Generador solar de bricolatge: instruccions per fer una font d'energia alternativa

Les fonts d'energia alternatives que permeten proporcionar un espai habitable amb calor i electricitat en el volum requerit no són un "plaer" barat que requereixi costos financers importants per a la compra, instal·lació i instal·lació.

Fer un generador solar amb les vostres pròpies mans és molt més barat i està dins de les capacitats de molts artesans domèstics. Vegem les instruccions, que descriuen clarament tots els matisos del procés de fabricació.

Com funciona un generador d'energia solar?

Un generador solar és un complex d'elements semiconductors fotovoltaics que es converteixen directament energia solar a elèctric.

Quan els quants de llum produïts pels raigs impacten contra la placa fotogràfica, eliminen un electró de l'òrbita atòmica final de l'element de treball. Aquest efecte crea molts electrons lliures, que formen un flux continu de corrent elèctric.

No és necessari muntar immediatament un complex gran i a gran escala quan instal·leu un generador solar amb les vostres pròpies mans. Podeu començar amb una petita unitat i, si cal, augmentar el volum en el futur

El silici s'utilitza com a material actiu.És altament eficient i proporciona una eficiència de conversió fotovoltaica del 20% en funcionament normal i fins al 25% en condicions favorables.

A causa de la pronunciada eficiència de les fotocèl·lules de silici, els generadors basats en elles garanteixen un alt rendiment amb un volum relativament petit. La potència d'una unitat que mesura 1 metre produeix 125 W per hora, que es considera un resultat molt impressionant.

S'aplica una fina capa d'elements químics passius -bor o fòsfor- a un costat de l'hòstia de silici. És en aquesta superfície on, com a conseqüència d'una intensa exposició a la llum solar, es produeix l'alliberament actiu d'electrons. La pel·lícula de fòsfor els manté de manera segura en un sol lloc i no els permet separar-se.

Hi ha "pistes" metàl·liques situades a la pròpia placa de treball. Sobre ells es construeixen electrons lliures, creant així un moviment ordenat, és a dir, corrent elèctric.

Els únics inconvenients de les hòsties inclouen la complexitat i el cost del procés de purificació del silici en si, i per evitar aquests problemes, estan explorant activament l'ús d'alternatives en forma de gal·li, cadmi, indi i diversos compostos de coure. Tanmateix, fins ara no hi ha competidors reals per als elements de silici.

La manera més senzilla de convertir un convertidor d'energia solar en electricitat és comprar una bateria solar ja feta i instal·lar-la al terrat d'una casa o garatge:

Què necessites per treballar?

Per a la fabricació d'un generador format per un kit panells solars, es requereixen les eines i materials següents:

• mòduls per convertir la llum solar en energia;
• cantonades d'alumini;
• llistons de fusta;
• làmines d'aglomerat;
• un element transparent (vidre, plexiglàs, plexiglàs, policarbonat) per crear protecció per a les hòsties de silici;
• cargols autorroscants i cargols de diferents mides;
• goma d'escuma densa de 1,5-2,5 mm de gruix;
• segellador d'alta qualitat;
• díodes, terminals i cables;
• tornavís o joc de tornavís;
• soldador;
• serra per a fusta i metall (o molinet).

El volum de materials necessaris dependrà directament de la mida prevista del generador. El treball a gran escala comportarà costos addicionals, però en qualsevol cas serà més econòmic que un mòdul comprat.

La base protectora per a hòsties de silici pot ser de vidre, plexiglàs, policarbonat o plexiglàs. Els tres primers materials creen una pèrdua mínima d'energia convertida, però el quart transmet els raigs molt pitjor i redueix significativament l'eficiència de tot el complex.

Per a la prova final de la unitat muntada, s'utilitza un amperímetre. Permet registrar l'eficiència real de la instal·lació i ajuda a determinar la sortida real.

Selecció del tipus de fotoconvertidor

Les activitats per crear un generador solar amb les vostres pròpies mans comencen amb l'elecció del tipus de convertidor de silici fotovoltaic.

Aquests components es presenten en tres tipus:

• amorf;
• monocristal·lí;
• policristalí.

Cada opció té els seus propis avantatges i desavantatges, i l'elecció a favor de qualsevol d'elles es fa en funció de la quantitat de fons assignada per a la compra de tots els components del sistema.

