Как самому сделать солнечную батарею для дома: Солнечные батареи: все про альтернативный источник энергии — solar-energ.ru. Солнечная батарея своими руками: как сделать в домашних условиях — Интернет-магазин инструмента. — yato-tools.ru. Электротовары и инструмент.

Солнечные батареи: все про альтернативный источник энергии — solar-energ.ru. Солнечная батарея своими руками: как сделать в домашних условиях

Человечество в целях заботы об экологии и экономии денежных средств начало использовать альтернативные источники энергии, к которым, в частности, принадлежат солнечные батареи. Покупка такого удовольствия обойдется довольно дорого, но не составляет сложности сделать данное устройство своими руками. Поэтому вам не помешает узнать, как самому сделать солнечную батарею. Об этом и пойдет речь в нашей статье.

Содержание

Устройство и принципы работы

Солнечные батареи — устройства, генерирующие электроэнергию с помощью фотоэлементов.

Прежде чем говорить о том, как сделать солнечную батарею своими руками, необходимо понять устройство и принципы ее работы. Солнечная батарея включает в себя фотоэлементы, соединенные последовательно и параллельно, аккумулятор, накапливающий электроэнергию, инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный и контроллер, следящий за зарядкой и разрядкой аккумулятора.

Как правило, фотоэлементы изготавливают из кремния, но его очистка обходится дорого, поэтому в последнее время начали использовать такие элементы, как индий, медь, селен.

Каждый фотоэлемент является отдельной ячейкой, генерирующей электроэнергию. Ячейки сцеплены между собой и образуют единое поле, от площади которого зависит мощность батареи. То есть, чем больше фотоэлементов, тем больше электроэнергии генерируется.

Для того чтобы изготовить солнечную панель своими руками в домашних условиях, необходимо понимать сущность такого явления, как фотоэффект. Фотоэлемент – кремниевая пластинка, при попадании света на которую с последнего энергетического уровня атомов кремния выбивается электрон. Передвижение потока таких электронов вырабатывает постоянный ток, который впоследствии преобразуется в переменный. В этом и заключается явление фотоэффекта.

Преимущества

Солнечные батареи имеют следующие преимущества:

безвредность для экологии;
долговечность;
бесшумная работа;
легкость изготовления и монтажа;
независимость поставки электричества от распределительной сети;
неподвижность частей устройства;
незначительные финансовые затраты;
небольшой вес;
работа без механических преобразователей.

Разновидности

Солнечные батареи подразделяются на следующие виды.

Кремниевые

Кремний — самый популярный материал для батарей.

Кремниевые батареи также делятся на:

Монокристаллические: для производства таких батарей используется очень чистый кремний.
Поликристаллические (дешевле монокристаллических): поликристаллы получают постепенным охлаждением кремния.

Пленочные

Такие батареи подразделяются на следующие виды:

На основе теллурида кадмия (КПД 10%): кадмий обладает высоким коэффициентом светопоглощения, что и позволяет использовать его в производстве батарей.
На основе селенида меди — индия: КПД выше, чем у предыдущих.
Полимерные.

Солнечные батареи из полимеров начали изготавливать относительно недавно, обычно для этого используют фуреллены, полифенилен и др. Пленки из полимеров очень тонкие, порядка 100 нм. Несмотря на КПД 5%, батареи из полимеров имеют свои преимущества: дешевизна материала, экологичность, эластичность.

Аморфные

КПД аморфных батарей составляет 5%. Такие панели изготавливаются из силана (кремневодорода) по принципу пленочных батарей, поэтому их можно отнести, как к кремниевым, так и к пленочным. Аморфные батареи эластичны, генерируют электричество даже в непогоду, поглощают свет лучше других панелей.

Материалы

Для изготовления солнечной батареи потребуются следующие материалы:

фотоячейки;
алюминиевые уголки;
диоды Шоттки;
силиконовые герметики;
проводники;
крепежные винты и метизы;
поликарбонатный лист/оргстекло;
паяльное оборудование.

Эти материалы обязательны для того, чтобы сделать солнечную батарею своими руками.

Выбор фотоэлементов

Чтобы сделать солнечную батарею для дома своими руками, следует правильно подобрать фотоэлементы. Последние подразделяются на монокристаллические, поликристаллические и аморфные.

КПД первых составляет 13%, но такие фотоэлементы малоэффективны в непогоду, внешне представляют собой ярко-синие квадраты. Поликристаллические фотоэлементы способны генерировать электроэнергию даже в непогоду, хотя их КПД всего лишь 9%, внешне темнее монокристаллических и срезаны по краям. Аморфные фотоячейки изготавливаются из гибкого кремния, их КПД составляет 10%, работоспособность не зависит от погодных условий, но изготовление таких ячеек слишком затратное, поэтому их редко используют.

Если вы планируете применять генерируемую фотоэлементами электроэнергию на даче, то советуем собрать солнечную батарею своими руками из поликристаллических ячеек, так как их КПД достаточно для ваших целей.

Следует покупать фотоячейки одной марки, так как фотоэлементы нескольких марок могут сильно отличаться — это может стать причиной возникновения проблем со сборкой батареи и ее функционированием. Следует помнить, что количество производимой ячейкой энергии прямо пропорционально ее размеру, то есть чем крупнее фотоячейка, тем больше электроэнергии она производит; напряжение ячейки зависит от ее типа, а никак не от размера.

Количество производимого тока определяется габаритами самого маленького фотоэлемента, поэтому следует покупать фотоячейки одинакового размера. Конечно же, не стоит приобретать дешевую продукцию, ведь это значит, что она не прошла проверку. Также не следует покупать фотоэлементы, покрытые воском (многие производители покрывают фотоячейки воском для сохранности продукции при перевозке): при его удалении можно испортить фотоэлемент.

Расчеты и проект

Устройство солнечной панели своими руками — несложная задача, главное, подойти к ее выполнению ответственно. Чтобы изготовить солнечную панель своими руками, следует подсчитать дневное потребление электроэнергии, затем узнать среднесуточное солнечное время в вашей местности и рассчитать нужную мощность. Таким образом, станет понятно, сколько ячеек и какого размера нужно приобрести. Ведь как было сказано выше, генерируемый ячейкой ток зависит от ее габаритов.

Зная необходимый размер ячеек и их количество, нужно рассчитать габариты и вес панели, после чего необходимо выяснить выдержит ли кровля или другое место, куда планируется установка солнечной батареи, задумываемую конструкцию.

Устанавливая панель, следует не только выбрать самое солнечное место, но и постараться закрепить ее под прямым углом к солнечным лучам.

Этапы работы

Корпус

Прежде чем начать делать солнечную панель своими руками, необходимо соорудить для нее каркас. Он защищает батарею от повреждений, влаги и пыли.

Корпус собирается из влагостойкого материала: фанеры, покрытой влагоотталкивающим средством, или алюминиевых уголков, к которым силиконовым герметиком приклеивается оргстекло или поликарбонат.

При этом нужно соблюдать отступы между элементами (3-4 мм), так как необходимо учитывать расширение материала при повышении температуры.

Пайка элементов

Фотоэлементы выкладываются на лицевую сторону прозрачной поверхности, так, чтобы расстояние между ними со всех сторон было 5 мм: таким образом учитывается возможное расширение фотоячеек при повышении температуры.

Фиксируются преобразователи, имеющие два полюса: положительный и отрицательный. Если вы хотите увеличить напряжение, соединяйте элементы последовательно, если ток — параллельно.

Во избежание разрядки аккумулятора ночью, в единую цепь, состоящую из всех необходимых деталей, включают диод Шоттки, подсоединяя его к плюсовому проводнику. Затем все элементы спаивают между собой.

Сборка

В готовый каркас размещаются спаянные преобразователи, на фотоячейки наносится силикон — все это накрывается слоем из ДВП, закрывается крышкой, а места соединений деталей обрабатываются герметиком.

Даже городской житель может сделать и разместить солнечную батарею на балконе своими руками. Желательно, чтобы балкон был застеклен и утеплен.

Вот мы и разобрали, как сделать солнечную батарею в домашних условиях, оказалось, это совсем несложно.

Идеи из подручных материалов

Можно сделать солнечную батарею своими руками из подручных материалов. Рассмотрим самые популярные варианты.

Солнечная батарея из фольги

Многие удивятся, узнав, что фольгу можно применять для изготовления солнечной батареи своими руками. На самом деле, в этом нет ничего удивительного, ведь фольга увеличивает отражающие способности материалов. Например, для уменьшения перегрева панелей, их кладут на фольгу.

Как сделать солнечную батарею из фольги?

Нам понадобится:

2 «крокодильчика»;
медная фольга;
мультиметр;
соль;
пустая пластиковая бутылка без горлышка;

электрическая печь;
дрель.

Очистив медный лист и вымыв руки, отрезаем кусок фольги, кладем его на раскаленную электроплиту, нагреваем полчаса, наблюдая почернение, затем убираем фольгу с плиты, даем остыть и видим, как от листа отслаиваются куски. После нагревания оксидная пленка пропадает, поэтому черный оксид можно аккуратно удалить водой.

Затем вырезается второй кусок фольги такого же размера, как и первый, две части сгибаются, опускаются в бутылку так, чтобы у них не было возможности соприкоснуться.

Далее «крокодильчики» прицепляются к панели, провод от ненагретой фольги — к плюсу, от нагретой — к минусу, соль растворяют в воде и выливают раствор в бутылку. Батарея готова.

Также фольгу можно применять для подогрева. Для этого ее необходимо натянуть на раму, к которой затем нужно подсоединить шланги, подведенные, например, к лейке с водой.

Вот мы и узнали, как самому сделать солнечную батарею для дома из фольги.

Солнечная батарея из транзисторов

У многих дома завалялись старые транзисторы, но не все знают, что они вполне подойдут для изготовления солнечной батареи для дачи своими руками. Фотоэлементом в таком случае является полупроводниковая пластина, находящаяся внутри транзистора. Как же изготовить солнечную батарею из транзисторов своими руками? Сначала необходимо вскрыть транзистор, для чего достаточно срезать крышку, так мы сможем разглядеть пластину: она небольших размеров, чем и объясняется низкий КПД солнечных батарей из транзисторов.

Далее нужно проверить транзистор. Для этого используем мультиметр: подключаем прибор к транзистору с хорошо освещенным p-n переходом и замеряем ток, мультиметр должен зафиксировать ток от нескольких долей миллиампера до 1 или чуть больше; далее переключаем прибор в режим измерения напряжения, мультиметр должен выдать десятые доли вольта.

Прошедшие проверку транзисторы размещаем внутри корпуса, например, листового пластика и спаиваем. Можно изготовить такую солнечную батарею своими руками в домашних условиях и использовать ее для зарядки аккумуляторов и радиоприемников маленькой мощности.

Солнечная батарея из диодов

Также подходят для сборки батарей старые диоды. Сделать солнечную батарею своими руками из диодов совсем несложно. Нужно вскрыть диод, оголив кристалл, являющийся фотоэлементом, затем нагревать диод 20 секунд на газовой плите, и, когда припой расплавится, извлечь кристалл. Остается припаять вытащенные кристаллы к корпусу.

Мощность таких батарей невелика, но для электропитания небольших светодиодов ее достаточно.

Солнечная батарея из пивных банок

Такой вариант изготовления солнечной батареи своими руками из подручных средств большинству покажется очень странным, но сделать солнечную батарею своими руками из пивных банок просто и дешево.

Корпус сделаем из фанеры, на которую поместим поликарбонат или оргстекло, на задней поверхности фанеры зафиксируем пенопласт или стекловату для изоляции. Фотоэлементами нам послужат алюминиевые банки. Важно выбрать именно банки из алюминия, так как алюминий менее подвержен коррозии, чем, например, железо и обладает лучшим теплообменом.

Далее в нижней части банок проделываются отверстия, крышка срезается, и ненужные элементы загибаются для обеспечения лучшей циркуляции воздуха. Затем необходимо очистить банки от жира и грязи с помощью специальных средств, не содержащих кислоты. Далее необходимо герметично скрепить банки между собой: силиконовым гелем, выдерживающим высокие температуры, или паяльником. Обязательно нужно очень хорошо просушить склеенные банки в неподвижном положении.

Прикрепив банки к корпусу, окрашиваем их в черный цвет и закрываем конструкцию оргстеклом или поликарбонатом. Такая батарея способна нагревать воду или воздух с последующей подачей в помещение.

Мы рассмотрели варианты того, как сделать солнечную панель своими руками. Надеемся, что теперь у вас не возникнет вопроса, как сделать солнечную батарею.

Видео

Как сделать солнечные батареи своими руками – видео урок.

Солнечная электростанция на дом 200 м2 своими руками / ХабрЧастенько в сети проскакивают сообщения о борьбе за экологию, развитие альтернативных источников энергии. Иногда даже проводят репортажи о том, как в заброшенной деревне сделали солнечную электростанцию, чтобы местные жители могли пользоваться благами цивилизации не 2-3 часа в сутки, пока работает генератор, а постоянно. Но это всё как-то далеко от нашей жизни, поэтому я решил на своем примере показать и рассказать, как устроена и как работает солнечная электростанция для частного дома. Расскажу обо всех этапах: от идеи до включения всех приборов, а также поделюсь опытом эксплуатации. Статья получится немаленькая, поэтому кто не любит много букв могут посмотреть ролик. Там я постарался рассказать то же самое, но будет видно, как я все это сам собираю.

Исходные данные: частный дом площадью около 200 м2 подключен к электросетям. Трехфазный ввод, суммарной мощностью 15 кВт. В доме стандартный набор электроприборов: холодильник, телевизоры, компьютеры, стиральные и посудомоечные машинки и так далее. Стабильностью электросеть не отличается: зафиксированный мною рекорд — отключение 6 дней подряд на период от 2 до 8 часов.

Что хочется получить: забыть о перебоях электроэнергии и пользоваться электричеством, невзирая ни на что.

Какие могут быть бонусы: Максимально использовать энергию солнца, чтобы дом приоритетно питался солнечной энергией, а недостаток добирал из сети. Как бонус, после принятия закона о продаже частными лицами электроэнергии в сеть, начать компенсировать часть своих затрат, продавая излишки выработки в общую электросеть.

С чего начать?

Всегда есть минимум два пути для решения любой задачи: учиться самому или поручить решение задачи кому-то другому. Первый вариант предполагает изучение теоретических материалов, чтение форумов, общение с владельцами солнечных электростанций, борьбу с внутренне жабой и, наконец, покупку оборудования, а после — установку. Второй вариант: позвонить в специализированную фирму, где зададут много вопросов, подберут и продадут нужное оборудование, а могут и установить за отдельные деньги. Я решил совместить эти два способа. Отчасти потому что мне это интересно, а отчасти для того, чтобы не напороться на продавцов, которым надо просто заработать, продав не совсем то, что мне нужно. Теперь пришло время теории, чтобы понять, как я делал выбор.

