Instrumenti

Sončne celice DIY

Eden najbolj praktičnih virov alternativne energije je sončna baterija. Sposoben je shranjevati in pretvoriti svetlobo v električno energijo tudi v oblačnih razmerah. Vendar pa njegovi stroški domačemu potrošniku ne omogočajo preklopa na neodvisen vir napajanja. Rešitev je domača sončna baterija.

Kazalo:

Naprava s sončnimi celicami

Kar zadeva sončno baterijo, je zelo primerna, stavek “vse genialno” je preprost. Naprava je sestavljena iz dveh elementov:

  • bloki pretvornikov;
  • ohišje baterije.

Vse ostalo so stiki, mikro vezja in dodatni pripomočki, ki so potrebni samo za povečanje funkcionalnosti sončne baterije..

Blok pretvornika je silicijeva rezina, ki je izdelana po monokristalnih ali polikristalnih metodah. Prva možnost je učinkovitejša, druga je cenejša.

Ohišje baterije je običajno narejeno iz plastike. To je navadna plošča, na katero so pritrjeni bloki pretvornika..

Shema ožičenja sončne baterije

Pravilna povezava pretvorniških blokov je glavno jamstvo za uspešno delovanje solarne baterije. Z vzporedno povezavo tok narašča, s serijsko povezavo napetost. Da bi bila oba parametra največja, uporabite vzporedno serijsko povezavo..

Diode, ena za vsako četrtino fotocelice, ščitijo pred pregrevanjem in izgorevanjem kontaktov pri preobremenitvah. Če ni diod, potem pretvornik ne bo deloval po prvem dežju.

Ker napetost in tok na sončni bateriji ne ustrezata parametrom gospodinjskih aparatov, je treba akumulirati in prerazporediti električno energijo. V ta namen sta povezani dve bateriji. Prva je kumulativna, druga je rezervna.

Prisotnost dveh baterij je razložena z dejstvom, da je polnjenje dovolj hitro v lepem sončnem vremenu, zato je treba odvečno energijo nekam odložiti. Proces spremlja poseben krmilnik, narejen po principu reostata. Ko dosežemo 80-90% napolnjenosti glavne baterije, krmilnik preklopi na dodatno napajanje.

Pomembno: načelo delovanja je površno opisano, saj ustvarjanje domače sončne baterije ni pomembno.

Načelo delovanja sončnih celic: kako deluje

Pretvorniki ali fotocelice so silikonske rezine. Silicij ali silicij je morski pesek, bolje rečeno, ta snov se po kemijski sestavi najbolj ujema s čistim silicijem. Pesek ima enako atomsko mrežo kot diamant. Krhkost materiala je povezana z daljšo razdaljo med atomi. Prav ta podobnost je omogočila znatno znižanje stroškov tehnologije za proizvodnjo sončnih kolektorjev in njeno zagon na tekočem traku..

V svoji čisti obliki je silicij polprevodnik, zato kristalizira. Polikristale je lažje izdelati, vendar imajo bistveno več obrazov, zaradi česar se elektroni ne morejo premikati v ravni črti. Monokristal zagotavlja pravokotno translacijsko gibanje delcev. Poleg tega se električna prevodnost poveča z dodajanjem atomov arzena ali fosforja v kristalno rešetko..

Druga zanimiva lastnost silicija je, da je neviden za infrardeče sevanje. Tako sončne celice absorbirajo le uporaben del sončnega spektra..

Pretvorba svetlobe poteka po naslednjem principu:

  • sončna energija zadene silicijeve rezine;
  • segrejejo in sproščajo elektrone;
  • elektroni se začnejo aktivno premikati s plošč vzdolž prevodnikov;
  • vodniki napolnijo baterijo.