Característiques de les varietats amorfes

Els mòduls amorfs no estan formats per silici cristal·lí, sinó pels seus derivats (silà o silici hidrogen). Mitjançant la polvorització al buit, s'apliquen en una capa fina sobre paper metàl·lic, vidre o plàstic d'alta qualitat.

Els productes acabats tenen un to gris borrós i esvaït. No s'observen cristalls de silici visibles a la superfície. El principal avantatge plaques solars flexibles El preu es considera assequible, però, la seva eficiència és molt baixa i oscil·la entre el 6 i el 10%.

Les cèl·lules solars amorfes fetes de silici tenen una major flexibilitat, presenten alts nivells d'absorció òptica (20 vegades més grans que les contraparts monocristal·lines o policristalines) i funcionen de manera significativament més eficient en temps ennuvolat.

Especificacions dels tipus policristalins

Policristal·lí panells solars produït per un refredament gradual molt lent de la massa fosa de silici. Els productes resultants es distingeixen per un color blau ric, tenen una superfície amb un patró clarament definit que recorda un patró gelós i presenten una eficiència al voltant del 14-18%.

Un rendiment d'eficiència més alt es veu obstaculitzat per les àrees presents a l'interior del material, separades de l'estructura general per límits granulars.

Les cèl·lules solars policristalines funcionen només 10 anys, però durant aquest temps la seva eficiència no disminueix. Tanmateix, per instal·lar productes en un únic complex, s'ha d'utilitzar una base sòlida i sòlida, ja que les làmines són força rígides i requereixen un suport fort i fiable.

Característiques de les variants monocràtils

Els mòduls monocristal·lins es caracteritzen per un color fosc dens i consisteixen en cristalls sòlids de silici. La seva eficiència supera la d'altres elements i arriba al 18-22% (en condicions favorables - fins al 25%).

Un altre avantatge és la impressionant vida útil, segons els fabricants, més de 25 anys.Tanmateix, amb un ús prolongat, l'eficiència dels cristalls simples disminueix i després de 10-12 anys el fotoretorn no supera el 13-17%.

Els mòduls monocristal·lins són significativament més cars que altres tipus d'equips. Es produeixen serrant cristalls de silici cultivats artificialment

Per crear un generador solar a casa amb les vostres pròpies mans, utilitzeu principalment plaques policristal·lines i monocristal·lines de diferents mides. Es compren a botigues en línia populars, com eBay o Aliexpress.

A causa del fet que les fotocèl·lules es valoren bastant altament, molts proveïdors ofereixen als clients productes del grup B, és a dir, fragments aptes per al seu ús complet amb un lleu defecte. El seu cost difereix del preu estàndard en un 40-60%, de manera que muntar un generador costa un preu raonable que no és massa car.

Com fer un marc per a plaques?

Per fer el marc del futur generador, s'utilitzen llistons de fusta resistents o cantonades d'alumini. La versió de fusta es considera menys pràctica, ja que el material requereix un processament addicional per evitar la podridura i la delaminació posteriors.

Perquè el marc de fusta suporti la càrrega operativa i no es podrigui després de la primera pluja, s'ha d'impregnar amb una composició especial que protegeixi la fusta de la humitat.

L'alumini té unes característiques físiques molt més atractives i, per la seva lleugeresa, no posa tensions innecessàries a la coberta o altra estructura de suport on es preveu instal·lar la unitat.

A més, a causa del recobriment anticorrosió, el metall no s'oxida, no es podreix, no absorbeix la humitat i suporta fàcilment els efectes de qualsevol manifestació atmosfèrica agressiva.

Per crear una estructura de marc a partir de cantonades d'alumini, primer determineu la mida del panell futur. En la versió estàndard s'utilitzen 36 fotocèl·lules de 81 mm x 150 mm per bloc.

Per a un correcte funcionament posterior, es deixa un petit espai (uns 3-5 mm) entre els fragments. Aquest espai ens permet tenir en compte els canvis en els paràmetres bàsics de la base exposada a manifestacions atmosfèriques. Com a resultat, la mida total de la peça de treball és de 83 mm x 690 mm amb una amplada de cantonada de marc de 35 mm.