На фото пример «освоения» денег на строительство солнечной электростанции. Обратите внимание, солнечные панели установлены ЗА деревом – таким образом, свет на них не попадает, и они просто не работают.

Типы солнечных электростанций

Сразу отмечу, что говорить я буду не о промышленных решениях и не о сверхмощных системах, а об обычной потребительской солнечной электростанции для небольшого дома. Я не олигарх, чтобы разбрасываться деньгами, но я придерживаюсь принципа достаточной разумности. То есть я не хочу греть бассейн «солнечным» электричеством или заряжать электромобиль, которого у меня нет, но я хочу, чтобы в моем доме все приборы постоянно работали, без оглядки на электросети.

Теперь расскажу про типы солнечных электростанций для частного дома. По большому счету, их всего три, но бывают вариации. Расположу, по росту стоимости каждой системы.

Сетевая Солнечная Электростанция — этот тип электростанции сочетает в себе невысокую стоимость и максимальную простоту эксплуатации. Состоит всего из двух элементов: солнечных панелей и сетевого инвертора. Электричество от солнечных панелей напрямую преобразуется в 220В/380В в доме и потребляется домашними энергосистемами. Но есть существенный недостаток: для работы ССЭ необходима опорная сеть. В случае отключения внешней электросети, солнечные батареи превратятся в «тыкву» и перестанут выдавать электричество, так как для функционирования сетевого инвертора нужна опорная сеть, то есть само наличие электричества. Кроме того, со сложившейся инфраструктурой электросети, работа сетевого инвертора не очень выгодна. Пример: у вас солнечная электростанция на 3 кВт, а дом потребляет 1 кВт. Излишки будут «перетекать» в сеть, а обычные счетчики считают энергию «по модулю», то есть отданную в сеть энергию счетчик посчитает, как потребленную, и за нее еще придется заплатить. Тут логично подходит вопрос: куда девать лишнюю энергию и как этого избежать? Переходим ко второму типу солнечных электростанций.

Гибридная Солнечная Электростанция – этот тип электростанции сочетает в себе достоинства сетевой и автономной электростанции. Состоит из 4 элементов: солнечные панели, солнечный контроллер, аккумуляторы и гибридный инвертор. Основа всего – это гибридный инвертор, который способен в потребляемую от внешней сети энергии подмешивать энергию, выработанную солнечными панелями. Более того, хорошие инверторы имеют возможность настройки приоритезации потребляемой энергии. В идеале, дом должен потреблять сначала энергию от солнечных панелей и только при ее недостатке, добирать из внешней сети. В случае исчезновения внешней сети инвертор переходит в автономную работу и пользуется энергией от солнечных панелей и энергией, запасенной в аккумуляторах. Таким образом, даже если электроэнергию отключат на продолжительное время и будет пасмурный день (или электричество отключат ночью), в доме всё будет функционировать. Но что делать, если электричества нет вообще, а жить как-то надо? Тут я перехожу к третьему типу электростанции.

Автономная Солнечная Электростанция – этот тип электростанции позволяет жить полностью независимо от внешних электросетей. Она может включать в себя больше 4 стандартных элементов: солнечные панели, солнечный контроллер, АКБ, инвертор.

Дополнительно к этому, а иногда вместо солнечных панелей, может быть установлена ГидроЭлектроСтанция малой мощности, ветряная электростанция, генератор (дизельный, газовый или бензиновый). Как правило, на таких объектах присутствует генератор, поскольку может не быть солнца и ветра, а запас энергии в аккумуляторах не бесконечен – в этом случае генератор запускается и обеспечивает энергией весь объект, попутно заряжая АКБ. Такая электростанция легко трансформируется в гибридную, при подключении внешней электросети, если инвертор обладает этими функциями. Основное отличие автономного инвертора от гибридного – это то, что он не умеет подмешивать энергию от солнечных панелей к энергии из внешней сети. При этом гибридный инвертор, наоборот, умеет работать в качестве автономного, если внешняя сеть будет отключена. Как правило, гибридные инверторы соразмерны по цене с полностью автономными, а если и отличаются, то несущественно.

Что такое солнечный контроллер?

Во всех типах солнечных электростанций присутствует солнечный контроллер. Даже в сетевой солнечной электростанции он есть, просто входит в состав сетевого инвертора. Да и многие гибридные инверторы выпускаются с солнечными контроллерами на борту. Что же это такое и для чего он нужен? Буду говорить о гибридной и автономной солнечной электростанции, поскольку это как раз мой случай, а с устройством сетевого инвертора могу ознакомить детальнее в комментариях, если будут запросы в комментариях.

Солнечный контроллер – это устройство, которое полученную от солнечных панелей энергию преобразует в перевариваемую инвертором энергию. Например, солнечные панели изготавливаются с напряжением кратно 12В. И АКБ изготавливаются кратно 12В, так уж повелось. Простые системы на 1-2 кВт мощности работают от 12В. Производительные системы на 2-3 кВт уже функционируют от 24В, а мощные системы на 4-5 кВт и более работают на 48В. Сейчас я буду рассматривать только «домашние» системы, потому что знаю, что есть инверторы, работающие на напряжениях в несколько сотен вольт, но для дома это уже опасно.

Итак, допустим у нас есть система на 48В и солнечные панели на 36В (панель собрана кратно 3х12В). Как получить искомые 48В для работы инвертора? Конечно, к инвертору подключаются АКБ на 48В, а к этим аккумуляторам подключается солнечный контроллер с одной стороны и солнечные панели с другой. Солнечные панели собираются на заведомо большее напряжение, чтобы суметь зарядить АКБ. Солнечный контроллер, получая заведомо большее напряжение с солнечных панелей, трансформирует это напряжение до нужной величины и передает в АКБ. Это упрощенно. Есть контроллеры, которые могут со 150-200 В от солнечных панелей понижать до 12 В аккумуляторов, но тут протекают очень большие токи и контроллер работает с худшим КПД. Идеальный случай, когда напряжение с солнечных панелей вдвое больше напряжения на АКБ.

Солнечных контроллеров существует два типа: PWM (ШИМ – Широтно-Импульсная Модуляция) и MPPT (Maximum Power Point Tracking – отслеживание точки максимальной мощности). Принципиальная разница между ними в том, что ШИМ-контроллер может работать только со сборками панелей, не превышающими напряжения АКБ. MPPT – контроллер может работать с заметным превышением напряжения относительно АКБ. Кроме того, MPPT-контроллеры обладают заметно бОльшим КПД, но и стоят дороже.

Как выбрать солнечные панели?

На первый взгляд, все солнечные панели одинаковы: ячейки солнечных элементов соединены между собой шинками, а на задней стороне есть два провода: плюс и минус. Но есть в этом деле масса нюансов. Солнечные панели бывают из разных элементов: аморфных, поликристаллических, монокристаллических. Я не буду агитировать за тот или иной тип элементов. Скажу просто, что сам предпочитаю монокристаллические солнечные панели. Но и это не всё. Каждая солнечная батарея – это четырехслойный пирог: стекло, прозрачная EVA-пленка, солнечный элемент, герметизирующая пленка. И вот тут каждый этап крайне важен. Стекло подходит не любое, а со специальной фактурой, которое снижает отражение света и преломляет падающий под углом свет таким образом, чтобы элементы были максимально освещены, ведь от количества света зависит количество выработанной энергии. От прозрачности EVA-пленки зависит, сколько энергии попадет на элемент и сколько энергии выработает панель. Если пленка окажется бракованной и со временем помутнеет, то и выработка заметно упадет.

Далее идут сами элементы, и они распределяются по типам, в зависимости от качества: Grade A, B, C, D и далее. Конечно, лучше иметь элементы качества А и хорошую пайку, ведь при плохом контакте, элемент будет греться и быстрее выйдет из строя. Ну и финишная пленка должна также быть качественной и обеспечивать хорошую герметизацию. В случае разгерметизации панелей, очень быстро на элементы попадет влага, начнется коррозия и панель также выйдет из строя.

Как правильно выбрать солнечную панель? Основной производитель для нашей страны – это Китай, хотя на рынке присутствуют и Российские производители. Есть масса OEM-заводов, которые наклеят любой заказанный шильдик и отправят панели заказчику. А есть заводы, которые обеспечивают полный цикл производства и способны проконтролировать качество продукции на всех этапах производства. Как узнать о таких заводах и брендах? Есть пара авторитетных лабораторий, которые проводят независимые испытания солнечных панелей и открыто публикуют результаты этих испытаний. Перед покупкой вы можете вбить название и модель солнечной панели и узнать, насколько солнечная панель соответствует заявленным характеристикам. Первая лаборатория – это Калифорнийская Энергетическая Комиссия, а вторая лаборатория Европейская – TUV. Если производителя панелей в этих списках нет, то стоит задуматься о качестве. Это не значит, что панель плохая. Просто бренд может быть OEM, а завод-производитель выпускает и другие панели. В любом случае, присутствие в списках этих лабораторий уже свидетельствует о том, что вы покупаете солнечные батареи не у производителя-однодневки.

Мой выбор солнечной электростанции

Перед покупкой стоит очертить круг задач, которые ставятся перед солнечной электростанцией, чтобы не заплатить за ненужное и не переплатить за неиспользуемое. Тут я перейду к практике, как и что делал я сам. Для начала, цель и исходные: в деревне периодически отключают электроэнергию на период от получаса до 8 часов. Возможны отключения как раз в месяц, так и подряд несколько дней. Задача: обеспечить дом электроснабжением в круглосуточном режиме с некоторым ограничением потребления на период отключения внешней сети. При этом, основные системы безопасности и жизнеобеспечения должны функционировать, то есть: должны работать насосная станция, система видеонаблюдения и сигнализации, роутер, сервер и вся сетевая инфраструктура, освещение и компьютеры, холодильник. Вторично: телевизоры, развлекательные системы, электроинструмент (газонокосилка, триммер, насос для полива огорода). Можно отключить: бойлер, электрочайник, утюг и прочие греющие и много потребляющие устройства, работа которых сиюминутно не важна. Чайник можно вскипятить на газовой плите, а погладить позже.

Как правило, солнечную электростанцию можно купить в одном месте. Продавцы солнечных панелей также продают всё сопутствующее оборудование, поэтому я начал поиск отталкиваясь от солнечных батарей. Один из солидных брендов – TopRay Solar. О них есть хорошие отзывы и реальный опыт эксплуатации в России, в частности, в Краснодарском крае, где знают толк в солнце. В РФ есть официальный дистрибьютор и дилеры по регионам, на вышеозначенных сайтах с лабораториями для проверки солнечных панелей этот бренд присутствует и далеко не на последних местах, то есть можно брать. Кроме того, фирма-продавец солнечных панелей TopRay, также занимается собственным производством контроллеров и электроники для дорожной инфраструктуры: системы управления трафиком, светодиодные светофоры, мигающие знаки, солнечные контроллеры и прочее. Ради любопытства даже напросился на их производство – вполне технологично и даже есть девушки, которые знают, с какой стороны подходить к паяльнику. Бывает же!

Со своим списком хотелок я обратился к ним и попросил собрать мне пару комплектаций: подороже и подешевле для моего дома. Мне задали ряд уточняющих вопросов насчет резервируемой мощности, наличия потребителей, максимальной и постоянной потребляемой мощности. Последнее вообще оказалось для меня неожиданным: дом в режиме энергосбережения, когда работают только системы видеонаблюдения, охраны, связь с инетом и сетевая инфраструктура, потребляет 300-350 Вт. То есть даже если дома никто не пользуется электричеством, на внутренние нужды уходит до 215 кВт*ч в месяц. Вот тут и задумаешься над проведением энергетического аудита. И начнешь выключать из розеток зарядки, телевизоры и приставки, которые в режиме ожидания потребляют по чуть-чуть, а набегает прилично.
Не буду томить, остановился я на более дешевой системе, так как зачастую до половины суммы за электростанцию может занимать стоимость аккумуляторов. Список оборудования получился следующим:

Солнечная батарея TopRay Solar 280 Вт Моно – 9 шт
Однофазный Гибридный инвертор на 5 кВт InfiniSolar V-5K-48 – 1 шт
Аккумулятор AGM Парус HML-12-100 – 4 шт

Дополнительно, мне было предложено приобрести профессиональную систему крепления солнечных панелей на крышу, но я, посмотрев фотографии, решил обойтись самодельными креплениями и тоже сэкономить. Но я решил собирать систему сам и не жалел сил и времени, а монтажники работают с этими системами постоянно и гарантируют быстрый и качественный результат. Так что решайте сами: с заводскими креплениями работать гораздо приятнее и проще, а моё решение просто дешевле.

Что даёт солнечная электростанция?

Этот комплект может выдать до 5 кВт мощности в автономном режиме – именно такой мощности я выбрал однофазный инвертор. Если докупить такой же инвертор и модуль сопряжения к нему, то можно нарастить мощность до 5кВт+5кВт=10 кВт на фазу. Или можно сделать трехфазную систему, но я пока довольствуюсь и этим. Инвертор высокочастотный, а потому достаточно легкий (порядка 15 кг) и занимает немного места – легко монтируется на стену. В него уже встроено 2 MPPT-контроллера мощностью 2,5 кВт каждый, то есть я могу добавить еще столько же панелей без покупки дополнительного оборудования.

Солнечных панелей у меня на 2520 Вт по шильдику, но из-за неоптимального угла установки они выдают меньше – максимум я видел 2400 Вт. Оптимальный угол – это перпендикулярно солнцу, что в наших широтах составляет примерно 45 градусов к горизонту. У меня панели установлены под 30 градусов.

Сборка АКБ составляет 100А*ч 48В, то есть запасено 4,8 кВт*ч, но забирать энергию полностью крайне нежелательно, поскольку тогда их ресурс заметно сокращается. Желательно разряжать такие АКБ не более, чем на 50%. Это литий-железофосфатные или литий-титанатные можно заряжать и разряжать глубоко и большими токами, а свинцово-кислотные, будь то жидкостные, гелевые или AGM лучше не насиловать. Итак, у меня есть половина емкости, а это 2,4 кВт*ч, то есть порядка 8 часов в полностью автономном режиме без солнца. Этого хватит на ночь работы всех систем и еще останется половина емкости АКБ на аварийный режим. Утром уже встанет солнце и начнет заряжать АКБ, параллельно обеспечивая дом энергией. То есть дом может функционировать и автономно в таком режиме, если снизить энергопотребление и погода будет хорошей. Для полной автономии можно было бы добавить еще аккумуляторов и генератор. Ведь зимой солнца совсем мало и без генератора будет не обойтись.

