Gerador solar DIY: instruções para criar uma fonte de energia alternativa

Fontes alternativas de energia, permitindo fornecer às instalações calor e eletricidade na quantidade necessária - um "prazer" caro, exigindo custos financeiros significativos para a aquisição, instalação e instalação.

Fazer um gerador solar com suas próprias mãos é muito mais barato e bastante acessível para muitos mestres domésticos. Considere as instruções que descrevem todas as nuances do processo de fabricação.

Como funciona um gerador de energia solar?

Um gerador solar é um complexo de elementos semicondutores fotoelétricos que convertem diretamente energia solar no elétrico.

Os quanta produzidos pelos raios de luz quando atingidos em uma placa fotográfica batem um elétron da órbita atômica final do elemento em funcionamento. Esse efeito cria muitos elétrons livres, que formam um fluxo contínuo de corrente elétrica.

Não é necessário, de maneira alguma, montar um gerador solar com suas próprias mãos, para montar imediatamente um complexo grande e em larga escala. Você pode começar com uma unidade pequena e, se necessário, aumentar os volumes no futuro

Como material ativo, o silício é usado. É altamente eficiente e fornece um coeficiente de conversão fotoelétrico no modo normal no nível de 20% e sob condições favoráveis ​​- até 25%.

Devido à eficiência pronunciada das fotocélulas de silício, os geradores fabricados em sua base garantem alta eficiência com um volume relativamente pequeno. A potência da unidade medindo 1 metro por hora produz 125 watts, o que é considerado um resultado muito impressionante.

Um revestimento fino de elementos químicos passivos, como boro ou fósforo, é aplicado em um lado da pastilha de silicone.É nessa superfície que, como resultado da intensa exposição à luz solar, ocorre a liberação ativa de elétrons. O filme de fósforo os prende de maneira confiável em um só lugar e não permite que se separem.

Na placa de trabalho são "faixas" de metal. Elétrons livres são construídos sobre eles, criando um movimento ordenado, ou seja, uma corrente elétrica.

As desvantagens das placas incluem apenas a complexidade e o custo do processo de limpeza do silício e, para evitar esses problemas, eles estão dominando ativamente o uso de alternativas na forma de gálio, cádmio, índio e vários compostos de cobre. No entanto, os elementos de silício ainda não têm concorrentes reais.

A maneira mais fácil de construir um conversor de energia solar em eletricidade é comprar uma bateria solar pronta e instalá-la no telhado de uma casa ou garagem:

Do que você precisa para trabalhar?

Para o fabrico de um gerador constituído por um kit painéis solares, são necessárias ferramentas e materiais, como:

• módulos para converter luz solar em energia;
• cantos de alumínio;
• ripas de madeira;
• folhas de aglomerado;
• um elemento transparente (vidro, plexiglass, plexiglass, policarbonato) para criar proteção para as pastilhas de silício;
• parafusos e parafusos de vários tamanhos;
• espuma densa de borracha com uma espessura de 1,5-2,5 mm;
• selante de alta qualidade;
• diodos, terminais e fios;
• uma chave de fenda ou um conjunto de chaves de fenda;
• ferro de soldar;
• serra para madeira e metal (ou moedor).

A quantidade de materiais necessários dependerá diretamente do tamanho planejado do gerador. O trabalho em larga escala acarretará custos adicionais, mas, em qualquer caso, será mais barato que o módulo adquirido.

A base de proteção para pastilhas de silício pode ser feita de vidro, plexiglás, policarbonato ou plexiglás. Os três primeiros materiais criam perda mínima de energia convertida, mas o quarto transmite raios muito pior e reduz significativamente a eficácia de todo o complexo

Para o teste final da unidade montada, é usado um amperímetro. Ele permite capturar a eficiência real da instalação e ajuda a determinar o retorno real.

Seleção de tipo de conversor de fotos

Faça você mesmo atividades para criar um gerador solar com uma escolha do tipo de conversor de silício fotovoltaico.

Esses componentes são de três tipos:

• amorfo;
• monocristalino;
• policristalino.

