Generatore solare fai-da-te: istruzioni per creare una fonte di energia alternativa

Fonti di energia alternative, che consentono di fornire ai locali calore ed elettricità nella quantità richiesta - un "piacere" costoso, che richiede significativi costi finanziari per l'acquisizione, l'installazione e l'installazione.

Realizzare un generatore solare con le tue mani è molto più economico e abbastanza conveniente per molti padroni di casa. Considera le istruzioni che descrivono tutte le sfumature del processo di fabbricazione.

Come funziona un generatore di energia solare?

Un generatore solare è un complesso di elementi semiconduttori fotoelettrici che si convertono direttamente energia solare nell'elettrico.

I quanti prodotti dai raggi di luce quando colpiti su una lastra fotografica fanno cadere un elettrone dall'orbita atomica finale dell'elemento di lavoro. Questo effetto crea molti elettroni liberi, che formano un flusso continuo di corrente elettrica.

Non è affatto necessario, assemblando un generatore solare con le proprie mani, assemblare immediatamente un grande complesso su larga scala. Puoi iniziare con una piccola unità e, se necessario, aumentare i volumi in futuro

Come materiale attivo, viene utilizzato il silicio. È altamente efficiente e fornisce un coefficiente di conversione fotoelettrica in modalità normale al livello del 20% e in condizioni favorevoli - fino al 25%.

Grazie alla notevole efficienza delle fotocellule al silicio, i generatori realizzati sulla base garantiscono un'elevata efficienza con un volume relativamente piccolo. La potenza dell'unità che misura 1 metro all'ora produce 125 watt, il che è considerato un risultato molto impressionante.

Un sottile rivestimento di elementi chimici passivi come boro o fosforo viene applicato su un lato del wafer di silicio.È su questa superficie che, a seguito dell'intensa esposizione alla luce solare, si verifica il rilascio attivo di elettroni. Il film al fosforo li tiene in modo affidabile in un posto e non consente di volare via.

Sul piano di lavoro sono presenti "binari" in metallo. Gli elettroni liberi sono costruiti su di essi, creando così un movimento ordinato, cioè una corrente elettrica.

Gli aspetti negativi delle piastre includono solo la complessità e il costo del processo di pulizia del silicio stesso e, al fine di evitare questi problemi, stanno attivamente controllando l'uso di alternative sotto forma di gallio, cadmio, indio e vari composti di rame. Tuttavia, gli elementi in silicone non hanno ancora concorrenti reali.

Il modo più semplice per costruire un convertitore di energia solare in elettricità è acquistare una batteria solare già pronta e installarla sul tetto di una casa o di un garage:

Di cosa hai bisogno per lavorare?

Per la fabbricazione di un generatore costituito da un kit pannelli solari, sono necessari strumenti e materiali, quali:

• moduli per convertire la luce solare in energia;
• angoli in alluminio;
• doghe di legno;
• fogli di truciolato;
• un elemento trasparente (vetro, plexiglass, plexiglass, policarbonato) per creare protezione per wafer di silicio;
• viti e viti di varie dimensioni;
• gommapiuma densa con uno spessore di 1,5-2,5 mm;
• sigillante di alta qualità;
• diodi, terminali e fili;
• un cacciavite o un set di cacciaviti;
• saldatore;
• seghetto per legno e metallo (o smerigliatrice).

La quantità di materiale necessaria dipenderà direttamente dalle dimensioni pianificate del generatore. Il lavoro su larga scala comporterà costi aggiuntivi, ma in ogni caso sarà più economico del modulo acquistato.

La base protettiva per wafer di silicio può essere realizzata in vetro, plexiglass, policarbonato o plexiglass. I primi tre materiali creano una perdita minima di energia convertita, ma il quarto trasmette i raggi molto peggio e riduce significativamente l'efficacia dell'intero complesso

Un amperometro viene utilizzato per il collaudo finale dell'unità assemblata. Ti consente di catturare l'effettiva efficienza dell'installazione e aiuta a determinare il ritorno effettivo.

Selezione del tipo di convertitore di foto

Attività fai-da-te per creare un generatore solare con una scelta del tipo di convertitore fotovoltaico di silicio.

Questi componenti sono di tre tipi:

• amorfo;
• cristallo singolo;
• policristallino.

Ogni opzione ha i suoi vantaggi e svantaggi e la scelta a favore di una di esse viene effettuata in base alla quantità di fondi assegnati per l'acquisto di tutti i componenti del sistema.