Начинаю собирать

Перед покупкой и сборкой необходимо просчитать всю систему, чтобы не ошибиться с расположением всех систем и прокладкой кабелей. От солнечных панелей до инвертора у меня порядка 25-30 метров и я заранее проложил два гибких провода сечением 6 кв.мм, так как по ним будет передаваться напряжение до 100В и ток 25-30А. Такой запас по сечению был выбран, чтобы минимизировать потери на проводе и максимально доставить энергию до приборов. Сами солнечные панели я монтировал на самодельные направляющие из алюминиевых уголков и притягивал их самодельными же креплениями. Чтобы панель не сползала вниз, на алюминиевом уголке напротив каждой панели смотрит вверх пара 30мм болтов, и они являются своеобразным «крючком» для панелей. После монтажа их не видно, но они продолжают нести нагрузку.

Солнечные панели были собраны в три блока по 3 панели в каждом. В блоках панели подключаются последовательно — так напряжение удалось поднять до 115В без нагрузки и снизить ток, а значит можно выбрать провода меньшего сечения. Блоки между собой подключены параллельно специальными коннекторами, обеспечивающими хороший контакт и герметичность соединения – называются MC4. Их же я использовал для подключения проводов к солнечному контроллеру, так как они обеспечивают надежный контакт и быстрое замыкание\размыкание цепи для обслуживания.

Далее переходим к монтажу в доме. АКБ предварительно заряжены «умной» автомобильной зарядкой, чтобы выровнять напряжение и подключены последовательно для обеспечения напряжения 48В. Далее, они подключены к инвертору кабелем с сечением 25 мм кв. Кстати, во время первого подключения АКБ к инвертору будет заметная искра на контактах. Если вы не спутали полярность, то всё нормально – в инверторе установлены довольно емкие конденсаторы и они начинают заряжаться в момент подключения к аккумуляторам. Максимальная мощность инвертора – 5000 Вт, а значит ток, который может проходить по проводу от АКБ будет составлять 100-110А. Выбранного кабеля хватает для безопасной эксплуатации. После подключения АКБ, можно подключать внешнюю сеть и нагрузку дома. К клеммным колодкам цепляются провода: фаза, ноль, заземление. Тут всё просто и наглядно, но если для вас починить розетку небезопасно, то подключение этой системы лучше доверить опытным электромонтажникам. Ну и последним элементом подключаю солнечные панели: тут тоже надо быть внимательным и не перепутать полярность. При мощности в 2,5 кВт и неправильном подключении, солнечный контроллер сгорит моментально. Да что там говорить: при такой мощности, от солнечных панелей можно заниматься сваркой напрямую, без сварочного инвертора. Здоровья это солнечным панелям не добавит, но мощь солнца действительно велика. Так как я дополнительно использую разъемы MC4, перепутать полярность просто невозможно при первоначальном правильном монтаже.

Всё подключено, один щелчок выключателя и инвертор переходит в режим настройки: тут надо выставить тип АКБ, режим работы, зарядные токи и прочее. Для этого есть вполне понятная инструкция и если вы можете справиться с настройкой роутера, то настройка инвертора тоже не будет очень сложной. Надо только знать параметры АКБ и правильно их настроить, чтобы они прослужили как можно дольше. После этого, хм… После этого наступает самое интересное.

Эксплуатация гибридной солнечной электростанции

После запуска солнечной электростанции, я и моя семья пересмотрели многие привычки. Например, если раньше стирка или посудомоечная машина запускались после 23 часов, когда работал ночной тариф в электросетях, то теперь эти энергозатратные работы перенесены на день, потому что стиралка потребляет 500-2100 Вт во время работы, посудомоечная машина потребляет 400-2100 Вт. Почему такой разброс? Потому что насосы и моторы потребляют немного, а вот нагреватели воды крайне прожорливы. Гладить оказалось тоже «выгоднее» и приятнее днем: в комнате гораздо светлее, а энергия солнца полностью покрывает потребление утюга. На скриншоте продемонстрирован график выработки энергии солнечной электростанцией. Хорошо виден утренний пик, когда работала стиральная машинка и потребляла много энергии – эта энергия была выработана солнечными панелями.

Первые дни я по несколько раз подходил к инвертору, взглянуть на экран выработки и потребления. После поставил утилиту на домашний сервер, который в реальном времени отображает режим работы инвертора и все параметры электросети. К примеру, на скриншоте видно, что дом потребляет больше 2 кВт энергии (пункт AC output active power) и вся эта энергия заимствуется от солнечных батарей (пункт PV1 input power). То есть инвертор, работая в гибридном режиме с приоритетом питания от солнца, полностью покрывает энергопотребление приборов за счет солнца. Это ли не счастье? Каждый день в таблице появлялся новый столбик выработки энергии и это не могло не радовать. А когда во всей деревне отключили электричество, я узнал об этом только по писку инвертора, который оповещал о работе в автономном режиме. Для всего дома это означало только одно: живем как прежде, пока соседи ходят за водой с ведрами.

Но есть в наличии дома солнечной электростанции и нюансы:

Я начал замечать, что птицы любят солнечные панели и, пролетая над ними, не могут сдержаться от счастья наличия технологичного оборудования в деревне. То есть иногда всё же солнечные панели надо мыть от следов и пыли. Думаю, что при установке под 45 градусов, все следы просто смывались бы дождями. Выработка от нескольких птичьих следов вообще не падает, но если затенена часть панели, то падение выработки становится ощутимым. Это я заметил, когда солнце пошло к закату и тень от крыши начала накрывать панели одну за другой. То есть лучше располагать панели вдали от всех конструкций, способных их затенить. Но даже вечером, при рассеянном свете, панели выдавали несколько сотен ватт.
При большой мощности солнечных панелей и подкачке от 700 Ватт и более, инвертор включает вентиляторы активнее и их становится слышно, если дверь в техническое помещение открыта. Тут либо закрывать дверь, либо крепить инвертор на стену через демпфирующие прокладки. В принципе, ничего неожиданного: любая электроника греется при работе. Просто надо учитывать, что инвертор не стоит вешать там, где он может мешать звуком своей работы.
Фирменное приложение умеет отправлять оповещения по электронной почте или в SMS, если произошло какое-либо событие: включение/отключение внешней сети, разряд АКБ и подобное. Вот только приложение работает по незащищенному 25 порту SMTP, а все современные почтовые сервисы, вроде gmail.com или mail.ru работают по защищенному порту 465. То есть сейчас, фактически, оповещения по почте не приходят, а хотелось бы.

Не сказать, что эти пункты как-то огорчают, ведь всегда надо стремиться к совершенству, но имеющаяся энергонезависимость того стоит.

Заключение

Полагаю, что это не последний мой рассказ о собственной солнечной электростанции. Опыт эксплуатации в различных режимах и в разное время года однозначно будет отличаться, но я точно знаю, что даже если в Новый Год отключат электричество, в моём доме будет светло. По результатам эксплуатации установленной солнечной электростанции могу отметить, что оно того стоило. Несколько отключений внешней сети прошли незаметно. О нескольких я узнал только по звонкам соседей с вопросом «У тебя тоже нет света?». Бегущие цифры выработки электричества безмерно радуют, а возможность убрать от компа UPS зная, что даже при отключении электроэнергии всё продолжит работать – это приятно. Ну а когда у нас наконец-то примут закон о возможности продажи электроэнергии частными лицами в сеть, я первый подам заявку на эту функцию, ведь в инверторе достаточно изменить один пункт и всю выработанную, но не потребленную домом энергию, я буду продавать в сеть и получать за это деньги. В общем, это оказалось довольно просто, эффективно и удобно. Готов ответить на ваши вопросы и выдержать натиск критиков, убеждающих всех, что в наших широтах солнечная электростанция – это игрушка.

Солнечная батарея своими руками — принцип и порядок сборки в домашних условиях

В получении электроэнергии альтернативными методами в последнее время прослеживается тенденция к активному развитию. И это несмотря на то что подобный подход пока еще остается весьма затратным, если планируется приобрести готовое оборудование. Ждать быстрой окупаемости сделанных вложений не приходится.

Солнечная батарея своими руками

Тем не менее, многие рачительные хозяева домов и даже квартир все пристальнее рассматривают такие возможности. А некоторые из них идут по пути самостоятельного создания необходимого оборудования, хотя бы в качестве стартового эксперимента. Так, например, солнечная батарея своими руками вполне может быть создана в домашних условиях, так как сегодня для ее сборки можно приобрести все необходимое. Тем более что существует несколько способов сборки солнечных панелей из разных комплектующих.

Тем, кто хочет попробовать самостоятельно собрать такой источник электроэнергии, и переназначена настоящая публикация.

Что такое солнечная батарея, и как она работает?

Общие понятия о принципе получения электричества от солнечной энергии

У людей, решивших собрать солнечную батарею, возникает немало вопросов, а для многих эта задача видится и вовсе не выполнимой из-за кажущейся сложности ее конструкции. Однако, на самом деле особых трудностей в ее сборке нет. И в этом можно убедиться, изучив схему и рассмотрев, как выполняет работу мастер, изготовивший не один подобный прибор.

Солнечная батарея представляет собой совокупность фотоэлектрических преобразователей солнечной энергии в электрическую.

Солнечная батарея – это множество правильно соединенных между собой фотоэлементов. Каждый из них обладает невысокими генерирующими способностями, но в совокупности получаются весьма приличные показатели выработанной мощности.

Отдельные фотоэлементы соединены в единую панель и защищены с двух сторон материалами, стойкими к ультрафиолету, влаге и другим атмосферным явлениям. Это важно, так как батареи чаще всего эксплуатируются на открытом незащищенном пространстве — это может быть крыша здания, балконное ограждение или же поляна около дома.

Общая конструкция системы получения электрической энергии от солнечной представляет собой целый ряд приборов и устройств, соединенных в единую цепь:

Примерная схема системы выработки потребительской электрической энергии от солнечной

Пластины-преобразователи — это полупроводниковые фотоэлементы, обладающие способностью генерировать постоянный ток под воздействием света. Пластины соединяются между собой по определенной схеме специальными шинами (плоскими проводниками), и собираются в батарею в общем корпусе.
Панели-батареи, собранные из фотоэлементов, подключаются к прибору-контролеру с подобранными параметрами тока и напряжения, необходимыми для зарядки аккумулятора.
Аккумулятор или целая батарея таких аккумуляторов накапливает заряд.
Специальный инвертор преобразует постоянный ток в переменный с напряжением в 220 В (если этот необходимо).

Такая череда приборов используются в схеме в том случае, когда планируется отдельные постоянные точки потребления или даже полностью весь дом запитать от солнечной энергии. Накопленная в аккумуляторе за день энергия может быть использована в пасмурные дни или в темное время суток. Применяются и более простые схемы, когда солнечные батареи выступают лишь вспомогательным источником питания, и накопление энергии не требуется. Панель в таком случае может быть непосредственно подключена к прибору-потребителю. Однако, этот вариант менее надежен, так как стабильность питания будет полностью зависеть от наличия солнца в данный момент.

Использование солнечных батарей для полного снабжения дома энергией актуально в регионах, где количество солнечных дней в течение года преобладает. Этим обычно «славятся» южные регионы страны. В других условиях они чаще всего применяются в качестве дополнительных источников электроснабжения.

Три основных разновидности фотоэлектрических модулей

Модули солнечных батарей, из которых собирается панель, подразделяются на три типа:

— монокристаллический;

— поликристаллический;

— аморфный (тонкопленочный).

От особенностей структурного строения пластин напрямую зависит эффективность конструкции, а также ее общая стоимость.

Монокристаллический и поликристаллический вариант солнечной батареи

Монокристаллические пластины изготавливаются из монокристаллов кремния, выращенных по методу Чохральского. Они отличаются высоким качеством и обладают неплохим (по меркам фотоэлементов) КПД, равным примерно 20÷22%. Из-за этого и стоимость их достаточно высока.

Солнечные лучи, попадая на монокристаллическую поверхность, способствуют возникновению направленного движения свободных электронов. Пластины с двух сторон подсоединены к шинам, которые затем подключаются к общей электрической цепи системы.

Высокий КПД этого типа пластин объясняется тем, что солнечные лучи равномерно рассеиваются по поверхности кристалла.

Поликристаллические фотоэлементы изготавливаются из полупроводника, имеющего поликристаллическую структуру. Именно этот тип батареи считается оптимальным для создания системы преобразования солнечной энергии. Стоимость элементов, а как следствие — и целых батарей получается ниже по сравнению с монокристаллическими приборами. Это обуславливается особенностями производства фотоэлементов, так как при их изготовлении применяются фрагменты, оставшиеся от монокристаллов.

Если сравнивать два этих типа изделий, то можно выделить следующие различия, выявленные тестированием независимых компаний:

Поликристаллические пластины отличаются по внешнему виду от монокристаллов, так как имеют неоднородный по цвету окрас поверхностей, с перемежением темных и светлых участков.

Внешнее отличие пластин монокристаллов от поликристаллов заключается в однородности цвета.

В процессе эксплуатации у всех фотоэлементов происходит постепенное снижение мощности. Так, после года работы у монокристаллов она снижается на 3%, а у поликристаллических элементов — на 2%.
Суммарное количество электроэнергии, выработанное монокристаллическим модулем, примерно на 30% выше, чем у поликристаллических элементов, при их одинаковой площади.
Стоимость поликристаллов на 10÷15 % ниже монокристаллических батарей.

Аморфные солнечные модули

Этот тип элементов представляет собой плотную гибкую пленку, значительно упрощающую процесс монтажа батарей.

На современном рынке представлены три поколения подобных фотоэлементов:

Гибкие пленочные фотоэлементы на основе аморфного кремния имеют ряд преимуществ и значительно удобнее в работе

Элементы первого поколения являются однопереходными. Они имеют низкий КПД — всего 5% и относительно небольшой срок эксплуатации — не более 10 лет.
Пленка второго поколения тоже однопереходного типа, но уровень КПД у нее повышен до 8%, увеличен и срок эксплуатации.
Тонкопленочные батареи третьего поколения обладают КПД до 12%, и обладают длительным сроком службы, составляя конкуренцию кристаллическим вариантам.

Несмотря на не выдающиеся характеристики, самыми популярными остаются однопереходные тонкопленочные модули второго поколения. Они доступны по цене и обладают приличной мощностью, которая вполне может конкурировать с кристаллическими вариантами батарей.