Zasnova sončnih celic

Če se premaknemo iz teorije v prakso, je treba najprej opraviti izračune in določiti število blokov pretvornika. Če želite to narediti, morate določiti moč sončne svetlobe. Na vhodu v ozračje znaša približno 1300 W / m², vendar v bližini tal, zlasti v oblačnem vremenu, le redko preseže 200 W / m², medtem ko je treba razumeti, da je približno 40% spektra neuporabno infrardeče sevanje, tj dejanska moč je le 120 W / m². V sončnem vremenu, ko je sonce v zenitu, se moč dvigne na 500-600 W / m2, vendar se ne splača položiti tako visokih stopenj, zato bomo šteli najmanj.

Intenzivno sončno sevanje skozi vse leto v povprečju traja 9 ur. Zato sončna baterija s površino 1 m² proizvede 120 * 9 = 1 kW električne energije na dan. V tem primeru je treba upoštevati tudi učinkovitost, največja je 25%. Tako lahko iz solarne baterije s površino 1 m² na dan dobimo približno 0,3 kW električne energije. Če je vreme sončno, potem približno 0,6 kW.

Nato morate izračunati količino porabljene energije na dan. To naredite tako, da prejšnje odčitke števca delite s 30. če je bil prejšnji mesec porabljen 300 kW, bo poraba na dan 10 kW na dan. Za popolno oskrbo takšne hiše z električno energijo bo potrebno približno 20 m² sončnih celic..

Pomembno: za kakovostno in neprekinjeno napajanje boste potrebovali drage sončne baterije. Ta okoliščina je razložena ne le z veliko zmogljivostjo, temveč tudi s stabilnostjo elektrolita na način konstantnega polnjenja-praznjenja..

Proizvodnja sončnih celic

Postopek samosestavljanja ne zahteva posebnih veščin in se nanaša na naslednja preprosta navodila:

1. Naredite podlago za fotocelice.

2. Pripravite podlago za škodljive okoljske dejavnike.

3. Pritrdite bloke pretvornika.

4. Bloke povežite z žicami.

5. Zaščitite fotocelice z namestitvijo steklenega pokrova.

6. Priključite izhod na baterijo.

Vsako od točk je treba podrobneje obravnavati, da kasneje ne bi prišlo do napak. Za podlago se na primer uporablja trda plastika ali les. Drugi materiali iz varnostnih razlogov strogo niso dovoljeni. Plastiko je lažje obdelati, vendar zaradi visokih temperatur hitro izgubi svoje lastnosti. Toplotno odporne spremembe so običajno dražje od lesa.

Lesena podlaga je iz navadnega vezanega lesa debeline najmanj 4 mm. Izrezana je podlaga, katere dimenzije so odvisne od števila in velikosti fotocelic. Ob robu podstavka je nameščena zaščitna zaščita ali stran. Ista stran mora biti po obodu vsake fotocelice. Bolje je, če je iz letvic ali masivnega lesa.

V nastalih kvadratih morate izvrtati luknje za kontakte. Odvisno od velikosti fotocelic je njihovo število 4, 6 ali 8. Za vrtanje je bolje uporabiti vrtalnik 6 ali 8 mm, da bo luknja dovolj velika in da stiki ne pridejo v stik z lesom . V idealnem primeru je zaželeno vsako luknjo obdelati s tekočo gumo ali bitumnom. To bo odpravilo možnost požara..

Nato je treba obdelovanec obdelati z zaščitnimi antiseptiki, premazati in pobarvati. Barva, kot lahko uganite, mora biti bela, da ne razprši sončne energije. Poleg tega je bolje, da ne uporabljate akrilnih barv, saj so pod vplivom neposredne sončne svetlobe dovzetne za propadanje..

Bloki pretvornika so pritrjeni na lepilo, vendar v tem primeru njihova ponovna uporaba ne bo mogoča, ali pa so vstavljeni v posebne zapahe. Če je velikost sončne baterije majhna, do 1 m², je dovoljeno pritrditi fotocelice brez dodatnega pritrjevanja..

Naslednji korak je povezovanje vseh stikov. To je mogoče storiti vzporedno ali zaporedno. Ker mešana shema predvideva prisotnost dodatne drage opreme in vpliva na dejansko učinkovitost precej posredno. Za povezavo stikov potrebujete spajkalnik in kakovostno spajkanje, bolje je, če je srebrno.