Caratteristiche delle varietà amorfe

I moduli amorfi non sono costituiti da silicio cristallino, ma dai suoi derivati ​​(silano o idrogeno di silicio). Spruzzando nel vuoto, vengono applicati nello strato più sottile su lamina di metallo, vetro o plastica di alta qualità.

I prodotti finiti hanno una tinta grigia sbiadita e sfocata. I cristalli di silicio visibili sulla superficie non sono osservati. Vantaggio principale pannelli solari flessibili il prezzo ragionevole è considerato, tuttavia, la loro efficienza è molto piccola e varia dal 6 al 10%.

Le celle solari amorfe a base di silicio hanno una maggiore flessibilità, mostrano un elevato livello di assorbimento ottico (20 volte maggiore di quello degli analoghi a singolo o policristallino) e funzionano in modo significativamente più efficiente con tempo nuvoloso

Le specifiche dei tipi policristallini

policristallino pannelli solari prodotto dal raffreddamento graduale molto lento del fuso di silicio. I prodotti risultanti si distinguono per un ricco colore blu, hanno una superficie con un motivo pronunciato che ricorda un motivo gelido e sono efficaci nella regione del 14-18%.

Una maggiore efficienza-produttività è ostacolata da aree all'interno del materiale che sono separate dalla struttura generale da confini granulari.

Le fotocellule policristalline funzionano da soli 10 anni, ma durante questo periodo la loro efficacia non è diminuita. Tuttavia, per il montaggio di prodotti in un unico complesso, viene necessariamente utilizzata una base solida e solida, poiché i fogli sono piuttosto rigidi e richiedono un supporto forte e affidabile

Caratteristiche delle opzioni monocratilliche

I moduli a cristallo singolo sono caratterizzati da un denso colore scuro e sono costituiti da cristalli di silicio solido. La loro efficacia supera le prestazioni di altri elementi e ammonta al 18-22% (in condizioni favorevoli - fino al 25%).

Un altro vantaggio è la sua straordinaria durata in servizio - secondo i produttori da oltre 25 anni. Tuttavia, con un uso prolungato, l'efficienza dei singoli cristalli diminuisce e dopo 10-12 anni l'efficienza fotografica non supera già il 13-17%.

I moduli a cristallo singolo sono significativamente più costosi di altri tipi di apparecchiature. Producili segando cristalli di silicio coltivati ​​artificialmente

Per creare un generatore solare a casa, prendono principalmente lastre di poli e cristallo singolo di varie dimensioni con le proprie mani. Sono acquistati nei famosi negozi online, anche su eBay o Aliexpress.

A causa del fatto che le celle solari sono molto apprezzate, molti fornitori offrono ai clienti prodotti del gruppo B, cioè frammenti con un leggero difetto che sono adatti per il pieno funzionamento. Il loro costo differisce dal prezzo standard del 40-60%, quindi la raccolta di un generatore costa un prezzo ragionevole, che non è troppo conveniente.

Come realizzare una cornice per piatti?

Per la fabbricazione del telaio del futuro generatore, vengono utilizzati listelli in legno durevoli o angoli in alluminio. La versione in legno è considerata meno pratica, poiché il materiale richiede una lavorazione aggiuntiva per evitare il successivo decadimento e delaminazione.

Affinché il telaio in legno resista al carico operativo e non si decomponga dopo la prima pioggia, deve essere impregnato di una composizione speciale che protegge l'albero dall'umidità

L'alluminio ha caratteristiche fisiche molto più attraenti e, per la sua leggerezza, non esercita un carico inutile sul tetto o su altre strutture di supporto dove è prevista l'installazione dell'unità.

Inoltre, grazie al rivestimento anticorrosivo, il metallo non arrugginisce, non marcisce, non assorbe l'umidità e tollera facilmente gli effetti di eventuali manifestazioni atmosferiche aggressive.

Per creare una struttura del telaio dagli angoli in alluminio, viene prima determinata la dimensione del futuro pannello. Nella versione standard, vengono utilizzate 36 fotocellule con dimensioni di 81 mm x 150 mm per blocco.

Per una corretta operazione successiva, viene lasciato un piccolo spazio tra i frammenti (circa 3-5 mm). Questo spazio consente di tenere conto del cambiamento nei parametri di base della base, esposti a manifestazioni atmosferiche. Di conseguenza, la dimensione totale del pezzo è 83 mm x 690 mm con una larghezza dell'angolo del telaio di 35 mm.