Сравнение солнечных фотоэлементов

Если сравнивать кристаллические и пленочные батареи, то у последних существует ряд существенных преимуществ, благодаря которым часто предпочтение отдается именно им:

Аморфные пленочные элементы лучше реагируют на изменение температуры, в частности, на ее повышение. В солнечные месяцы года этот тип батарей способен произвести большее количество энергии по сравнению с кристаллическими аналогами — те при нагреве способны потерять до 20% мощности.
Пленочные батареи продолжают выработку энергии даже при рассеянном солнечном свете, в отличие от кристаллов, которые не генерируют энергию в пасмурную погоду. При слабом или рассеянном свете аморфная пленка способна вырабатывать до 20% энергии от своих номинальных показатели. Не слишком много, но лучше, чем ничего.
Стоимость кристаллических панелей гораздо выше, чем пленочных. Причем цена на последние продолжает снижаться из-за активного наращивания объемов их производства.
Пленочные солнечные батареи имеют меньшее количество дефектов и уязвимых мест. Дело в том, что жёсткие пластины при формировании панели спаиваются между собой, а пленка устанавливается в корпус конструкции в целом виде.

Если подвести итоги и вывести их в таблицу, то сравнительные характеристики пленочных аморфных и жестких кристаллических солнечных фотоэлементов будут выглядеть следующим образом:

Параметры	Кристаллические панели	Аморфные тонкопленочные батареи
КПД изделий	9÷20%	6÷12%
Выходное напряжение одного фотоэлемента	Около 0,5 В	Около 1,7 В
Световой спектр максимальной чувствительности	Ближе к красному цвету, то есть для эффективной работы необходимо яркое солнце.	Ближе к ультрафиолету, то есть восприимчивы и к рассеянному освещению.
Гибкость	Хрупкие и ломкие, требуют обязательной жесткой основы и надежной защиты от механического воздействия.	Гибкие, легко гнутся, не заламываются.
Надежность при эксплуатации в экстремальных условиях	Требуют жесткой основы и надежной защиты от механического воздействия.	Более устойчивы к механическим воздействиям, хотя тоже требуют защиты.
Долговечность	При должной защите, эксплуатируются длительное время, но с годами постепенно снижается эффективность работы изделий.	Качественные изделия, выполненные с соблюдением технологии, выгорают на солнце на 4% за первые 4÷5 лет эксплуатации. Дешевые китайские аналоги могут подвести через 2÷3 года.
Вес	Тяжелые.	Легкие.

Необходимо уточнить, что производятся и комбинированные варианты солнечных батарей, то есть состоящие из кристаллических и аморфных элементов. То есть используются по максимуму все преимущества обоих типов. Однако, стоимость подобных изделий весьма высока, поэтому они не настолько популярны, как упомянутые выше батареи.

Что влияет на эффективность солнечных батарей?

Чтобы не удивляться тому, что солнечные батареи работают с разной эффективностью в различные периоды, необходимо выделить факторы, которые влияют на КПД системы. Причем названные ниже моменты действуют на солнечные батареи всех типов, но с различной интенсивностью.

При повышении температуры производительность любых фотоэлементов панелей снижается.
При частичном затемнении, например, если солнце попадает только на часть панели, а какое-то количество элементов остается неосвещенным, выходное напряжение падает за счет потерь неосвещенных пластин.
Панели, оснащенные линзами для концентрирования излучения, становятся совершенно неэффективными в облачную погоду, так как пропадает эффект фокусирования потока света.
Для достижения высокой эффективности работы солнечной батареи необходим правильный подбор сопротивления нагрузки. Поэтому панели подключаются не напрямую к приборам или аккумулятору, а через управляющий системой контролер, который обеспечит оптимальный режим функционирования батареи.

Недостатки солнечных батарей

У солнечных батарей существует ряд недостатков, узнав о которых многие хозяева жилья сразу отказываются от затеи их приобретения и установки.

Действительно мощная, эффективная солнечная батарея потребует немалой полностью открытой для солнечных лучей площади.

Для получения достаточного количества энергии необходимо установить весьма большое количество батарей довольно больших размеров. Понятно, что для их размещения потребуются большие площади. Многие собственники частных домов используют для их монтажа солнечную сторону крыши.

Суммарные показатели емкости блока аккумуляторов должны соответствовать мощности солнечных батарей, поэтому количество и тип АКБ необходимо подобрать правильно.

Нельзя забывать, что батарея будет работать эффективно, только если ее лицевая сторона будет подвергаться периодической очистке от насевшей пыли, грязи, разводов высохшей дождевой воды. А это значит, что к поверхности необходимо обеспечить удобный и легкий доступ.
Солнечные батареи недостаточно эффективно функционируют в сумерках и совершенно не работают в ночные часы. Чтобы использовать энергию от них в любое время суток необходимо подключение к нескольким аккумуляторам, которые за солнечный период накапливают энергию.
Для большого количества аккумуляторов, если система планируется в качестве основного источника энергии, может потребоваться отдельное помещение.

«Накопителем» выработанной электрической энергии может быть целая батарея соединенных определенным образом аккумуляторов. Это потребует немало места. Да и стоимость аккумуляторов тоже может быть весьма значительной.

Солнечная энергия считается экологически чистой, однако сами пластины фотоэлементов содержат в себе такие токсичные вещества, как кадмий, свинец, мышьяк, галлий и т.п. При нагревании конструкции данные вещества могут выделяться не только в окружающую среду, но и проникать в помещения дома, если батареи установлены на крыше или балконе дома. Оптимальным вариантом будет установить систему в отдалении от жилых строений.

Солнечные батареи на поворотном механизме, постоянно поддерживающим поверхность в фокусе солнечного света

При установке батарей на открытой площадке, для более высокой эффективности их работы, систему часто снабжают специальным фотоэлементом, реагирующим на положение Солнца, и поворотным механизмом, который будет поворачивать их вслед за движением светила. Эффективность повышается, но зато возрастает сложность системы и стоимость реализации проекта.
Пока что не приходится говорить о высокой эффективности работы подобных систем. Их КПД составляет в самом лучшем случае 20%, остальные 80% воспринятой поверхностью солнечной энергии уходят на нагрев самой батареи, средняя температура которой может достигать 55÷60 градусов. Как уже говорилось выше, при нагреве фотоэлементов, эффективность их работы падает.
Чтобы предотвратить перегревание батарей, применяют те или иные системы принудительного охлаждения. Например, устанавливаются вентиляторы или насосы, перекачивающие хладагент. Понятно, что такие приборы также требуют электроэнергии, а также периодического обслуживания. Кроме того, они могут значительно снизить надежность работы всей конструкции. Ну а проблема эффективного пассивного охлаждения батарей пока не решается.

Как собрать солнечную батарею в домашних условиях?

Если после изучения представленной выше информации желание заняться изготовлением солнечной батареи не пропало, можно поэкспериментировать, создав и проверив собственное творение. Далее будет подробно рассмотрена сборка панели из монокристаллических пластин.

Монокристаллическая пластина 78×156 мм с двумя токосъемными дорожками на лицевой стороне. Симметрично им, на тыльной стороне пластины линии припаивания шин обозначены фигурными контактными окошками.

В показанном примере домашний мастер собирает панель габаритами 750×960 мм, состоящую из 36 жёстких монокристаллических пластин размером мм. Пластины устанавливаются в четыре ряда, по 9 фотоэлементов в каждом. Между фотоэлементами выдерживается зазор порядка 10÷12 миллиметров.

Солнечные батареи, установлены на балконном ограждении, а также закреплены к его остеклению. Такой монтаж будет актуален, если балкон находится на солнечной стороне дома. Красной рамкой выделена панель, монтаж которой будет показан.

Иллюстрация	Краткое описание выполняемых операций
	Для работы потребуются, прежде всего, сами пластины. Мастер рекомендует приобретать их с запасом, так как они могут иметь разные параметры выходного напряжения, а из них необходимо будет выбрать 36 штук, имеющих наиболее близкие друг к другу показатели. Шина — это медная луженая лента, то есть уже покрытая оловом, что упрощает ее пайку. Потребуется порядка 10 метров узкой шины шириной в 1,6 мм и 2 метра широкой, шириной в 5 мм. Для электромонтажных работ необходимо подготовить обычный паяльник на 40 Вт. флюс для пайки — это канифоль, растворенная в спирте, спирт для обезжиривания поверхностей под пайку и их последующей очистки от остатков флюса, ватные диски и палочки. В качестве основы для монтажа всего модуля в данном случае используется акриловое стекло толщиной 5 мм. Для последующей герметизации фотоэлементов мастер решил использовать прочную бесцветная прозрачная поливинилхлоридную пленку ORACAL®751, которая часто применяется для закрепления рекламы на транспортных средствах.
	Несколько слов о том, почему выбрана ширина шины именно 1,6 мм. Металл имеет свойство при нагревании расширяться, а при остывании, соответственно, сжиматься. На солнечной батарее этот процесс будет происходить постоянно, то есть днем припаянные шины будут увеличиваться в размерах, а ночью — наоборот, что не особо полезно для конструкции. На опыте мастер испытал ленту шириной в 2 мм, и все-таки остановил свой выбор именно на ширине 1,6 мм. По токопроводящим качествам эти шины не особо отличаются между собой, а более узкая все же меньше повержена линейной деформации.
	Подготовив все необходимое, имеет смысл в первую очередь произвести сортировку пластин. Как говорилось выше, несмотря на то, что это одна модель, они зачастую могут иметь разные показатели в практической работе. А для гармоничной работы батареи значения вырабатываемого напряжения должны быть максимально близкими друг к другу. Например, в данном случае при проведении проверки обнаружилось, что фотоэлементы в равных условиях (при искусственном освещении) могут вырабатывать от 0,19 до 0,35 вольт. Лучше, если в одной панели будут собраны элементы, имеющие максимально близкие значения, скажем, от 0,30 до 0,33 вольт. Если в комплексе будет установлен один или два элемента, значительно отличающиеся по выходному напряжению, то они будут создавать никому не нужное сопротивление, и станут перегреваться. Таким образом, отбраковываются пластины, явно выпадающие из общей массы.
	При монтаже пластин между ними будет оставляться зазор в 10÷12 мм. Он нужен для того, чтобы пленка, фиксирующая элементы на акриловом стекле, удерживала их со всех сторон.
	Далее, необходимо уложить на столе две пластины на расстоянии в 10 мм, и по ним замерить, какой длины необходимо нарезать узкие шины. Как можно видеть на внешней стороне пластин для скрепления предусмотрены две металлические токосъемные полосы, а на обратной ее стороне места фиксации указаны точечно, окошками.
	На лицевой стороне пластины от ее верхнего края необходимо отступить примерно 3 мм.
	На обратной стороне второй панели шина также должна не доходить до нижнего края на эти же 2÷3 мм.
	После определения длины одной соединительной шины, остальные соединительные элементы отмеряются по ней. Для каждых двух пластин потребуется по два отрезка шины, то есть всего нужно 72 штуки. В нарезанном виде шины выглядят, как показано на фото. Вовсе не обязательно заготавливать сразу все отрезки — их можно нарезать по ходу работы. Однако если они все-таки будут заготовлены все сразу, то рекомендовано их собрать и сцепить резинкой. Так они не потеряются, и не будут мешаться на столе.
	Сначала шины припаиваются к лицевой стороне всех пластин. Но перед началом пайки металлические токосъемные полосы на пластинах необходимо подготовить, обезжирив спиртом. Для этой работы удобно использовать ватные палочки — их обмакивают в спирт и проходятся по полоске. Этот процесс необходим для повышения качества пайки.
	Следующим подготовительным этапом идет нанесение на очищенные спиртом полоски канифольного флюса. Лучше, если он будет налит в эластичную емкость в виде маркера (клеевого карандаша) с мягким наконечником. Так будет легче работать, при необходимости выдавливая и распределяя необходимое количество состава.
	Следующим шагом идет припаивание шин к внешней стороне пластин. Шина укладывается на металлическую контактную полоску и выравнивается. Далее, придерживая бо́льшую часть шины, аккуратно прижав ее к полосе, ее верхнюю сторону фиксируют паяльником на 20÷30 мм по длине. Дополнительный припой при этом не используется – вполне достаточно слоя лужения на самой шине. Теперь она закреплена и не сможет сдвинуться, поэтому ее оставшуюся длинную сторону закрепить на поверхности будет совсем просто.
	Для этого пластину необходимо повернуть к себе противоположной стороной, так чтобы длинная часть шины оказалась под рукой. Придерживая шину и слегка ее натягивая, по ней аккуратно проводят паяльником, следя за тем, чтобы он не соскользнул в сторону. Луженая лента хорошо припаивается к правильно подготовленной поверхности — достаточно один раз без спешки провести по ней хорошо разогретым паяльником. Если на ленте останутся заусеницы, то их сразу же необходимо загладить, так как эта сторона пластин должна быть прижата к акриловому стеклу.
	Припаяв обе ленты к пластине, их необходимо протереть спиртом с помощью ватной палочки или диска. Необходимо удалить с поверхности весь оставшийся флюс.
	Таким же образом последовательно подготавливаются все 36 пластин, или же только 9 фотоэлементов, чтобы собрать одну из четырех полос солнечной панели. Здесь каждый мастер поступает так, как ему будет удобнее.
	Далее будет рассмотрена сборка подготовленных фотоэлементов в одну полосу. Таким же способом производится и соединение остальных трех полос солнечной панели.
	Вначале берется пластина, которая будет первой в полосе. Она укладывается на стол лицевой стороной вниз, вместе с припаянными к ней шинами. Затем полосы под пайку, выделенные на обратной стороне пластины контактными окошками, обрабатывается спиртом, а потом флюсом. Далее, отступив от края примерно 3 мм по линии, проходящей через окошки, укладывается отрезок шины, и по тому же способу, что и с внешней стороны, припаивается к поверхности. Свободные концы шин должны расположиться в противоположном направлении относительно припаянных к лицевой поверхности – они будут нужны при коммутации всего ряда элементов в общую батарею широкими шинами.
	Теперь необходимо соединить между собой первую и вторую пластины ряда. Для этого концы шин, припаянных к лицевой стороне первой пластины, необходимо вывести на тыльную сторону второй пластины. Пластины при этом размещаются параллельно друг другу на установленном расстоянии (10 мм). Для удобства можно на рабочем столе заранее выполнить разметку, то есть сделать своеобразный шаблон взаимного расположения пластин.
	Точки припаивания контактов обрабатываются спиртом, и затем на них наносится флюс.
	Теперь можно осуществить припаивание шин. Для этого по ним также аккуратно, не торопясь, проводят разогретым паяльником. После окончания пайки обеих шин, их также необходимо протереть спиртом для удаления оставшегося флюса.
	Далее, таким же образом коммутируется третья и все последующие пластины ряда. В результате должно получиться четыре полосы по 9 фотоэлементов, соединенных так, как было показано на иллюстрациях.
	Готовые, спаянные ряды фотоэлементов поочередно укладываются на заранее подготовленное акриловое стекло необходимого размера. От краев элементов до края стекла должно быть выдержано расстояние в 50÷60 мм. На стекле ряды временно фиксируются короткими полосками прозрачного скотча.
	«Золотое правило» последовательной коммутации источников питания постоянного тока: плюс предыдущего элемента соединен с минусом последующего – и так далее. В рядах это правило соблюдено. Теперь очень важно его не нарушить и при укладке рядов в батарею. Так, выступающие слева отрезки шин первого и третьего ряда должны быть припаяны на внешней стороне панели, которая в данном случае повернута к акриловой поверхности. Во втором и четвертом ряду должны выступать концы шин, зафиксированные на тыльной светлой стороне пластин. Если допустить ошибку, то последовательное соединение нарушится, и батарея работать не будет.
	В результате конструкция уложенной панели должна будет выглядеть следующим образом. Когда все ряды будут закреплены на стекле скотчем, их необходимо объединить в одну систему.
	Электрическое соединение осуществляется по представленной схеме. В результате сверху окажется «плюс», снизу «минус».
	В качестве соединительных элементов используется широкие шины – это хорошо показано на схеме выше. К ним припаиваются выступающие концы тонких шин. Излишки после припаивания следует откусить кусачками.
	На этой фото хорошо показана крайняя точка коммутации шин. Закончив работу, панель необходимо проверить на работоспособность с помощью тестера, переключив его на вольтметр и установив щупы на плюс и минус.
	Проверку панели можно сначала произвести на рабочем столе – больших показателей не будет, но собранная панель продемонстрирует, что она «живая». А затем можно провести проверку, вынеся батарею на солнце.
	К крайним плюсовой и минусовой шинам закреплены щупы мультитестера.
	Даже при облачной погоде на холостом ходу батарея выдает 19,4 вольт — это говорит о правильности соединения панелей.
	Солнца на момент проверки не было, и ток невелик, всего около 0,5 ампера. Но даже в пасмурную погоду батарея вырабатывает около 10 ватт энергии.
	Параллельно рекомендуется проверить пластины на перегрев — это несложно прочувствовать тыльной стороной ладони. Если отдельные пластины на общем фоне явно перегреваются, то их желательно сразу же заменить – это пока сделать несложно.
	Если батарея работает нормально, то можно ее окончательно герметизировать — закатывать в пленку. Эксплуатационный срок этой пленки семь лет, но как показывает практика, она отлично функционирует и дольше. Пленка имеет клеевой слой, закрытый защитной подложкой, которая снимается по мере наклеивания покрытия на фотоэлементы и акриловое стекло.
	Первое, что необходимо сделать — это разложить пленку сверху конструкции и выровнять край, от которого начнется ее наклеивание. От того, насколько будет выровнен край, зависит качество приклеивания всего полотна. Должна быть достигнута полная герметизация, без складок и пустот, так как пленка предназначена для надежной защиты фотоэлементов от любых внешних воздействий.
	Далее, необходимо аккуратно отделить защитный слой от пленки по всему краю, примерно на 40 мм, сразу закрепив ее на стекле.
	Эта операция проводится очень аккуратно, при приклеивании пленка разравнивается и разглаживается. Здесь необходимо помнить, что отклеить и выровнять определенный участок пленки — уже не получится, поэтому необходимо делать работу качественно сразу. Пленку нельзя натягивать, но в то же время она и не должна собираться складками.
	Защитная подложка подгибается вниз и по мере приклеивания постепенно снимается. Освободив 20÷30 мм пленки, ее приглаживают к фотоэлементам и просветам между ними, то есть к акриловому стеклу.
	Процесс закатывания батареи в пленку — длительный и кропотливый, поэтому необходимо набраться терпения и выполнять его, не торопясь. Если пленка все-таки замялась или ушла в сторону, ее нельзя отклеивать, так как повредятся фотоэлементы. В этом случае необходимо вырезать и наклеить сверху уже закрепленной пленки дополнительный фрагмент. Главное — закрыть всю поверхность батареи. На этой иллюстрации показан закатанный в пленку край панели. Хорошо видно, что идеальная гладкость не требуется, главное — плотное прилегание пленки по всей площади.
	Когда пленка будет наклеена, можно проводить испытания готовой панели. Для этого батарею необходимо вынести на солнце и снова подключить к ней тестер.
	Как можно видеть, батарея выдает напряжение на выходах почти 20 вольт. Затем проверяется ток короткого замыкания — он составил 3.94 ампер. А это уже, ни много, ни мало – почти 80 ватт.
	Для проверки под нагрузкой к батарее через амперметр была подключена лампочка на 24 В. Итог на фотографии – горит хоть и не в полный накал, но достаточно ярко.