Les hòsties de silici col·locades en un marc de perfil d'alumini semblen gairebé productes fets a fàbrica. Un marc durador i resistent proporciona al sistema una estanquitat impecable i atorga a tota l'estructura un alt nivell de rigidesa

Després de determinar les dimensions, els fragments necessaris es tallen de les cantonades i es munten en marcs amb elements de fixació. S'aplica una capa de segellador de silicona a la superfície interior de l'estructura, assegurant-se que no hi hagi buits ni buits.

D'això depèn la integritat, la resistència i la durabilitat de l'estructura muntada. Es col·loca un material protector transparent a la part superior (vidre amb recobriment antireflectant, plexiglàs o policarbonat amb paràmetres especials) i es fixa de manera segura amb ferreteria (1 per part curta i 2 per part llarga del marc i 4 a les cantonades del cos).

Per treballar, utilitzeu un tornavís i cargols d'un diàmetre adequat. Al final, la superfície transparent es neteja acuradament de pols i petits residus.

Selecció d'un element transparent

Els principals criteris per triar un element transparent per crear un generador:

• capacitat d'absorbir la radiació infraroja;
• nivell de refracció de la llum solar.

Com més baix sigui l'índex de refracció, més gran serà l'eficiència que demostraran les hòsties de silici. El plexiglàs i el plexiglàs tenen el coeficient de reflexió de la llum més baix. El policarbonat també té molt lluny el millor rendiment.

Per crear estructures de marc per a sistemes solars domèstics, es recomana, si és possible, utilitzar vidre transparent antireflectant o un tipus especial de policarbonat amb un recobriment anticondensació que proporcioni el nivell de protecció tèrmica necessari.

Les millors característiques pel que fa a l'absorció de la radiació IR tenen plexiglàs i vidre d'absorció tèrmica duradors amb una opció d'absorció d'IR. Per al vidre normal, aquestes xifres són significativament més baixes. L'eficiència de l'absorció d'IR determina si les hòsties de silici s'escalfaran durant el funcionament o no.

Si l'escalfament és mínim, les fotocèl·lules duraran molt de temps i proporcionaran una sortida estable. El sobreescalfament de les plaques provocarà interrupcions en el funcionament i una ràpida fallada de parts individuals del sistema o de tot el complex.

Instal·lació de fotocèl·lules de silici

Immediatament abans de la instal·lació, el vidre protector col·locat en marcs d'alumini es neteja bé de pols i es desgreixa amb una composició que conté alcohol.

Les fotocèl·lules adquirides es col·loquen uniformement al substrat de marcatge a una distància de 3-5 mil·límetres entre si i les cantonades de l'estructura general estan marcades. A continuació, comencen a soldar els elements, la part més important i intensiva de mà d'obra del treball de muntatge del generador.

La soldadura dels elements operatius del generador es realitza segons un esquema en què "+" són les pistes a l'exterior i "-" són els canals situats a la part inferior de la placa.

Per connectar els contactes correctament, primer apliqueu flux (àcid de soldadura) i soldeu-los, i després processeu-los en una seqüència estricta de dalt a baix. Al final, totes les files estan connectades entre si.

El següent pas és enganxar les fotocèl·lules. Per fer-ho, s'aprima una mica de segellador al centre de cada hòstia de silici, les cadenes resultants d'elements es giren amb la part exterior cap amunt i es col·loquen d'acord estrictament amb les marques aplicades anteriorment.

Premeu suaument les plaques amb les mans, fixant-les al lloc correcte. Actuen amb molta cura, intentant no danyar ni doblegar el material.

Els contactes de les fotocèl·lules situades al llarg de les vores s'extreuen a un bus separat (conductor ample de plata), com "+" i "-". A més, el complex està equipat amb un díode de bloqueig. En connectar-se als contactes, evita que les bateries es descarreguin a través de l'estructura del marc durant la nit.

A la part inferior del marc, es fan forats amb un trepant a través del qual es treuen els cables. Per evitar que es caiguin, utilitzeu segellador de silicona.