I wafer di silicio, incorniciati da un profilo in alluminio, sembrano quasi prodotti realizzati in fabbrica. Una struttura robusta e robusta fornisce al sistema una tenuta impeccabile e conferisce a tutta la struttura un elevato livello di rigidità

Dopo il dimensionamento, i frammenti necessari vengono ritagliati dagli angoli e, usando elementi di fissaggio, li assemblano in cornici di telaio. Uno strato di sigillante siliconico viene applicato sulla superficie interna della struttura, facendo molta attenzione a non lasciare spazi vuoti o vuoti.

L'integrità, la resistenza e la durata della struttura montata dipendono da questo. Un materiale protettivo trasparente (vetro con rivestimento antiriflesso, plexiglass o policarbonato con parametri speciali) è posato sulla parte superiore e fissato saldamente con oggetti metallici (1 parte corta e 2 della parte lunga del telaio e 4 angoli della cassa).

Per lavori con un cacciavite e viti di diametro adeguato. Alla fine, la superficie trasparente viene accuratamente pulita da polvere e piccoli detriti.

Seleziona l'elemento trasparente

I criteri principali per la scelta di un elemento trasparente per creare un generatore:

• capacità di assorbire le radiazioni infrarosse;
• il livello di rifrazione della luce solare.

Più basso è l'indice di rifrazione, maggiore è l'efficienza dei wafer di silicio. Il plexiglass e il plexiglas hanno il più basso fattore di riflessione della luce. Il policarbonato ha anche prestazioni tutt'altro che migliori.

Per creare strutture a telaio per sistemi solari domestici, si consiglia di utilizzare vetro trasparente antiriflesso o un tipo speciale di policarbonato con rivestimento anticondensa, che fornisce il livello necessario di protezione termica, se possibile.

Le migliori caratteristiche in termini di assorbimento delle radiazioni infrarosse sono il forte plexiglass e vetro ad assorbimento termico con l'opzione dell'assorbimento infrarosso. In vetro semplice, queste figure sono molto più basse. L'efficienza dell'assorbimento degli infrarossi dipende dal fatto che i wafer di silicio vengano riscaldati durante il funzionamento o meno.

Se il riscaldamento risulta minimo, le fotocellule durano a lungo e forniscono rendimenti stabili. Il surriscaldamento delle piastre porterà a interruzioni del lavoro e al rapido fallimento di singoli frammenti del sistema o dell'intero complesso.

Installazione di fotocellule al silicio

Immediatamente prima dell'installazione, gli occhiali di protezione collocati nei telai in alluminio vengono ben puliti dalla polvere e sgrassati con una composizione contenente alcool.

Le fotocellule acquistate vengono posizionate uniformemente sul substrato di marcatura a una distanza di 3-5 millimetri l'una dall'altra e segnano gli angoli della struttura complessiva. Quindi procedere alla saldatura degli elementi: la parte più importante e che richiede tempo dell'assemblaggio del generatore.

La saldatura degli elementi attivi del generatore viene eseguita secondo lo schema in cui "+" sono le tracce all'esterno e "-" sono i canali situati all'interno della piastra.

Per collegare correttamente i contatti, applicare prima un flusso (acido per saldatura) e saldare, quindi eseguire l'elaborazione in una sequenza rigorosa dall'alto verso il basso. Alla fine, tutte le righe sono interconnesse.

Il prossimo passo è il dimensionamento delle fotocellule. Per fare ciò, un piccolo sigillante viene schiacciato al centro di ciascun wafer di silicio, le catene formate di elementi vengono capovolte e posizionate in stretta conformità con i segni applicati in precedenza.

Premi delicatamente le piastre con le mani, fissandole nel posto giusto. Agiscono con molta attenzione, cercando di non danneggiare o piegare il materiale.

I contatti delle fotocellule poste ai bordi vengono inviati ad un bus separato (conduttore argentato largo) come "+" e "-". Inoltre, il complesso è dotato di un diodo di blocco. Collegandosi con i contatti, impedisce alle batterie di scaricarsi attraverso la struttura del telaio di notte.

Nella parte inferiore del telaio, praticare i fori attraverso i quali vengono fatti uscire i fili. In modo che non si abbassino, usano sigillante siliconico nel loro lavoro.