Многие мастера, кроме стекла и пленки, используют еще и обрамление батареи, одевая ее в жесткую раму. Это придает конструкции необходимую прочность и повышает ее надежность.

Если планируется собрать и использовать несколько солнечных батарей, то их соединяют или последовательно — для увеличения напряжения на выходе, или параллельно – так можно добиться более высоких показателей тока и суммарной мощности

Комплекс панелей через контроллер подключается к аккумулятору — накопителю энергии, а уже от него идет распределение на точки потребления, напрямую или через инвертор.

Узнайте, как сделать солнечный коллектор своими руками, из нашей новой статьи на нашем портале.

* * * * * * *

Итак, как можно видеть из представленной информации, батарею вполне можно собрать своими руками. Потребуется наличие некоторых знаний электротехники и монтажа, усидчивость и внимательность.

Другое дело — что предварительно стоить очень тщательно взвесить ожидаемый эффект от батареи и стоимость комплектующих и всего необходимого для системы оборудования. Насколько система получится рентабельной, тем более с учетом местных климатических условий? Не превратится ли ее создание просто в «игрушку» для деятельного мужчины среднего возраста?

Возможно, некоторые вопросы по этому поводу снимет размещенный ниже видеосюжет:

Видео: Основные ошибки, допускаемые начинающими при планировании создания домашних солнечных электростанций

Солнечная батарея своими руками: пошаговый мастер-класс

Многие компании в интернете реализуют уже готовые собранные панели, которые напрямую подключаются к потребителю. Но, такие устройства имеют куда большую стоимость, чем отдельные элементы. В связи с особенностью климатического пояса полностью перейти на солнечную электроэнергию у вас вряд ли получится, поэтому и готовые солнечные батареи смогут окупиться только через 10 — 40 лет. Чтобы сэкономить на дорогостоящих заводских панелях, куда выгоднее приобрести фотоэлектрические модули, комплектующие к ним и заняться сборкой ячеек в единую солнечную батарею самостоятельно.

Какой вариант выбрать?

Первое, что вам нужно – приобрести фотоэлектрический преобразователь. Различные модели предлагаются как отечественными производителями, так и зарубежными. Наиболее дешевыми вариантами являются китайские кремниевые фотоэлементы. Они имеют ряд недостатков, но, в сравнении с американскими и отечественными, куда более дешевые. Все модели, в зависимости от типа, подразделяются на три вида:

монокристаллические модули – состоят из искусственно выращенных кристаллов достаточно больших размеров. Отличаются самым высоким КПД в 13 – 26% и самым длительным сроком эксплуатации в 25 лет. Недостатком солнечных батарей на их основе является снижение максимального КПД в течении периода эксплуатации.
поликристаллические фотоэлементы – в сравнении с предыдущими имеют куда меньший срок эксплуатации, как заявляет производитель – 10 лет. Также они могут выдать только 10 – 12% КПД, в с равнении с предыдущими, зато этот параметр остается постоянным для них в течении всего периода работы.
аморфные батареи – это пленочные батареи, в которых на гибкую основу нанесен аморфный кремний. Такие фотоэлементы появились сравнительно недавно и могут наклеиваться на любые поверхности – окна, стены и т.д. Они характеризуются самым низким КПД – 5 – 6%.

Выбор определенного типа зависит от ваших пожеланий и поставленных задач. К примеру, если количество солнечного излучения сравнительно невелико в вашем регионе, лучше устанавливать монокристаллические преобразователи, так как у них самый высокий КПД.

Подготовка инструментов и выбор материалов

Помимо преобразователей, для сборки полноценной солнечной панели вам понадобятся такие материалы:

Припой – для солнечной батареи необходимы легкоплавкие оловянные сплавы.
Соединительные провода – подбираются однопроволочные медные марки. Для соединения монокристаллических и поликристаллических пластин применяются голые проводники, а для отвода электроэнергии изолированные.
Рамка – создает основной каркас, в котором располагается вся солнечная батарея. Состоит из основания – ДСП, USB, фанеры и прочих, металлических или деревянных планок, уголков и саморезов для их соединения.
Стекло или полимерная пластина – создают защитный слой поверх монокристаллических пластин, также, в сочетании с рамой, служат для скрытия элементов от воздействия атмосферных осадков и механических воздействий.
Герметик – наилучшим материалом для герметизации является эпоксидный компаунд, но это достаточно дорогостоящее удовольствие, поэтому его можно заменить силиконовым герметиком.
Аккумуляторная батарея – предназначена для накопления электрической энергии в светлое время суток с целью дальнейшего использования. Экономить при выборе батареи не стоит, так как качественная модель прослужит гораздо дольше.
Инвертор – используется для преобразования постоянного напряжения в переменное. Преобразователь напряжения необходим для подключения к солнечной батареи любых бытовых приборов.

Из инструментов вам пригодиться ножовка, дрель, шуруповерт или обычная отвертка для закручивания саморезов, мультиметр или амперметр для определения работоспособности солнечной батареи, паяльник.

Составление проекта

На этапе подготовки проекта необходимо определить наиболее подходящее место для установки солнечной батареи. Определите, с какой стороны участка находиться больше всего солнечных лучей, не падает тень от деревьев и других построек. Место установки может быть на земле, скатах крыши, стенах или отдельно стоящих конструкциях. К примеру, если вы хотите установить солнечную батарею на крыше, следует убедиться, что конструкция выдержит ее вес.

Из-за того, что максимальная производительность моно- и поликристаллических ячеек обеспечивается исключительно при перпендикулярном попадании на них солнечных лучей, желательно собрать для них регулируемую конструкцию. Которая позволит изменять угол наклона солнечной батареи, в зависимости от времени года или даже времени суток. Так как положение источника света в различные периоды года и суток значительно отличаются (рисунок 1).

Рис. 1: зависимость положения солнца от времени года

Также обратите внимание, что в стационарно установленной батарее, к примеру, вырабатывающая в идеальных условиях 7 кВт/ч, утром и вечером будет вырабатыватся только 3 кВт/ч. Соответственно, при установке только в одном положении, батарея будет выдавать номинальную мощность лишь несколько месяцев в году. Если вы решите монтировать ее в стационарном положении, панели следует располагать под углом от 50 до 60º, для регулируемых устанавливается два предела – зимний в 70º и летний в 30º, а в промежуточный период, их наклоняют как стационарные.

Чтобы определить количество пластин, необходимо подсчитать, какой электрический ток или мощность генерирует одна из них или 1 м². Как правило, 1 м² выдает порядка 125 Вт, поэтому чтобы получить около 2,5 кВт для бытовых нужд, необходимо установить 20 м² панелей.

Порядок изготовления солнечной батареи

Элементы на поли- или монокристаллическом кремнии необходимо объединить в единую панель. Для этого осуществляется пайка контактов к проводникам. Порядок пайки следующий:

Оголенные проводники нарежьте одинаковыми отрезками под лекало, такой длины, чтобы она в два раза превышала размер элемента солнечной батареи. Рисунок 2: отмерьте проводники с помощью лекала
Выложите модули на ровную поверхность (секло, лист фанеры, стол и т.д.).
Очистите электрические контакты и полудите оловом, накладывать большое количество припоя сюда не нужно, достаточно слегка покрыть контакт. Рисунок 3: полудите контакты
Припаяйте заранее полуженные проводники к контактам, обратите внимание, что сильно придавливать пластины нельзя, так как они очень хрупкие. Рисунок 4: припаяйте провод к элементу
Замерьте ток от одного элемента с проводниками, это поможет подсчитать суммарную величину для всей батареи.

Если приобретенные вами элементы для солнечных батарей уже оснащены соединительными проводниками, этот этап можно пропустить и сразу переходить к изготовлению рамки.

Изготовление рамки

Рамка солнечной батареи представляет собой короб с невысокими бортами, который накрывается прозрачным стеклом. Для изготовления рамки:

Возьмите прямоугольный лист фанеры или ДСП такого размера, чтобы на нем могло располагаться нужное количество элементов. Просверлите в нем небольшие отверстия на расстоянии 10 см друг от друга для вентиляции. Рис. 5: просверлите отверстия для вентиляции
Приклейте по краю листа деревянные планки высотой не более 2 см, чтобы они не отбрасывали тень на солнечные приемники. Дополнительно прикрутите планки небольшими шурупами.
Вырежьте крышку из стекла или прозрачного полимера. Ее размеры должны соответствовать нижнему листу или быть меньше, в зависимости от того, поддается она сверлению или нет. Если крышку можно прикрутит шурупом, то размер может быть идентичен, если стекло может лопнуть при попытке сверления, сделайте его меньше на 0,5 – 1 см. Рис. 6: заготовьте крышку из стекла
Изготовьте из алюминиевого уголка прижимной каркас для верхней прозрачной крышки солнечной батареи, но пока ничего не прижимайте.

Рис. 7. соберите солнечную батарею

Постарайтесь подобрать материал для прозрачной крышки без бликов, иначе часть энергии солнца будет отражаться, что значительно снизит КПД. После того, как изготовите рамку, соберите солнечную батарею.

Изготовление модулей

Данный этап требует особой осторожности и внимания, поскольку на нем вы формируете электрическую цепь солнечной батареи. Если допустите прожоги или трещины, вы можете испортить не только какой-либо конкретный элемент, но и весь модуль, который в итоге придется переделывать.

Разместите солнечные коллекторы лицевой стороной на прозрачной крышке. Оптимально между элементами должно быть 3 – 5 мм, если этого трудно добиться с первого раза, можете сделать разметку на стекле. Рис. 8: разместите элементы
Аккуратно спаяйте выводы от каждого элемента «+» к «+», и «–» к «–». Плюсовые контакты должны располагаться на лицевой стороне, а минусовые на внутренней. Рис. 9: спаяйте выводы элементов

Все элементы соединяются последовательно сверху вниз, чтобы не раздавить нижние, когда будете паять. Вертикальные ряды припаяйте на общую шину.