La següent galeria de fotos us presentarà els passos per muntar un panell solar a partir de 60 elements:

Les cèl·lules solars muntades per soldadura ara s'han de fixar a la base. Es pot enganxar a fusta contraxapada i cobrir amb vidre. Tanmateix, a l'exemple, primer es fa encolat al vidre:

Per garantir que la bateria destinada a acumular càrrega no absorbeixi l'energia generada per les fotocèl·lules, la seva bateria solar es connecta mitjançant un díode Rod:

Muntem la mini estació solar que es mostra a l'exemple d'acord amb el diagrama que es mostra a la foto. Per a la connexió utilitzem un cable amb una secció de conductor de coure d'1 m²

Aquesta minicentral és capaç de generar fins a 15 V. Cal tenir en compte que el rendiment màxim s'observarà només en dies assolellats i sense núvols. En temps ennuvolat, el dispositiu generarà molt menys energia o no generarà en absolut. Per tant, la bateria es selecciona perquè la reserva sigui suficient per almenys un dia.

Com provar la unitat instal·lada?

Abans de segellar finalment el generador muntat, s'ha de provar per identificar possibles mal funcionaments durant el procés de soldadura. L'opció més raonable és comprovar cada fila soldada per separat. D'aquesta manera, es veurà immediatament clar on els contactes estan mal connectats i cal tornar-los a processar.

Per dur a terme la prova, utilitzeu un amperímetre domèstic. La mesura es realitza en un dia assolellat sense núvols a l'hora de dinar (de 13 a 15 h). L'estructura es col·loca al pati i s'instal·la amb l'angle d'inclinació adequat.

Un amperímetre domèstic ajuda a mesurar el corrent real. A partir de les seves lectures, és possible determinar el nivell de rendiment del sistema solar muntat i identificar violacions en la seqüència de connexió de les fotocèl·lules de silici.

Es connecta un amperímetre als contactes de sortida de la bateria solar i es mesura el corrent de curtcircuit. Si el dispositiu mostra resultats per sobre de 4,5 A, el sistema és completament correcte i totes les connexions estan soldades de manera clara i correcta.

Les dades més baixes que apareixen a la pantalla del provador indiquen infraccions que s'han de fer un seguiment i tornar a soldar. Tradicionalment, els generadors solars de bricolatge de fotocèl·lules amb un defecte lleu (grup B) mostren xifres de 5 a 10 amperes a la prova.

Les unitats produïdes en fàbrica mostren dades un 10-20% més grans. Això s'explica pel fet que la producció utilitza hòsties de silici del grup A, que no presenten cap defecte en l'estructura.

Fase final del treball

Si la prova mostra que la bateria és totalment funcional, es segella amb un segellador especial de silicona o un compost epoxi més car i durador.

El treball inclou dues maneres de fer-ho:

1. Ompliment complet - quan tota la superfície està coberta amb un compost de segellat.
2. Tractament parcial: quan el segellador s'aplica només als elements exteriors i l'espai buit entre els elements.

La primera opció es considera més fiable i proporciona al sistema una protecció completa contra factors externs. Les fotocèl·lules estan clarament fixades al seu lloc i funcionen correctament amb la màxima eficiència.

Per segellar les fotocèl·lules a l'interior de la carcassa, s'aconsella utilitzar un segellador resistent a les gelades que suporti els canvis bruscos de temperatura i les baixes temperatures sota zero.

Quan s'ha completat l'ompliment, el segellador es deixa "establir". A continuació, el cobreixen amb un element transparent i el pressionen fort contra les plaques.

Per tal de proporcionar protecció i absorció de cops addicionals, alguns artesans recomanen col·locar goma d'escuma densa entre la superfície de la llosa de silici i la part posterior del marc. Això farà que l'estructura sigui més integral i protegirà les fotocèl·lules fràgils de càrregues innecessàries.

A continuació, es col·loca un pes a la superfície, que actua sobre les capes i n'extreu les bombolles d'aire. El generador acabat es prova de nou i finalment s'instal·la en un lloc prèviament preparat.

On i com col·locar el generador?

La ubicació per instal·lar el generador solar s'escull amb molta cura i sense presses. Les plaques que reben la llum s'han de col·locar en un angle de manera que els raigs no "caiguin" perpendicularment a la superfície, sinó que semblin "fluir" amb cura al llarg d'ella.

L'ideal és que l'estructura es col·loqui de manera que sigui possible, si cal, ajustar l'angle d'inclinació, d'aquesta manera, "captant" la màxima quantitat de sol.

És bastant acceptable instal·lar un sistema solar des panells solars a terra, però la majoria de les vegades s'escull el sostre d'una casa o safareig per a la col·locació, és a dir, aquella part d'aquesta que dóna al costat més consagrada, principalment sud del solar.