La seguente galleria fotografica introdurrà le fasi di assemblaggio di un pannello solare di 60 elementi:

Le fotocellule assemblate mediante saldatura devono ora essere fissate sulla base. Può essere incollato su compensato e ricoperto di vetro. Tuttavia, nell'esempio, l'incollaggio viene prima eseguito sul vetro:

Affinché la batteria, progettata per accumulare carica, non per assorbire l'energia generata dalle fotocellule, la sua batteria solare è collegata tramite il diodo di serie:

Il montaggio della mini stazione solare, che abbiamo fornito nell'esempio, viene eseguito secondo lo schema presentato nella foto. Nel collegamento utilizziamo un filo con una sezione residenziale in rame da 1 m²

Questa mini centrale elettrica è in grado di generare fino a 15 V. Va notato che la massima produttività si noterà solo nei giorni di sole senza nuvole. In tempo nuvoloso, il dispositivo genererà molto meno o non genererà affatto energia. Pertanto, la batteria è selezionata per esso in modo che lo stock sia sufficiente per almeno un giorno.

Come testare l'unità montata?

Prima di sigillare finalmente il generatore assemblato, deve essere testato per identificare potenziali guasti durante il processo di saldatura.L'opzione più ragionevole è controllare ciascuna riga saldata separatamente. Quindi immediatamente diventa chiaro dove i contatti sono collegati in modo scadente ed è necessaria una rielaborazione.

Per il test, utilizzare un amperometro domestico. La misurazione viene eseguita in una giornata di sole senza nuvole all'ora di pranzo (periodo dalle 13 alle 15 ore). Il design è posizionato nel cortile e installato con un'angolazione adeguata.

Un amperometro per uso domestico aiuta a misurare la corrente effettiva. Sulla base della sua testimonianza, è possibile determinare il livello di operabilità del sistema solare montato e identificare le irregolarità nella sequenza della connessione delle celle solari al silicio

Un amperometro è collegato ai contatti di uscita della batteria solare e viene misurata la corrente di corto circuito. Se il dispositivo mostra risultati superiori a 4,5 A, il sistema è completamente corretto e tutti i collegamenti sono saldati in modo chiaro e corretto.

I dati inferiori visualizzati sul display del tester indicano violazioni che devono essere monitorate e ricondizionate. Tradizionalmente, i generatori solari autoprodotti realizzati con fotocellule con un piccolo difetto (gruppo B) mostrano numeri da 5 a 10 ampere sul test.

Gli aggregati della produzione in fabbrica mostrano dati in aumento del 10-20%. Ciò è dovuto al fatto che nella produzione vengono utilizzati wafer di silicio del gruppo A, che non presentano alcun difetto nella struttura.

La fase finale del lavoro

Se il test ha dimostrato che la batteria è completamente operativa, viene sigillata con uno speciale sigillante siliconico o un composto epossidico più costoso e durevole.

Il lavoro prevede due modi per eseguire:

1. Versamento completo - quando l'intera superficie è coperta con una composizione ermetica.
2. Elaborazione parziale - quando il sigillante viene applicato solo agli elementi estremi e allo spazio vuoto tra gli elementi.

La prima opzione è considerata più affidabile e fornisce al sistema una protezione completa da fattori esterni. Le fotocellule sono chiaramente fissate in posizione e funzionano correttamente con la massima efficienza.

Per il dimensionamento delle fotocellule all'interno dell'alloggiamento, si consiglia di utilizzare un sigillante resistente al gelo in grado di resistere a bruschi sbalzi di temperatura e indicatori meno negativi

Al termine del riempimento, il sigillante può "grippare". Quindi coprire con un elemento trasparente e premere saldamente sulle piastre.

Per fornire ulteriore protezione e ammortizzazione, alcuni artigiani raccomandano di posizionare una schiuma densa tra la superficie del wafer di silicio e la parte posteriore del telaio. Ciò renderà il design più solido e proteggerà dalle fragili fotocellule da un carico eccessivo.

Quindi, un carico viene posizionato sulla superficie, che agisce sugli strati e spazza fuori bolle d'aria da essi. Il generatore finito viene nuovamente testato e infine montato su un luogo precedentemente preparato.

Dove e come posizionare il generatore?

La posizione di installazione del generatore solare viene scelta con molta attenzione e senza fretta. Le piastre che ricevono luce devono essere posizionate ad angolo in modo tale che i raggi non “cadano” sulla superficie perpendicolarmente, ma, per così dire, “scorrano” delicatamente lungo di essa.