Cada opção tem suas vantagens e desvantagens, e a escolha a favor de qualquer uma delas é feita com base na quantidade de fundos alocados para a compra de todos os componentes do sistema.

Características das variedades amorfas

Os módulos amorfos não consistem em silício cristalino, mas em seus derivados (silano ou hidrogênio do silício). Pulverizando no vácuo, eles são aplicados na camada mais fina em folhas de metal, vidro ou plástico de alta qualidade.

Os produtos acabados têm uma tonalidade cinza desbotada e embaçada. Cristais visíveis de silício na superfície não são observados. Principal vantagem painéis solares flexíveis preço razoável é considerado, no entanto, sua eficiência é muito pequena e varia de 6 a 10%.

As células solares amorfas à base de silício aumentam a flexibilidade, exibem um alto nível de absorção óptica (20 vezes maior que a dos análogos simples ou policristalinos) e trabalham significativamente mais eficientemente com tempo nublado

As especificidades dos tipos policristalinos

Policristalino painéis solares produzido pelo resfriamento gradual muito lento do silício fundido. Os produtos resultantes são diferenciados por uma rica cor azul, têm uma superfície com um padrão pronunciado semelhante a um padrão gelado e são eficazes na região de 14 a 18%.

Maior produtividade-eficiência é prejudicada por áreas dentro do material que são separadas da estrutura geral por limites granulares.

As fotocélulas policristalinas funcionam há apenas 10 anos, mas durante esse período sua eficácia não diminuiu. No entanto, para montar produtos em um único complexo, é necessariamente usada uma base sólida, uma vez que as chapas são bastante rígidas e requerem suporte forte e confiável

Características das opções monocratílicas

Os módulos de cristal único são caracterizados por uma cor escura densa e consistem em cristais sólidos de silício. Sua eficácia excede o desempenho de outros elementos e atinge 18-22% (em condições favoráveis ​​- até 25%).

Outra vantagem é sua impressionante vida útil - de acordo com fabricantes com mais de 25 anos. No entanto, com o uso prolongado, a eficiência dos cristais únicos diminui e, após 10 a 12 anos, a eficiência fotográfica já não ultrapassa 13-17%.

Os módulos de cristal único são significativamente mais caros do que outros tipos de equipamento. Produzi-los vendo cristais de silício cultivados artificialmente

Para criar um gerador solar em casa, eles usam principalmente placas de poli e cristal único de vários tamanhos com as próprias mãos. Eles são comprados em lojas on-line populares, incluindo no eBay ou Aliexpress.

Devido ao alto valor das células solares, muitos fornecedores oferecem aos clientes produtos do grupo B, ou seja, fragmentos com um ligeiro defeito, adequados para operação completa. Seu custo difere do preço padrão em 40-60%, de modo que a coleta de um gerador custa um preço razoável, que não é muito acessível.

Como fazer uma moldura para pratos?

Para a fabricação da estrutura do futuro gerador, são utilizadas ripas de madeira duráveis ​​ou cantos de alumínio. A versão em madeira é considerada menos prática, pois o material requer processamento adicional para evitar posterior deterioração e delaminação.

Para que a estrutura de madeira suporte a carga operacional e não decaia após a primeira chuva, ela deve ser impregnada com uma composição especial que proteja a árvore da umidade

O alumínio tem características físicas muito mais atraentes e, devido à sua leveza, não exerce carga desnecessária no teto ou em outra estrutura de suporte onde está planejado instalar a unidade.

Além disso, devido ao revestimento anticorrosivo, o metal não enferruja, não apodrece, não absorve umidade e tolera facilmente os efeitos de quaisquer manifestações atmosféricas agressivas.

Para criar uma estrutura de estrutura a partir dos cantos de alumínio, primeiro é determinado o tamanho do painel futuro. Na versão padrão, 36 fotocélulas com um tamanho de 81 mm x 150 mm são usadas por bloco.

Para uma operação subsequente correta, é deixado um pequeno espaço entre os fragmentos (cerca de 3-5 mm). Este espaço permite que você leve em consideração a mudança nos parâmetros básicos da base, expostos a manifestações atmosféricas. Como resultado, o tamanho total da peça é de 83 mm x 690 mm, com uma largura de canto da estrutura de 35 mm.