Nasvet: delo s solarnimi paneli je veliko bolj priročno, saj zagotavljajo večjo mobilnost.

Ko je konstrukcija pripravljena, jo je treba zaščititi pred vlago in umazanijo. Za to je primerno pleksi steklo, odporno na udarce. Namestitev sončnih kolektorjev predvideva minimalno udeležbo v procesu pretvorbe in akumulacije električne energije, zato ne smete prihraniti na zaščitni škatli. Način pritrditve – molekularno lepilo.

Nasvet: takšno lepilo je bolje kupiti v ozkoprofilnih specializiranih trgovinah, saj je v gradbenih hipermarketih skoraj nemogoče najti pravo molekularno lepilo, še bolj pa na trgu.

Baterija ima dva pola, zato je pomembno, da fotocelice povežete tako, da je polariteta enaka. V nasprotnem primeru bo sončna baterija izgorela..

Druga temeljna točka pri povezovanju sončnih kolektorjev je napetost. Izhodna napetost mora biti 30-40% višja od napetosti akumulatorja, sicer polnjenje ne bo delovalo. Ta okoliščina je glavna pomanjkljivost katere koli solarne baterije. Edina rešitev problema je namestitev transformatorja, ki bo izenačil napetost od akumulatorja do omrežja. Hkrati ne pozabite, da bo izgubljenih približno 30% električne energije..

Sistem sončnih celic

Opisano navodilo velja za eno sončno baterijo, vendar bo za oskrbo hiše z električno energijo potrebnih več takšnih izdelkov. Če želite ugotoviti, kako med seboj povezati posamezne sončne celice, morate najprej določiti vrstni red njihovega delovanja. Obstajata dve možnosti:

  • več baterij majhne kapacitete, ki napajajo tok transformatorja;
  • ena močna baterija.

Shema za povezovanje sončnih kolektorjev iz več baterij ima tudi svoje različice:

  • vsaka posamezna baterija napaja določeno napravo;
  • vse baterije prenašajo električno energijo v transformator, ki napaja hišo.

Prva možnost je boljša, saj vam omogoča, da zmanjšate obremenitev ene baterije. Za izvedbo takšne sheme sta sončna baterija in naprava priključeni neposredno na vir energije. Pri uporabi transformatorja je potrebno ustvariti stacionarno električno napeljavo. Ta možnost je bolj primerna za zmogljive baterije..

Uporaba v praksi

Glede na to, da se stroški novih fotocelic začnejo od 900 rubljev. kos, za sestavljanje ene baterije pa jih potrebujete vsaj 30, postane očitno, da je alternativna energija zelo drag užitek. Dokončen izhod bo nakup rabljenih sončnih celic. To bo zmanjšalo stroške vsaj za polovico..

Za izdelavo baterije s površino 1 m² s standardnimi fotocelicami je potrebno 60 kosov. silikonske rezine. Stroški ene baterije so 60 * 900 = 54.000 rubljev. Tisti. za popoln prehod na neodvisno napajanje boste morali vložiti več kot milijon rubljev.

Zaradi tako visokih stroškov se sončne celice uporabljajo le kot pomožno napajanje. Najpogostejša razsvetljava je na sončno energijo. In za to obstaja povsem logična razlaga..

Pri uporabi varčnih svetilk za 20 ali 40 V je dovolj, da sestavite majhno baterijo, katere cena skupaj z baterijo in dodatnimi materiali bo približno 30.000 rubljev. Ta baterija je več kot dovolj za osvetlitev ne samo v hiši, ampak tudi zunaj. Namesto standardnih stikal so nameščena stikala, ki reagirajo na svetlobo, ki samodejno vklopijo osvetlitev, ko se intenzivnost sončne svetlobe zmanjša. Bolje je, da v hišo namestite standardna stikala ali zatemnilnike..