Idealmente, la struttura è posizionata in modo tale che, se necessario, sia possibile regolare l'angolo di inclinazione, in questo modo, "catturando" la massima quantità di sole.

È perfettamente accettabile fornire un sistema solare da pannelli solari a terra, ma il più delle volte scelgono il tetto della casa o il locale di servizio per il posizionamento, vale a dire quella parte di esso che si affaccia sul lato più consacrato, principalmente a sud del sito.

È molto importante che non ci siano edifici alti e alberi potenti e distesi nelle vicinanze. Essendo nelle immediate vicinanze, creano un'ombra e interferiscono con il pieno funzionamento dell'unità.

Affinché le installazioni solari funzionino in modo efficiente, devono essere mantenute pulite e ordinate.Uno strato di sporco formato sulla superficie del pannello di raccolta riduce l'efficienza del 10% e la neve aderente spegne completamente l'unità. Pertanto, una manutenzione regolare è un must e aiuta a mantenere i moduli perfettamente funzionanti.

L'ottimale medio per l'installazione di un generatore solare è considerato un angolo di inclinazione del tetto di 45 °. Con questa disposizione, le celle solari assorbono il flusso solare in modo molto efficiente e producono la quantità di energia necessaria per garantire il corretto funzionamento della casa.

Per ottenere rendimenti reali dai pannelli e fornire alla famiglia media la giusta quantità di energia, dovrai prendere 15-20 mq di superficie del tetto sotto un generatore solare

Per la parte europea dei paesi della CSI, si applicano indicatori leggermente diversi. I professionisti raccomandano di prendere come base un angolo di inclinazione fisso di 50-60 ° e, nelle strutture mobili durante la stagione invernale, posizionare le batterie con un angolo di 70 ° rispetto all'orizzontale.

In estate, cambiare posizione e inclinare le fotocellule con un angolo di 30 °.

Installando i pannelli del generatore su un sistema di binari dotato dell'opzione di inseguimento automatico del sole, è possibile aumentare l'efficienza del rinculo del 50%. Il modulo rileverà in modo indipendente l'intensità dei raggi e si adatterà alla massima illuminazione dall'alba al tramonto.

Immediatamente prima dell'installazione, il tetto è ulteriormente rinforzato e dotato di speciali supporti durevoli, poiché non tutti i progetti hanno la capacità di sopportare l'intero peso dell'attrezzatura per la conversione dell'energia solare.

Per installare in modo affidabile e sicuro un generatore solare sul tetto, vale la pena acquistare supporti speciali. Sono disponibili separatamente per ogni tipo di copertura e sono sempre disponibili in commercio. Quando si installa tra i pannelli e il tetto, è indispensabile lasciare uno spazio per un adeguato accesso all'aria e una corretta ventilazione degli elementi che assorbono il sole

In alcuni casi, le travi rinforzate sono posizionate sotto il tetto, proteggendo il tetto dal collasso, il che è potenzialmente possibile a causa di un aumento del carico, che aumenta significativamente nella stagione invernale, quando la neve si accumula sulla superficie del tetto.

Per iniziare a lavorare sarà necessario il sistema solare batterieinverter e regolatore di carica. Imparerai le regole per la selezione dei dispositivi e la loro inclusione nella catena dagli articoli da noi consigliati.

Conclusioni e video utili sull'argomento

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Come testare correttamente una fotocellula e misurare i suoi parametri di base. Questa informazione è utile nei calcoli successivi del numero esatto di piastre richieste per il funzionamento completo del sistema.

Una descrizione completa e dettagliata del processo di raccolta di una batteria solare per un generatore a casa. Regole di funzionamento, dall'acquisizione degli elementi necessari al test generale del dispositivo prodotto.

Conoscere la disposizione dei generatori solari, assemblarli a casa non è un grosso problema. Naturalmente, il lavoro richiederà attenzione, accuratezza e scrupolosità, ma il risultato giustificherà tutti i costi finanziari e del lavoro. L'unità completa fornirà completamente riscaldamento ed elettricità all'edificio, creando il livello di comfort necessario per i residenti.

Scorri immediatamente su un grande progetto non ne vale la pena. Per cominciare, ha senso cimentarsi nell'assemblaggio di una piccola unità e quindi, dopo aver padroneggiato completamente tutte le sfumature del processo, procedere con la costruzione di un'installazione più potente e su larga scala.

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