršiaus uždedamas svarelis, kuris veikia sluoksnius ir išspaudžia iš jų oro burbuliukus. Pagamintas generatorius dar kartą išbandomas ir galiausiai sumontuojamas iš anksto paruoštoje vietoje.

Kur ir kaip pastatyti generatorių?

Vieta saulės generatoriaus montavimui parenkama itin kruopščiai ir neskubant. Šviesą priimančios plokštės turi būti dedamos kampu, kad spinduliai „nekristų“ statmenai paviršiui, o atrodytų tvarkingai „tekėtų“ palei jį.

Idealiu atveju konstrukcija yra išdėstyta taip, kad prireikus būtų galima reguliuoti pasvirimo kampą, tokiu būdu „pagaunant“ maksimalų saulės kiekį.

Visiškai priimtina įrengti saulės sistemą iš saulės elementai ant žemės, tačiau dažniausiai pastatymui pasirenkamas namo stogas arba ūkinės patalpos, būtent ta jo dalis, kuri atsukta į labiausiai pašventintą, daugiausia į pietinę sklypo pusę.

Labai svarbu, kad šalia nebūtų aukštų pastatų ar galingų, plintančių medžių. Būdami arti, jie sukuria šešėlį ir trukdo visiškai veikti įrenginiui.

Kad saulės energijos įrenginiai veiktų gerai, jie turi būti švarūs ir tvarkingi. Ant gaudymo skydo paviršiaus susidaręs nešvarumų sluoksnis sumažina efektyvumą 10%, o prilipęs sniegas visiškai išjungia įrenginį.Todėl reguliari priežiūra yra būtina ir padeda išlaikyti nepriekaištingą modulių būklę.

Vidutinis stogo nuolydžio lygis montuojant saulės generatorių laikomas 45⁰. Naudojant šį išdėstymą, fotoelementai labai efektyviai sugeria saulės srautą ir pagamina reikiamą energijos kiekį tinkamam namo funkcionavimui.

Norint gauti realią grąžą iš plokščių ir aprūpinti vidutinę šeimą reikiamu energijos kiekiu, saulės generatoriui teks užimti 15-20 kv.m stogo paviršiaus.

NVS šalių europinei daliai galioja kiek kitokie rodikliai. Profesionalai rekomenduoja kaip pagrindą naudoti stacionarų 50-60⁰ pasvirimo kampą, o žiemos sezono metu kilnojamose konstrukcijose baterijas statyti 70⁰ kampu horizonto atžvilgiu.

Vasarą pakeiskite padėtį ir pakreipkite fotoelementus 30⁰ kampu.

Sumontavę generatoriaus plokštes ant bėgių sistemos su automatine saulės sekimo parinktimi, galite padidinti išėjimo efektyvumą 50%. Modulis savarankiškai aptiks spindulių intensyvumą ir prisitaikys prie maksimalaus apšvietimo nuo aušros iki saulėlydžio

Prieš pat montavimą stogas papildomai sutvirtintas ir aprūpintas specialiomis tvirtomis atramomis, nes ne kiekviena konstrukcija gali atlaikyti visą saulės energijos konvertavimo įrangos svorį.

Norint patikimai ir tvirtai sumontuoti saulės generatorių ant stogo, verta įsigyti specialius tvirtinimo elementus. Jie gaminami atskirai kiekvienam stogo dangos tipui ir visada parduodami.Montuojant tarp plokščių ir stogo būtina palikti tarpą visiškam oro patekimui ir teisingam saulę sugeriančių elementų vėdinimui

Kai kuriais atvejais po stogu dedamos sustiprintos gegnės, kad apsaugotų stogą nuo griūties, galimai dėl padidėjusios apkrovos, kuri žiemos sezonu, kai ant stogo dangos paviršiaus kaupiasi sniegas, gerokai padidėja.

Norėdami pradėti eksploatuoti saulės sistemą, jums reikės baterijos, keitiklis ir įkrovimo valdiklis. Apie įrenginių pasirinkimo taisykles ir jų įtraukimą į grandinę sužinosite iš mūsų rekomenduojamų straipsnių.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Litavimo fotoelementų savybės ir niuansai, norint savo rankomis pasigaminti efektyvų saulės energijos generatorių namuose. Užuominos ir patarimai amatininkams, įdomios idėjos ir asmeninė patirtis.

Kaip tinkamai išbandyti fotoelementą ir išmatuoti pagrindinius jo parametrus. Ši informacija bus naudinga vėliau apskaičiuojant tikslų plokščių skaičių, reikalingą visapusiškam sistemos veikimui.

Išsamus saulės baterijos, skirtos generatoriui namuose, surinkimo proceso aprašymas. Eksploatacijos taisyklės, pradedant nuo reikalingų elementų įsigijimo ir baigiant bendru pagaminto prietaiso patikrinimu.

Žinant apie saulės generatorių struktūrą, surinkti juos namuose nebus sunku. Žinoma, darbas pareikalaus atidumo, tikslumo ir kruopštumo, tačiau rezultatas pateisins visas finansines ir darbo sąnaudas. Pabaigtas blokas pilnai aprūpins pastatą šiluma ir elektra, sukurdamas reikiamą komforto lygį gyventojams.

Nėra prasmės iš karto imtis didelio projekto.Pradžioje prasminga išbandyti savo jėgas surenkant nedidelį įrenginį, o tada, visiškai įvaldę visus proceso niuansus, pradėti kurti galingesnį ir didesnio masto įrenginį.

Kokį mini elektrinės statybos būdą pasirinkote vasarnamiui sutvarkyti? Žemiau esančiame bloke rašykite komentarus, dalinkitės naudinga informacija ir nuotraukomis straipsnio tema. Užduokite klausimus apie ginčytinus ar neaiškius dalykus.