És molt important que no hi hagi edificis alts o arbres potents i estesos a prop. En estar a prop, creen una ombra i interfereixen amb el funcionament complet de la unitat.

Perquè les instal·lacions solars funcionin bé, s'han de mantenir netes i ordenades. Una capa de brutícia formada a la superfície del panell de captura redueix l'eficiència en un 10% i la neu adherida tanca completament la unitat.Per tant, el manteniment regular és imprescindible i ajuda a mantenir els mòduls en perfecte estat de funcionament.

Es considera que el nivell mitjà de pendent del sostre per a la instal·lació d'un generador solar és del 45⁰. Amb aquesta disposició, les fotocèl·lules absorbeixen el flux solar de manera molt eficient i produeixen la quantitat d'energia necessària per al correcte funcionament de l'habitatge.

Per obtenir rendiments reals dels panells i proporcionar a la família mitjana la quantitat d'energia necessària, haureu d'ocupar 15-20 metres quadrats de superfície de sostre per a un generador solar.

Per a la part europea dels països de la CEI, s'apliquen indicadors lleugerament diferents. Els professionals recomanen utilitzar un angle d'inclinació estacionari de 50-60⁰ com a base, i en estructures mòbils durant la temporada d'hivern col·locant les bateries en un angle de 70⁰ amb l'horitzó.

A l'estiu, canvieu la posició i inclineu les fotocèl·lules en un angle de 30⁰.

Si instal·leu panells generadors en un sistema de via equipat amb una opció automàtica de seguiment solar, podeu augmentar l'eficiència de sortida en un 50%. El mòdul detectarà de manera independent la intensitat dels raigs i s'ajustarà a la màxima il·luminació des de l'alba fins al capvespre

Immediatament abans de la instal·lació, el sostre es reforça addicionalment i s'equipa amb suports especials forts, ja que no totes les estructures són capaços de suportar tot el pes dels equips per convertir l'energia solar.

Per instal·lar de manera fiable i ferma un generador solar al sostre, val la pena comprar fixacions especials. Es fabriquen per separat per a cada tipus de coberta i sempre estan disponibles per a la venda.Quan s'instal·la entre els panells i el sostre, cal deixar un buit per a un accés complet a l'aire i una correcta ventilació dels elements que absorbeixen el sol.

En alguns casos, les bigues reforçades es col·loquen sota el sostre per protegir el sostre del col·lapse, potencialment a causa de l'augment de la càrrega, que augmenta significativament a la temporada d'hivern quan la neu s'acumula a la superfície del sostre.

Per posar en funcionament el sistema solar necessitareu bateries, inversor i controlador de càrrega. Coneixeràs les regles de selecció de dispositius i la seva inclusió al circuit a partir dels articles que et recomanem.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Característiques i matisos de les fotocèl·lules de soldadura per fer un generador solar eficaç a casa amb les vostres pròpies mans. Consells i consells per a artesans, idees interessants i experiències personals.

Com provar correctament una fotocèl·lula i mesurar els seus paràmetres principals. Aquesta informació serà útil en els càlculs posteriors del nombre exacte de plaques necessàries per al ple funcionament del sistema.

Una descripció completa pas a pas del procés de muntatge d'una bateria solar per a un generador a casa. Normes de funcionament, a partir de la compra dels elements necessaris i acabant amb una prova general del dispositiu fabricat.

Conèixer l'estructura dels generadors solars, muntar-los a casa no serà difícil. Per descomptat, el treball requerirà atenció, precisió i escrupolositat, però el resultat justificarà tots els costos econòmics i laborals. La unitat acabada proporcionarà completament l'edifici amb calor i electricitat, creant el nivell de confort necessari per als residents.

No té sentit assumir un projecte important de seguida.Per començar, té sentit intentar muntar una petita unitat i després, després d'haver dominat tots els matisos del procés, comenceu a construir una instal·lació més potent i a gran escala.

Quin mètode de construcció d'una minicentral vas triar per organitzar la teva casa d'estiueig? Si us plau, escriviu comentaris, compartiu informació útil i fotografies sobre el tema de l'article al bloc següent. Feu preguntes sobre punts controvertits o poc clars.