Приклейте фотоэлементы к прозрачной крышке, для этого нанесите в центр элемента немного герметика и аккуратно придавите его. Следите, чтобы он располагался строго по разметке, рабочей поверхностью к стеклу, иначе переклеить потом будет проблематично. Рис. 10: приклейте элементы к стеклу
Просверлите в рамке отверстия для вывода плюсовой и минусовой шины солнечной батареи. В цепь батареи включите контроллер заряда, который предотвратит разряд заряда аккумулятора на солнечную батарею в темное время суток. Для этого подберите такие характеристики диодов, которые обеспечат полную блокировку цепи от обратного тока.
Зафиксируйте выводы солнечной батареи в отверстиях при помощи герметика и поместите в рамку. Рисунок 11: зафиксируйте провода герметиком

После того, как вы собрали батарею, проверьте ее работоспособность. Вынесите ее под солнечные лучи и замерьте величину тока на выводах.

Рис. 12: вынесите на улицу и проверьте мультиметром

Сравните это значение с ранее замеренной величиной для одного элемента солнечной батареи. Чтобы проверить правильность, умножьте количество элементов на ток от одного, если прибор показал такое значение или близкое к нему, солнечная батарея собрана правильно и ее можно герметизировать.

Для герметизации используются компаунды или силиконовые герметики, которые подходят для температуры ниже нуля. Для этого солнечную батарею можно как заливать полностью, так и нанести герметик только между модулями.

Рис. 13: залейте герметиком

Второй вариант более экономный, но первый обеспечит вам куда большую надежность и лучшую герметизацию. После герметизации сверху устанавливается умеренный пресс до полного застывания.

Рис. 14: установите умеренный пресс

До заливки вы можете установить демпфер из плотного поролона между фотоэлементами солнечной батареи и плитой из ДСП. Ширина поролона выбирается менее высоты борта, в рассматриваемом случае высота – 2 см, соответственно можно взять поролон 1,5 см в толщину. Готовые и проверенные батареи установите согласно составленного проекта и подключите к электрической сети дома через аккумулятор и инвертор.

Другие видео инструкции

все про альтернативный источник энергии — solar-energ.ru. Как сделать солнечную батарею из простых подручных средств

Иногда сделать своими руками солнечную батарею бывает необходимо. Мы расскажем, как, из чего и для каких целей можно использовать самодельную СБ.

Людей, которые бы желали жить в экологически чистом месте, вдали от шума цивилизации, становится все больше. Развитая промышленность загрязняет воздух и окружающую среду и вызывает распространение многих болезней, ослабляя иммунитет. Но отъезд подальше от города имеет некоторые сложности, в первую очередь это связано с отсутствием электроснабжения некоторых участков. Жить же в наше время без электричества практически невозможно. На Западе данная проблема решается установкой ветрогенератора, но этот способ имеет свои сложности. В первую очередь дело в дороговизне оборудования. К тому же, чтоб обеспечить целый дом, потребуется не один, а как минимум несколько генераторов. Одним из самых эффективных способов обеспечения электроэнергии дома считается использование солнечных батарей. Небольшую солнечную батарею можно построить своими руками, ведь заводские варианты не дешевы.

Узнаем, как сделать солнечную батарею

Основные элементы: где достать

По сути, солнечная батарея представляет собой контейнер, в котором располагают массив элементов, преобразующих энергию Солнца в электричество. Мы не зря употребили слово «массив». Дело в том, что чтобы обеспечить даже самый маленький домик энергией, элементов должно быть достаточно много.

А так как эти элементы имеют весьма хрупкую структуру, контейнер должен обеспечить их механическую защиту. Кроме того, в контейнере все элементы объединяются в один. Принцип работы батареи не сложен. Поэтому сделать ее можно и самостоятельно.

Для этого все-таки надо изучить теоретическую часть, так как солнечные батареи мало кто делает самостоятельно. Отсюда, кстати, и мнение, что сделать их сложно. Но на самом деле это не так. Основные выводы, полученные после изучения материала о создании данного источника электроэнергии, следующие:

Самое главное – приобрести солнечные элементы, и желательно по доступной цене.
Можно использовать бывшие в употреблении запчасти, ввиду высокой стоимости новых.
Купить пластины, которые обладают небольшими повреждениями, можно на аукционах или по рекламе.

Таким образом, на солнечных элементах вполне можно сэкономить. А уж сделать своими руками контейнер не составит трудности.

Солнечные элементы

Принцип работы

Если вы раньше особо не вникали в вопрос, как сделать солнечную батарею, то в первую очередь следует понять принцип ее работы. Если понять принцип, как она работает, то и вопрос, как ее сделать своими руками, не поставит вас в тупик. На самом деле ее конструкция вполне проста.

Как мы писали выше, солнечная батарея (СБ) — это некоторое количество фотоэлектрических преобразователей энергии, сделанных из кремния для генерации постоянного тока. Все элементы соединены и установлены в контейнере.

Преобразователи бывают трёх видов:

монокристаллические;
поликристаллические;
аморфные или тонкопленочные.

Фотоэлектрический эффект представляет собой следующее: свет от Солнца падает на фотоэлементы, после чего выбивает свободные электроны с последних орбит каждого атома кремниевой пластины. Свободные электроны начинают перемещаться между электродами, тем самым вырабатывая постоянный ток. Постоянный ток, в свою очередь, преобразовывается в переменный, которым и будет оснащаться здание.

схема преобразования солнечной энергии в элементах

Как правильно подобрать фотоэлемент

Так как фотоэлементы бывают аморфные, поликристаллические и монокристаллические, можно выбрать один из этих трех вариантов. Желательно это сделать до начала проектной работы. Рассмотрим основные характеристики каждого из видов.

Монокристаллические имеют КПД 12-14%, но являются самыми чувствительными к лучам света. Если в вашей местности солнечных дней не так много, лучше этот вариант не рассматривать. Небольшая облачность способна существенно снизить КПД. Срок эксплуатации составляет 30 лет.
Аморфные в своем составе имеют гибкий кремень. Их КПД составляет около 10%. Их производительность электричества не снижается даже в плохих погодных условиях. Однако они очень дороги, да и достать их бывает непросто.
Поликристаллические имеют КПД до 9%. Они весьма доступны, их производительность не зависит от облачности, но срок эксплуатации меньше на треть – до 20 лет.

В специализированных магазинах можно найти любой из этих вариантов. Если же вы хотите немного сэкономить, выбирайте второй сорт. Эти элементы будут иметь небольшие дефекты, но на работе прибора это не скажется. Иногда цена на б. у. части ниже в 2-3 раза, что позволяет сэкономить должным образом, делая работу самостоятельно.

Как расположить для улучшения КПД

Так как КПД зависит в первую очередь от света, при выборе места под ваше устройство необходимо пользоваться следующим принципом: установку стоит проводить как можно выше. Именно поэтому устройства располагают чаще всего на крыше здания. Однако иногда бывает так, что дом при строительстве не рассчитан на больший вес, а данный способ получения электричества требует более крепких перекрытий. Тогда следует выбирать место на земле, которое в течение дня постоянно освещено.

Как расположить солнечную батарею

Что же касается угла падения лучей, то установку лучше ставить так, чтоб они падали перпендикулярно. В современных заводских установках владелец может корректировать угол наклона платформы. Сделать же это в самодельных вариантах не просто.

Угол наклона определяется как географическим месторасположением участка, так и уровнем солнцестояния на местности.

Самостоятельная работа

как сделать солнечную батарею

Сразу хочется сказать – не особо надейтесь, что сможете сами построить устройство, которое полностью покроет все расходы дома, и обеспечит здание электричеством в 220 Вольт. Размеры такой установки были бы огромны, ведь одна пластина генерирует электрический ток с напряжением всего 0,5 В. Оптимально для самоделки – номинальное напряжение в 18 вольт. На этот показатель мы и будем ориентироваться, рассчитывая необходимое количество фотоэлементов для батареи.

Важно: Корпус устройства представляет простой неглубокий ящик. Бортики лучше сделать как можно меньше, чтобы они не создавали тень. Материалом для него может быть фанера и рейки.

Бортики для лучшего крепления садим на клей и привинчиваем саморезами. Чтобы блоки было проще спаять, ящик делим на две части с помощью планки, зафиксированной по центру ящика.

Собираем каркас для фотоэлементов

каркас для фотоэлементов солнечной батареи из профиля

Защитная рамка или каркас – важнейшая часть устройства. Для ее создания в домашних условиях можно использовать алюминиевые уголки 30х30 мм или деревянные бруски.

Если вы решили использовать металлический профиль, фаска снимается напильником под углом 45 градусов. После того, как все части каркаса выпилены, они соединяются с помощью уголков. Защитное стекло приклеивается на готовый каркас с помощью силикона.

Важно: Функцию подложек могут выполнять два вырезанных куска ДВП. На них и будут крепиться солнечные элементы. Вместо ДВП можно использовать любой тонкий материал, обладающий жесткостью и не проводящий электрический ток.

Как соединять пластины

Чтобы правильно соединить пластины, надо знать некоторые принципы:

Для увеличения напряжения в домашних условиях, при спаивании пластин нужно знать, что для увеличения напряжения соединять их надо последовательно, а для увеличения силы тока — параллельно.
Промежуток между кремниевыми пластинами должен составлять 5 мм с каждой стороны. Это необходимо, так как при нагреве пластины могут расширяться.
Каждый преобразователь имеют две дорожки: с одной стороны у них будет «плюс», с другой — «минус». Соединением все детали последовательно в единую цепь.
Проводники с последних компонентов цепи надо вывести на общую шину.

Важно: чтобы избежать саморазряда устройства в ночное время или облачную погоду, можно сделать монтаж диода Шоттки 31DQ03 или другого аналога на контакт от «средней» точки.

Когда все работы по спайке закончены, с помощью мультиметра можно проверить выходное напряжение. Оно должно составлять 18–19В для обеспечения небольшого дома электроэнергией.

Как собрать панель

Устройство солнечной батареи

Итак, корпус у нас готов, и пора заняться панелью. В полученный ящик надо уложить спаянные преобразователи. В центре каждого фотоэлемента наносим силикон, и закрываем сверху подложкой из ДВП для их фиксации. Закрываем конструкцию крышкой, и для надежности все стыки герметизируем силиконом или герметиком. Полученная панель устанавливается на специальный держатель или каркас.

Важно: Чтобы защитить батарею от агрессивного воздействия среды и климата, применяют оргстекло, закрывающее лицевую сторону. Если батарея крупная, можно использовать два куска, но если позволяет ее размер – то можно вырезать один, тогда соединение будет без стыка.

Обычное стекло лучше не брать – оно слишком хрупкое, и в процессе эксплуатации может лопнуть.

Своими руками из того, что есть

Если цена на солнечные панели вас не устраивает, вы вполне можете создать свою установки из практически подручных материалов. Ниже мы рассмотрим, как сделать солнечную батарею своими руками из различных материалов – например, из транзисторов, диодов и фольги.

солнечная батарея своими руками из подручных средств

Транзисторы, как основа световых элементов

Транзисторы подходят под нашу цель, так как внутри у них располагается довольно большой кремневый полупроводниковый элемент, который и будет использоваться для производства электричества. Лучше всего остановить свой выбор на транзисторах типа КТ или П.

Важно: При сборке источника тока хорошим вариантом будет разработать монтажную плату из фольгированного стеклотекстолита. Плату, после распайки, нужно поместить в корпус подходящих размеров, а сверху закрыть пластиной из оргстекла. В результате мы можем получить источник тока из нескольких десятков транзисторов, который генерирует напряжение в несколько вольт при выходном токе в несколько миллиампер.

Начинаем работу. В первую очередь срезаем металлическую крышку с необходимого количества радиодеталей. Это сделать проще, если зажать транзистор в тисках и произвести срез аккуратно ножовкой по металлу. Внутри вы увидите пластину. Это и есть главная часть нашего будущего устройства. Он будет служить нам фотоэлементом.

Деталь будет иметь три контакта: база, эмиттер и коллектор. Во время сборки выбирайте коллекторный переход в связи с наибольшей разностью потенциалов.

Своими руками сборку лучше делать на ровной поверхности из любого диэлектрического материала.

Важно: Все транзисторы спаиваем в отдельные последовательные цепочки, которые, в свою очередь, необходимо соединять параллельно. Расчет источника тока делаем, основываясь на характеристиках радиодеталей. В среднем, один транзистор выдает напряжение 0,35 В при силе тока при КЗ в 0,25 мкА.

Те транзисторы, которые вы собираетесь использовать при создании солнечных батарей, перед работой следует проверить. Для этих целей берем простой мультиметр. Необходимо переключить прибор в режим измерения тока, включить его между базой и коллектором или эмиттером транзистора. Снимаем показатель – обычно прибор демонстрирует небольшой ток — доли миллиампера, реже чуть больше 1 мА. Далее переключаем прибор в режим измерения напряжения (предел 1-3 В), и получаем значение выходного напряжения (оно составит порядка нескольких десятых долей вольта). Транзисторы желательно группировать с близкими значениями выходных напряжений.

Используем диоды

Вторым популярным материалом для самодельного источника энергии считается диод. Диоды Д223Б могут стать действительно альтернативным источником электрического тока. Они имеют наибольший вольтаж, и заключены в стеклянном корпусе. Один диод может сгенерировать 350 мВ на солнце, исходя из этого, можно определить и напряжение на выходе готового изделия.

Произведя расчёты, подбираем нужное количество диодов. Их необходимо сложить в емкость и залить ацетоном. Можно использовать и другой растворитель. Это необходимо, чтобы снять краску со стекла.

Берем пластину из не металлического материала, и делаем на ней разметку, куда будут впаяны компоненты источника питания. Через несколько часов краска, как раз пока делается разметка, станет мягкой, и ее можно легко соскрести.

Солнечная панель на диодах

Далее необходимо определить плюсовой контакт – для этого используем мультиметр. Определяем контакт под лампочкой или на солнце. Впаиваем диоды параллельно, так как в данном случае кристалл лучше всего будет генерировать энергию от солнца. В результате на выходе будет максимальное напряжение.

Важно: для самостоятельной сборки можно выбрать диоды Д223Б. Они лучше всего подходят, так как имеют стеклянный и небольшой корпус, и их можно установить достаточно плотно. К тому же, напряжение в них одно из самых больших(целых 350 мВ под солнцем).

Как использовать фольгу

Фольгу также можно использовать для создания источника питания, однако энергии она будет давать немного. Подходит обычная фольга, размером 45 квадратных см. Ее необходимо промыть в мыльной воде, чтобы удалить любой жир. Вот пошаговая инструкция:

Используя шкурку, удаляем любой вид коррозии.
На электрическую плитку с мощностью от 1,1кВт кладем лист фольги, и нагреваем до тех пор, пока на ней не появятся оранжево-красные пятна. Если нагревать далее, пятна станут черные, что будет говорить об образовании оксида меди.
Продолжаем нагревать еще минут 30, чтобы оксидная пленка стала нужной толщины. Выключаем горелку и даем листу остыть. Медленно остывая, оксид начинает отходить. Под проточной водой удаляем остатки оксида, не сгибая и не повреждая лист и тонкий слой окиси.
Вновь вырезаем такой же кусок фольги – по размеру первого.
Берем пластиковую бутылку, обрезаем горлышко и засовываем туда оба куска, закрепляя их зажимами. Они должны быть расположены так, чтобы не соединяться. К тому куску, который мы нагревали, проводим минусовую клемму, а ко второму – плюсовую.