As bolachas de silicone, emolduradas em um perfil de alumínio, parecem quase produtos fabricados na fábrica. Uma estrutura robusta e robusta fornece ao sistema uma estanqueidade impecável e confere a toda a estrutura um alto nível de rigidez

Após o dimensionamento, os fragmentos necessários são cortados dos cantos e, com os prendedores, montados nos bastidores. Uma camada de selante de silicone é aplicada à superfície interna da estrutura, tomando muito cuidado para que não haja lacunas ou vazios.

A integridade, resistência e durabilidade da estrutura montada dependem disso. Um material transparente de proteção (vidro com revestimento antirreflexo, acrílico ou policarbonato com parâmetros especiais) é colocado em cima e fixado com segurança com material de metal (1 parte curta e 2 comprida da armação e 4 cantos da caixa).

Para trabalhos com chave de fenda e parafusos de diâmetro adequado. No final, a superfície transparente é cuidadosamente limpa de poeira e pequenos detritos.

Selecionar item transparente

Os principais critérios para escolher um elemento transparente para criar um gerador:

• capacidade de absorver radiação infravermelha;
• o nível de refração da luz solar.

Quanto menor o índice de refração, maior a eficiência das pastilhas de silício. O plexiglás e o plexiglás têm a menor refletância de luz. O policarbonato também tem longe do melhor desempenho.

Para criar estruturas de estrutura para sistemas solares domésticos, recomenda-se o uso de vidro transparente anti-reflexo ou um tipo especial de policarbonato com revestimento anti-condensação, que forneça o nível necessário de proteção térmica, se possível.

As melhores características em termos de absorção de radiação infravermelha são plexiglás e vidro de absorção térmica forte, com a opção de absorção infravermelha. Em vidro comum, esses números são muito menores. A eficiência da absorção no infravermelho depende se as bolachas de silício são aquecidas durante a operação ou não.

Se o aquecimento for mínimo, as fotocélulas durarão muito tempo e fornecerão retornos estáveis. O superaquecimento das placas levará a interrupções no trabalho e à rápida falha de fragmentos individuais do sistema ou de todo o complexo.

Instalação de fotocélulas de silício

Imediatamente antes da instalação, os óculos de segurança colocados em armações de alumínio são bem limpos de poeira e desengordurados com uma composição contendo álcool.

As fotocélulas adquiridas são colocadas uniformemente no substrato de marcação a uma distância de 3-5 milímetros uma da outra e marcam os ângulos da estrutura geral. Em seguida, prossiga com a soldagem dos elementos - a parte mais importante e demorada da montagem do gerador.

A soldagem dos elementos ativos do gerador é realizada de acordo com o esquema no qual “+” são as faixas do lado de fora e “-” são os canais localizados no lado errado da placa.

Para conectar corretamente os contatos, primeiro aplique um fluxo (ácido para solda) e solda e, em seguida, execute o processamento em uma sequência estrita de cima para baixo. No final, todas as linhas estão interconectadas.

O próximo passo é o dimensionamento das fotocélulas. Para fazer isso, um pequeno selante é espremido no centro de cada bolacha de silício, as cadeias formadas de elementos são viradas de cabeça para baixo e colocadas em estrita conformidade com as marcações aplicadas anteriormente.

Pressione delicadamente as placas com as mãos, fixando-as no lugar certo. Eles agem com muito cuidado, tentando não danificar ou dobrar o material.

Os contatos das fotocélulas localizadas nas bordas são enviados para um barramento separado (amplo condutor de prata) como “+” e “-”. Além disso, o complexo está equipado com um diodo de bloqueio. Conectando-se com os contatos, evita que as baterias descarregem pela estrutura do quadro à noite.

Na parte inferior do quadro, faça furos através dos quais os fios são destacados. Para que eles não cedam, eles usam selante de silicone em seu trabalho.

A galeria de fotos a seguir apresentará as etapas de montagem de um painel solar de 60 elementos:

As fotocélulas montadas por solda devem agora ser fixadas na base. Pode ser colado ao compensado e coberto com vidro. No entanto, no exemplo, a colagem é feita primeiro no vidro:

Para que a bateria, projetada para acumular carga, não absorva a energia gerada pelas fotocélulas, sua bateria solar é conectada através do diodo Stocks:

A montagem de uma mini estação solar, como mostrado em nosso exemplo, é realizada de acordo com o diagrama mostrado na foto. Na conexão, usamos um fio com uma seção residencial de cobre de 1 m²

Esta mini central elétrica é capaz de gerar até 15 V. Deve-se observar que a produtividade máxima será observada apenas em dias ensolarados e sem nuvens. Em tempo nublado, o dispositivo gera muito menos ou não gera energia. Portanto, a bateria é selecionada para que o estoque seja suficiente por pelo menos um dia.

Como testar a unidade montada?

Antes de finalmente selar o gerador montado, ele deve ser testado para identificar possíveis falhas durante o processo de solda.A opção mais razoável é verificar cada linha soldada separadamente. Então, imediatamente fica claro onde os contatos estão mal conectados e é necessário reprocessar.

Para o teste, use um amperímetro doméstico. A medição é realizada em um dia ensolarado e sem nuvens na hora do almoço (período de 13 a 15 horas). O design é colocado no quintal e instalado em um ângulo apropriado.

Um amperímetro doméstico ajuda a medir a corrente real. Com base em seu testemunho, é possível determinar o nível de operacionalidade do sistema solar montado e identificar irregularidades na sequência da conexão das células solares de silício.

Um amperímetro é conectado aos contatos de saída da bateria solar e a corrente de curto-circuito é medida. Se o dispositivo mostrar resultados acima de 4,5 A, o sistema estará completamente correto e todas as conexões serão soldadas de forma clara e correta.

Os dados mais baixos que aparecem no visor do testador indicam violações que precisam ser rastreadas e soldadas novamente. Tradicionalmente, geradores solares feitos a partir de fotocélulas com um pequeno defeito (grupo B) mostram números de 5 a 10 amperes no teste.

Os agregados da produção da fábrica mostram dados 10 a 20% mais altos. Isso se deve ao fato de as pastilhas de silício do grupo A serem utilizadas na produção, as quais não apresentam defeitos na estrutura.

A etapa final do trabalho

Se o teste mostrou que a bateria está totalmente operacional, ela é selada com um selante de silicone especial ou um composto epóxi mais caro e durável.

O trabalho fornece duas maneiras de realizar:

1. Derramamento total - quando toda a superfície é coberta com uma composição hermética.
2. Processamento parcial - quando o selante é aplicado apenas aos elementos extremos e ao espaço vazio entre os elementos.

A primeira opção é considerada mais confiável e fornece ao sistema proteção total contra fatores externos. As fotocélulas são claramente fixadas no local e funcionam corretamente com a máxima eficiência.

Para dimensionar fotocélulas no interior da caixa, é aconselhável usar um selante resistente ao gelo que resista a mudanças bruscas de temperatura e indicadores negativos baixos

Quando o preenchimento é feito, o selante pode "agarrar". Cubra com um elemento transparente e pressione firmemente as placas.

Para fornecer proteção e amortecimento adicionais, alguns artesãos recomendam a colocação de espuma densa entre a superfície da pastilha de silicone e a parte traseira da armação. Isso tornará o design mais sólido e protegerá contra fotocélulas frágeis contra carga excessiva.

Em seguida, uma carga é colocada na superfície, que atua sobre as camadas e extrai bolhas de ar delas. O gerador acabado é testado novamente e finalmente montado em um local previamente preparado.

Onde e como colocar o gerador?

O local de instalação do gerador solar é escolhido com muito cuidado e sem pressa. As placas que recebem luz devem ser colocadas em ângulo para que os raios não "caiam" na superfície perpendicularmente, mas, por assim dizer, "fluam" suavemente ao longo dela.

Idealmente, a estrutura é posicionada de modo que seja possível, se necessário, ajustar o ângulo de inclinação, dessa maneira "capturando" a quantidade máxima de sol.