В бутылку заливаем солевой раствор так, чтобы до кромки электродов оставалась примерно 2,5 см.

Схема солнечной батареи из фольги

Аккумулятор для дачи готов.

Конечно, такого самодельного прибора не хватит для обеспечения дома, но зато ее можно использовать для подзарядки мелких электроприборов или в виде питания радиоприемника.

Автор: Киселевская Юлия.

как сделать в домашних условиях, самодельная панель, как смастерить самому из пивных банок и других подручных средств, пошаговая инструкция

Использование энергии солнца ассоциируется по большей части с космическими аппаратами. А теперь еще с разными далекими странами, где ускоренно развивается «альтернативная энергетика». Но попробовать то же самое даже с самодельными устройствами по силам почти всем.

Особенности и разновидности устройства

Из экзотического устройства, предназначенного только для специальных нужд, солнечная батарея превратилась в уже относительно массовый источник энергии. И причина не только в экологических соображениях, но и в беспрерывном росте цен на электроэнергию из магистральных сетей. Более того, есть еще немало мест, где такие сети вовсе не протянуты и неизвестно когда они появятся. Самостоятельная забота о протягивании магистрали, объединение ради этого усилий большого числа людей вряд ли возможны. Тем более что даже при успехе предстоит окунуться в мир стремительной инфляции.

Важно понимать, что панели, вырабатывающие электричество, могут довольно сильно отличаться друг от друга.

И дело даже не в формате – внешний вид и геометрия как раз довольно близки. А вот химический состав отличается разительно. Наиболее массовые изделия выполнены из кремния, который доступен почти всем и стоит недорого. По производительности батареи не хуже как минимум более дорогих вариантов.

Существует такие три основных варианта кремния, как:

монокристаллы;
поликристаллы;
аморфное вещество.

Монокристалл, если исходить из сжатых технических объяснений – это наиболее чистый тип кремния. Внешне панель похожа на своеобразные пчелиные соты. Основательно очищенное вещество в твердом виде делят на особо тонкие пластины, каждая из которых имеет не больше 300 мкм. Чтобы они выполнили свою функцию, используют электродные сетки. Многократное усложнение технологии по сравнению с альтернативными решениями делает подобные источники энергии наиболее дорогими.

Несомненным преимуществом монокристаллического кремния является очень высокий КПД по меркам солнечной энергетики, составляющий приблизительно 20%. Поликристалл получают иначе, требуется сначала расплавить материал, а затем медленно понижать его температуру. Относительная простота методики и минимальный расход энергоресурсов при производстве положительно сказываются на стоимости. Минусом становится пониженная эффективность, даже в идеальном случае она составляет не более 18%. Ведь внутри самих поликристаллов есть немало структур, понижающих качество работы.

Аморфные панели почти не проигрывают обоим только что названным видам. Кристаллов тут нет вообще, есть вместо них «силан» – это соединение кремния с водородом, размещаемое на подложке. КПД составляет примерно 5%, что в значительной мере компенсируется многократно увеличенным поглощением.

Немаловажно и то, что аморфные батареи лучше других вариантов справляются со своей задачей при рассеянном солнечном освещении и в пасмурную погоду. Блоки являются эластичными.

Иногда можно встретить комбинацию монокристаллических или поликристаллических элементов с аморфным вариантом. Это помогает сочетать достоинства используемых схем и гасить практически все их недостатки. С целью снижения стоимости изделий сейчас все чаще используют пленочную технологию, которая предусматривает генерацию тока на базе теллурида кадмия. Само по себе это соединение является токсичным, но выброс яда в окружающую среду исчезающе мал. А также могут использоваться селениды меди и индия, полимеры.

Концентрирующие изделия повышают эффективность использования площади панели. Но это достигается только при использовании механических систем, обеспечивающих разворот линз вслед за солнцем. Применение фотосенсибилизирующих красителей потенциально помогает улучшить прием энергии Солнца, но пока это скорее общая концепция и разработки энтузиастов. Если нет желания экспериментировать, лучше выбрать более стабильную и проверенную конструкцию. Это относится как к самостоятельному изготовлению, так и к покупке готового продукта.

Самостоятельное изготовление

Из чего делают?

Сделать своими руками солнечную батарею уже не так сложно, как кажется. Принцип действия устройства основан на применении полупроводникового перехода, освещенное устройство должно создавать ток. Самостоятельно изготовить приемник не получится, для этого нужны сложные производственные манипуляции и специализированное оборудование. А вот выполнить силовую часть преобразователя из подручных средств и материалов – не составляет особого труда. Для получения энергии в собственном смысле слова потребуется пластина из кремния, поверхность которой покрыта сеткой диодов.

Все пластины должны рассматриваться как обособленные генерирующие модули. Важно понимать, что оптимальная эффективность достигается при условии постоянного направления на солнце, и что придется позаботиться о накоплении энергии. Хрупкая батарея должна быть надежно защищена от любых загрязнений, от попадания снега. Если это все же происходит, посторонние включения следует убирать максимально быстро. Первым шагом при работе становится подготовка рамы.

Ее в основном делают из дюралюминия, который обладает следующими особенностями:

не подвержен коррозии;
не повреждается излишней влажностью;
служит максимально долго.

Но необязательно делать именно такой выбор. Если проведена окраска и специальная обработка, неплохие результаты достигаются с использованием стали либо древесины. Не рекомендуется ставить очень крупные панели, что неудобно и повышает парусность. Чтобы зарядить кислотный аккумулятор на 12 В, нужно создать рабочее напряжение от 15 В. Соответственно, модулей по 0,5 В потребуется 30 штук.

Можно создать конструкцию из пивных банок. Корпуса выполняются из фанеры 1,5 см, а лицевая панель формируется из органического стекла или поликарбоната. Допускается применение стандартного стекла толщиной 0,3 см. Гелиоприемник формируется при окрашивании черным пигментом. Краска должна быть устойчивой к значительному нагреву. Крышки разрабатываются таким образом, чтобы обеспечивать повышенную эффективность обмена теплом.

Внутри банок воздух прогревается гораздо быстрее, чем на открытом месте. Важно: требуется отмывать емкости сразу, как только принято решение об их использовании.

Брать следует только алюминиевые банки, стальные не подойдут. Проверка производится простейшим образом – с использованием магнита. Донце пробивают, вводят пробойник или гвоздь (хотя можно и сверлить).

Суппорт вставляют и искажают соответственно рисунку. Верх банки разрезают, чтобы получилось что-то похожее на плавник. Он помогает воздушному потоку снимать максимум тепла с греющейся стенки. Потом банку обезжиривают любым моющим средством и приклеивают отрезанные ранее части друг к другу. Исключить промахи можно, используя шаблон из нескольких досок, приколоченных гвоздями под прямым углом.

Довольно часто используют конструкции из дисков. Они выступают неплохими фотоэлементами. Как вариант, ставятся пластины из меди. Электрическая схема, как уже говорилось, работает по тому же принципу, что и большинство транзисторов. Фольга призвана предотвращать чрезмерный разогрев. Как альтернативу в летние месяцы используют просто поверхность, отделываемую в светлые цвета.

Какие инструменты понадобятся?

Чтобы произвести самостоятельно все работы по монтажу солнечной батареи на 220 вольт, понадобятся следующие инструменты:

паяльники, электрифицированные на 40 Вт;
герметики на базе силикона;
скотч, приклеиваемый с двух сторон;
канифоль;
припой;
провод, по которому будет уходить ток;
флюс;
шина из меди;
крепежные элементы;
дрель;
прозрачный материал листовой;
фанера, органическое стекло либо текстолит;
диоды конструкции Шоттки.

Как изготовить?

Пошаговая инструкция предусматривает выводы с панелей на батареи посредством защитного диода, что помогает исключить саморазряд. Поэтому на вывод подается ток напряжением 14,3 В. Стандартный зарядный ток имеет силу 3,6 А. Его получение достигается при использовании 90 элементов. Подключение частей панели производится параллельно-последовательным способом.

Нельзя использовать в цепочках неодинаковое число элементов.

С поправочными коэффициентами за 12 часов солнечного освещения можно получить 0,28 кВт/ч. Элементы расставляются в 6 полос, для довольно свободного монтажа требуется рама величиной 90х50 см. К сведению – когда есть подготовленные рамы с иными размерами, лучше пересчитать потребность в элементах. Если это невозможно, то применяют детали другой величины, их размещают, варьируя длину и ширину ряда.

Работать желательно на совершенно ровном месте, куда удобно подходить с любой стороны. Рекомендуется заготовленные пластины поставить немного в стороне, где они будут застрахованы от падений и ударов. Даже взять панель непросто, их берут только по одной и очень аккуратно. Крайне важно при монтаже в домашних условиях электрических солнечных панелей для дома или для дач поставить надежное УЗО. Такие блоки делают использование системы безопаснее, сокращая риск травмирования электрическим током и возгорания.

Большинство специалистов рекомендуют приклеивать распаянные элементы в виде единой цепи. Подложка должна быть плоской, поскольку это обеспечивает надежность. Как вариант, можно вставить в раму и основательно укрепить лист стекла либо плексигласа. Это изделие требует обязательной герметизации. На подложку выкладывают элементы в заранее определенном порядке и приклеивают их с помощью двустороннего скотча.

Работающая сторона должна быть повернута к прозрачному материалу, а паяльные выводы оборачивают в другую сторону. Удобнее всего распаивать выводы, если рама выложена рабочей плоскостью на столе.

Когда пластины приклеены, кладут смягчающую подкладку, для нее используют следующие материалы:

резину в листах;
древесноволокнистые плиты;
картонки.

Теперь можно вставить в раму оборотную стенку и герметизировать ее. Замена кормовой стенки на компаунд, в том числе на эпоксидную смолу, вполне возможна. Но такой шаг нужно совершать только при условии, что панель не придется разбирать и чинить. Стандартный сегмент выдает примерно 50 Вт тока при благоприятных условиях. А этого уже достаточно для подпитки светодиодных светильников в небольших домах.

Чтобы обеспечить комфортную жизнь, придется за сутки расходовать от 4 кВт/ч электричества. Для жизнеобеспечения семьи из трех человек понадобится подавать уже 12 кВт/ч. Учитывая неизбежные добавки (когда, к примеру, одновременно работает стандартный набор техники и перфоратор) – требуется увеличить этот показатель еще на 2–3 кВт. Эти параметры и можно взять за основу при расчете необходимых параметров. Чтобы работа проходила нормально, необходимо добавлять в схему устройство, контролирующее заряд.

12 В постоянного тока, ведь именно такую мощность выдает типовая и самодельная батарея, переделать на 220 В переменного способен инвертор. Если нет желания его приобретать, придется комплектовать дом электроаппаратурой, рассчитанной на 12 либо 24 В. Так как низковольтные магистрали насыщаются сильным током, придется выбирать провода значительного сечения и не скупиться на изоляцию. Для накопления выработанного электричества применяют в основном свинцовые аккумуляторы, содержащие кислоту. Несмотря на все технологические усовершенствования, лучший вариант еще не предложен. Чтобы увеличить вырабатываемое напряжение, ставят 2 или 4 аккумулятора.

Наибольшие расходы повлечет приобретение самих панелей, улавливающих солнечные лучи. Сэкономить можно, если заказывать китайский товар в электронных магазинах. В целом такие предложения качественные, но необходимо внимательно знакомиться с репутацией продавцов, с поступающими об их деятельности отзывами. Можно выбирать работоспособные системы с незначительными дефектами. Производители их бракуют и выставляют на продажу, чтобы не тратиться на дорогостоящую утилизацию.

Важно: не стоит монтировать в одной сборке разные по габаритам или вырабатываемому току элементы. Наибольшая генерация в таком случае все равно будет ограничена «узким местом».

Самостоятельная сборка инвертора оправдана только в случае ограниченного потребления тока. А контроллеры зарядов и вовсе стоят мизерную сумму, так что их производство своими руками не оправдывается. Проектируя батарею, следует помнить, что ее элементы должны отделяться разрывом в 0,3–0,5 см.

Часто выбирают сооружения из алюминиевых профилей и органического стекла. Тогда готовят на основе металлического уголка каркас прямоугольной формы. Углы каркаса сверлят, чтобы потом легче было скреплять конструкцию. Изнутри периметр смазывается силиконовым реагентом. Теперь можно поставить лист прозрачного материала, который как можно плотнее прижимают к раме.

Углы коробки пронзают шурупами, удерживающими специальные уголки. Эти уголки не дадут оргстеклу произвольно изменять свое местоположение внутри изделия. Сразу после этого оставляют заготовку в покое и ждут, пока герметик высохнет. На этом предварительный этап завершен. До внедрения солнечных уловителей в корпус его основательно вытирают, чтобы не было малейших признаков загрязнения. Сами пластины тоже очищают, но делают это предельно осторожно.

До сборки конструкций с припаянными на заводе проводниками желательно оценить качество соединений и ликвидировать все обнаруженные деформации. Когда шины еще не соединены, первоначально паяют их к контактам на пластинах, и только после этого связывают взаимно.

Последовательность соединения является следующей:

измерение требуемого участка шины;
нарезка полосок согласно результату замера;
смазывают обрабатываемый контакт флюсом на всем протяжении с нужной стороны;
прикладывают шину аккуратно и точно, прогретым паяльником ведут по всей поверхности, которую нужно соединить;
переворачивают пластину и все те же манипуляции повторяют сначала.

Важно: чрезмерно сильный нажим при пайке недопустим, что может разрушить хрупкие элементы. Нужно исключить и прогрев паяльником тех частей, которые не соединяются.

Закончив работу, внимательно осматривают всю поверхность батареи и каждого соединения. Нельзя, чтобы там были даже малейшие дефекты. Оставшиеся выемки и впадины устраняются еще одним проходом паяльника, уже максимально нежным и с еще меньшим прижатием. Сам паяльник не должен быть мощным, скорее, наоборот – сильный прогрев противопоказан. При отсутствии опыта столь тонкой работы желательно подготовить размеченный фанерный лист. Он позволит избежать многих серьезных ошибок. В ходе пайки контактов нельзя упускать из вида их полярность, в противном случае система работать не будет.