É perfeitamente aceitável fornecer um sistema solar de painéis solares no chão, mas na maioria das vezes eles escolhem o telhado da casa ou despensa para a colocação, ou seja, a parte dela que fica de frente para o lado mais consagrado, principalmente o sul do local.

É muito importante que não haja prédios altos e árvores poderosas e espalhadas por perto. Por estarem muito próximos, eles criam uma sombra e interferem no funcionamento total da unidade.

Para que as instalações solares funcionem com eficiência, elas devem ser mantidas limpas e arrumadas.Uma camada de sujeira formada na superfície do painel de captura reduz a eficiência em 10% e a neve aderente desliga completamente a unidade. Portanto, a manutenção regular é essencial e ajuda a manter os módulos em perfeito estado de funcionamento.

O ideal médio para a instalação de um gerador solar é considerado um ângulo de inclinação do telhado de 45 °. Com esse arranjo, as células solares absorvem o fluxo solar de maneira muito eficiente e produzem a quantidade de energia necessária para garantir o correto funcionamento da casa.

Para obter retornos reais dos painéis e fornecer à família média a quantidade certa de energia, você precisará ocupar 15 a 20 m² de superfície do telhado sob um gerador solar

Para a parte européia dos países da CEI, indicadores ligeiramente diferentes se aplicam. Os profissionais recomendam tomar como base um ângulo de inclinação estacionário de 50-60 ° e, em estruturas móveis durante o inverno, coloque as baterias em um ângulo de 70 ° em relação à horizontal.

No verão, mude de posição e incline as fotocélulas em um ângulo de 30 °.

Ao instalar os painéis do gerador em um sistema de trilhos equipado com a opção de rastreamento automático do sol, você pode aumentar a eficiência do recolhimento em 50%. O módulo detectará independentemente a intensidade dos raios e se ajustará à iluminação máxima do amanhecer ao anoitecer.

Imediatamente antes da instalação, o teto é adicionalmente reforçado e equipado com suportes especiais duráveis, pois nem todo projeto tem capacidade de suportar todo o peso do equipamento para a conversão de energia solar.

Para instalar um gerador solar de maneira confiável e firme no telhado, vale a pena comprar montagens especiais. Eles estão disponíveis separadamente para cada tipo de cobertura e estão sempre disponíveis comercialmente. Ao instalar entre os painéis e o teto, é imperativo deixar um espaço para acesso adequado ao ar e ventilação adequada dos elementos absorventes de sol

Em alguns casos, vigas reforçadas são colocadas sob o teto, protegendo o teto contra o colapso, o que é potencialmente possível devido ao aumento da carga, que aumenta significativamente no inverno, quando a neve se acumula na superfície do telhado.

Para começar a trabalhar, o sistema solar exigirá pilhasinversor e controlador de carga. Você aprenderá sobre as regras para a seleção de dispositivos e sua inclusão na cadeia nos artigos recomendados por nós.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Recursos e nuances de fotocélulas de solda para criar um gerador solar eficaz com as próprias mãos em casa. Dicas e conselhos para mestres, idéias interessantes e melhores práticas pessoais.

Como testar adequadamente uma fotocélula e medir seus parâmetros básicos. Esta informação é útil nos cálculos subsequentes do número exato de placas necessárias para a operação completa do sistema.

Uma descrição passo a passo completa do processo de coleta de uma bateria solar para um gerador em casa. Regras de operação, desde a aquisição dos elementos necessários até o teste geral do dispositivo fabricado.

Conhecer o arranjo dos geradores solares, montá-los em casa não é grande coisa. Obviamente, o trabalho exigirá atenção, precisão e escrupulosidade, mas o resultado justificará todos os custos financeiros e trabalhistas. A unidade completa fornecerá totalmente ao edifício calor e eletricidade, criando o nível de conforto necessário para os moradores.

Deslizar imediatamente em um projeto grande não vale a pena. Para começar, faz sentido tentar montar uma pequena unidade e, depois de dominar completamente todas as nuances do processo, prossiga com a construção de uma instalação mais poderosa e em larga escala.

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