Приклеиваемые части соединяются тоже в максимально щадящем режиме. Избыток клея нежелателен, требуется накладывать в центральных частях пластин самые маленькие капли, которые только можно сформировать.

Перекладывание пластин в корпус желательно делать вдвоем, поскольку в одиночку это не слишком удобно. Далее, следует соединить каждый провод с края пластины с общими магистралями для тока. Вынеся подготовленную панель на освещенный солнцем участок, меряется вольтаж в общих шинах, который должен быть в пределах проектных значений.

Есть и другой способ герметизировать солнечную панель. Небольшие количества герметиков из силикона наносятся в промежутки пластин и на внутренние края корпуса. Далее, руками внешние стороны фотоэлементов прижимают к оргстеклу, при этом добиваются идеальной плотности. Накладывают незначительный груз на каждый край, дожидаясь высыхания герметика. После этого смазывают каждый стык пластины и внутренней стороны рамки.

При этом герметик может касаться краев оборота пластин, но не любой другой их части. Боковая часть корпуса послужит для установки соединяющего разъема, который связывается с диодами Шоттки. Внешняя сторона закрывается экраном, делаемым из прозрачных материалов. Создаваемая конструкция продумывается так, чтобы внутрь не попадало даже небольшое количество влаги. Лицевая грань из органического стекла покрывается лаком.

Полезные советы

Самодельная солнечная батарея может быть применена даже для отопления частного дома. Подобное оборудование можно монтировать, не требуя разрешения от государственных органов. Но даже при активном использовании оценить эффективность не получится раньше чем через 36 месяцев. Кроме того, такой вариант очень дорогой. Так как почти везде в России температура регулярно бывает отрицательной, придется дополнить гелиосистему теплоизоляцией.

Стабильное действие батарей обеспечивается в диапазоне температур от -40 до +90 градусов. Исправная работа гарантирована в среднем на 20 лет, а после этого эффективность резко сокращается. При выборе контроллера нужно учитывать разницу между мощными и слабыми электрическими системами. Если контроллера нет или он вышел из строя, придется непрерывно отслеживать заряды аккумуляторов. Невнимательность может сократить срок действия накопителя заряда.

Как сделать солнечную батаерю своими руками, смотрите в следующем видео.

как сделать в домашних условиях, панель для дома, самодельная из подручных средств

Материалы для изготовления солнечной батареи можно купить в специализированном магазине или заказать в интернете

Электричество – незаменимая часть нашей жизни. Но вместе с тем это дорогое удовольствие, которое наносит вред окружающей среде. Чтобы получать бесперебойное освещение, тепло и работу всех электрических приборов, весь мир использует солнечные батареи. Собрать конструкцию достаточно легко, можно самостоятельно справиться с поставленной задачей.

Принцип работы солнечного модуля своими руками

Многие начинают устанавливать на своих домах солнечные батареи, которые позволяют абсолютно бесплатно получать электроэнергию. Достаточно просто сделать солнечный модуль самостоятельно, потратив небольшую сумму на материалы. Но для начала необходимо разобраться, как работает панель из подручных материалов.

Схема солнечной батареи:

Коллектор;
Аккумулятор;
Инвертор.

Коллектор представляет собой конструктор из небольших по размеры деталей. Работа устройства заключается в преображении солнечной энергии в поток электронов положительного и отрицательного заряда. Высокого напряжения ток типовые детали вырабатывать не в силе.

Нормой считается формирование одного элемента – 0,5 Вт. Солнечный коллектор должен крафтится ток напряжением в 18 Вт. Этой энергии хватит для зарядки аккумулятора мощностью 12 Вт. Для больших зарядов потребуется большая площадь модуля.

Аккумуляторы для солнечных батарей для дома или дачи обеспечивают нужно количество электрической энергии. Заряда одного модуля не хватит. Но многое зависит от приборов, которые работают от мощности солнечной панели.

Количество аккумуляторов со временем потребуется увеличить. Вместе с этим необходимо приобретать и коллекторы. Для одной системы можно взять больше 10 аккумуляторов.

Аккумуляторы и инверторы потребуется купить в специализированном магазине или на рынке. Но саму солнечную батарею можно соорудить из подручных материалов.

Принцип работы инвертора заключается в переработке добытого тока в электрическую энергию. При покупке устройства необходимо учитывать характеристику элемента. Мощность прибора должна составлять не менее 4кВт.

Сделать безопасный и практичный ветрогенератор можно самостоятельно. Что для этого необходимо узнавайте в следующем материале: https://homeli.ru/stroitelstvo-doma/inzhenernye-sistemy/elektrichestvo/vetrogenerator-svoimi-rukami

Монтаж солнечных батарей своими руками: расчетные работы

Раму для солнечных батарей можно сделать самостоятельно из подручных материалов, что поможет сэкономить. Но можно и приобрести готовый вариант. Для самостоятельно изготовления лучше всего использовать дюралюминий. Но можно специально подготовить и другой материал, который покрывается особенной защитой.

Для начала необходимо рассчитать размеры рамы. Необходимо взять необходимый заряд аккумулятора. Берем данное число за основу и разделяем на 0,5 Вт. Получается нужно количество элементов.

Для зарядного тока в 3,6 А потребуется соединить параллельно 3 цепочки. Для этого количество необходимых деталей умножается на 3 цепочки. Если умножить данный показатель на цену, то можно узнать стоимость панели.

Детали на солнечной панели необходимо соединять параллельно-последовательно. Стоит соблюдать равное количество элементов в каждой цепочке.

На деле полученный расчет будет меньше, так как солнце неравномерно светит на протяжении всего дня. Для полноценного заряда потребуется соединить вместе несколько панелей. Так получится 6 рядов элментов.

Необходимые инструменты для работы:

Сварочный аппарат;
Канифоль;
Монтажный провод;
Герметик на основе силикона;
Двусторонний скотч.

Количество инструментов может меняться. Чтобы разместить все элементы на раме, потребуется модуль размером 90х50 см. Если в готовых рамах другие размеры, то можно провести иные расчеты.

Подбор и пайка солнечных элементов

Геопанель должна работать при температуре 70-90 градусов. Но контролировать данный показатель бывает непросто. Именно поэтому в раме потребуется проделать отверстия для вентиляции. Их диаметр приблизительно 10 мм. Элементы для батареи придется спаять самому.

Для приобретения набора элементов для пластин потребуется потратить определенную сумму. Но в итоге все равно выйдет дешевле, чем те варианты, что выпускает Мариуполь и другие заводы. Это кремниевые пластины, способные перерабатывать солнечную энергию в электричество. Для их производства используется поликристаллический кремний.

Пайка деталей включает такие этапы:

Проводники необходимо нарезать согласно заготовкам;
Элементы устанавливаются на нужных местах;
На контакты наносят припой и кислоту;
Дальше происходит фиксация проводников;
Затем начинают паять.

Перед работой стоит учесть, что перевертывать сваренную конструкцию бывает непросто. Именно с этой целью сначала спаиваются элементы, а затем ряды. На крайних элементах делают шину на минус и плюс. Выводящая проводка оснащается изоляцией. Наружная сторона рамы оборудована клеммой.

Если возникают трудности при пайке, то можно обработать контакты нулевой наждачной бумагой.

Дальше необходимо прикрепить панели к основанию. Здесь пригодится силиконовый герметик. Силикон соединяет все элементы и провода с основанием.

После соединения элементов следует проверить их работоспособность. Для этого используют тестер. Оптимальные показатели прибора – 17-19 Вт. Данное мероприятие проводят несколько дней и только после этого переходят к герметизации.

На раму наносят герметик и монтируют оргстекло. Нужно выделить время, чтобы силикон высох. К раме оргстекло прикрепляется с помощью саморезов. Все швы также необходимо заполнить герметиком.

Сборка солнечной панели своими руками

После спайки собираем все элементы воедино. Для начала необходимо разобраться с инверторами. Они перерабатывают ток и меняют его напряжение.

Виды инверторов:

Системные – дополнительный источник энергии. При создании энергии в комплексе с центральным источником электроэнергии, аккумуляторы совсем не потребуются.
Гибридные – подходит в качестве основного источника, но от центральной подачи отказываться все равно не стоит. Такие инверторы способны не только перерабатывать энергию, но и накапливать ее.
Автономные – используются без центрального энергоснабжения. Монтируется с необходимым количеством аккумуляторов.

Количество аккумулятор для дома придется рассчитать, исходя из требуемой мощности. Также играет роль количество панелей и высота их установки. Чем выше смонтировать солнечную батарею, тем лучше.

Для домашних нужд семьи необходимо 4 кВт.

К аккумулятору солнечная батарея подключается при помощи диода. Такое мероприятие не позволит батареи разрядиться за ночь. Для исключения перезарядки и закипания приборов приобретается контроллер заряда.

Солнечные батареи особенно пригодятся там, где часто отключают электроэнергию. Насколько они эффективны узнаете, прочитав нашу статью: https://homeli.ru/stroitelstvo-doma/inzhenernye-sistemy/elektrichestvo/solnechnye-batarei

Способ, как сделать солнечную батарею в домашних условиях

Чтобы сделать солнечную панель своими руками в домашних условиях, необходимо запастись нужными материалами. Потребуется медный лист, пластиковая бутылка без горлышка, кухонная соль, теплая вода и 2 зажима. Из инструментов пригодится тестер, электроплита и наждачная бумага.

Последовательная сборка солнечной батареи:

Отрезаем кусок металла подходящего размера для размещения на спирали электрической плиты.
На плите медь нагреется и почернеет. Спустя полчаса можно снять материал.
Медь должна остыть. Материал начнет сжиматься и окись отслоится.
После остывания меди, материал моет в теплой воде.
Дальше начинается изготовление солнечной панели. Отрезаем еще одну медную пластину. Сжимаем 2 части и помещаем в бутылку. Медные части не должны контактировать между собой.
Фиксируем материал с помощью зажимов.
Подсоединяем провода к плюсам и минусам.
В бутыль помещаем соленую воду. При этом жидкость не должна доставать к меди несколько сантиметров.

Такая простая конструкция способна работать даже без солнечной энергии. Но это достаточно простая панель. Подходит она для зарядки мобильника, не более. Проверить работоспособность модуля можно с помощью тестера.

Особой популярностью пользуется энергосберегающая система отопления дома. Подробности на сайте: https://homeli.ru/stroitelstvo-doma/inzhenernye-sistemy/kanalizatsiya/energosberegayushchie-sistemy

Солнечные батареи своими руками из подручных средств

Многие выполняют отличные солнечные модули из подручных средств. Для работы можно использовать жестяные банки. При этом материал таких бутылок – обязательно алюминий.

Как сделать солнечную батарею из пивных банок:

Сначала необходимо подготовить материал. Для этого банки промываются. Дно следует пробить, чтобы отобрать тепло.
Поверхности материала следует обезжирить.
Банки склеиваются между собой.

Для каркаса солнечного модуля потребуется основание, деревянная рама и оргстекло. Подложка основы выполняется из фольги. Это усилит светоотражающую функцию основы.

Для солнечного модуля не рекомендуется использовать материал из-под пива, так как он был подвержен высокой коррозии и плохо сохраняет тепло.

Использование солнечной энергии в качестве источника электроэнергии несет экологическую безопасность. Использование подручных средств позволяет сэкономить на обустройстве солнечного модуля. От такого в выигрыше остаются все.

Сборка солнечных батарей своими руками (видео)

Изготовить солнечную батарею сможет каждый желающий. Для этого не требуется особых навыков и материалом. Самодельные приборы выполняют из подручных средств. Но, если делать серьезную панель, то придется приобрести аккумуляторы и инверторы.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

преимуществ солнечных батарей для домашнего использования

Последнее обновление: 5/7/2020

Технология накопления энергии существует уже несколько десятилетий, но солнечные батареи, используемые в домашних системах солнечного хранения плюс, являются относительно новыми для рынка. В то время как солнечные батареи могут приносить значительную экономическую выгоду домовладельцам в определенных ситуациях, их цена означает, что они не имеют финансового смысла для всех.Читайте наше краткое изложение того, что солнечные батареи могут и не могут сделать для вашего дома.

Лучшее использование для солнечных батарей

Когда вы устанавливаете солнечную батарею как часть вашей домашней солнечной энергетической системы, вы фактически можете хранить дополнительную энергию, которую ваши солнечные панели производят дома, вместо того, чтобы подавать ее обратно в электросеть. С солнечными батареями вы максимизируете свою способность использовать электричество, генерируемое вашими солнечными батареями на ежедневной основе.В то время, когда вам нужно больше электричества, чем производят ваши солнечные батареи (в конце дня или ночью), вы можете использовать накопленную солнечную энергию.

Сохраните ли вы больше денег, установив систему хранения с солнечной батареей, зависит от того, как ваша электроэнергетика взимает плату со своих клиентов. В штатах с нетто-счетчиком вы обычно получаете кредит на счет за коммунальные услуги за каждый киловатт-час (кВтч) солнечной энергии, который вы отправляете обратно в сеть.Вы можете использовать эти кредиты позже, когда вам нужно больше электроэнергии, чем генерируют солнечные батареи. Для домовладельцев в этой ситуации установка солнечной батареи не увеличит их экономию: электрическая сеть обеспечивает ту же финансовую выгоду, что и солнечная батарея.

Тем не менее, некоторые электрические коммунальные предприятия меняют свои тарифы таким образом, что солнечные батареи делают разумные инвестиции для домовладельцев. Если тарифная политика вашей коммунальной службы включает в себя любое из следующего, накопление энергии может помочь вам сэкономить больше с помощью солнечных батарей.

Как тарифы на электроэнергию во время использования влияют на экономичность солнечных батарей

Если ваша коммунальная служба имеет тарифы TOU, то плата за кВт-ч, которую вы платите за электроэнергию, будет меняться в зависимости от времени суток. Электричество будет стоить дороже в «часы пик», когда спрос на электроэнергию высок, как правило, во второй половине дня и вечером. Тарифы на электроэнергию ниже в дневное время, когда потребление электроэнергии в домашних условиях ниже, а солнечные панели работают наиболее эффективно.Если ваша коммунальная служба использует тарифы TOU, вы можете извлечь выгоду из домашнего накопления энергии, используя электроэнергию от своих солнечных батарей в часы пик, когда тарифы на электроэнергию коммунальных служб находятся на самом высоком уровне.

Ставки

TOU становятся все более распространенными в США, где Калифорния идет впереди: все домовладельцы в Золотом штате постепенно переходят на ставки TOU вместо единой ставки за кВтч.

Как спрос спроса влияет на экономию солнечной батареи

Если у вашей коммунальной службы есть платежи по требованию для бытовых потребителей, с вас будет взиматься плата, которая меняется в зависимости от того, сколько электроэнергии вы используете.Плата может зависеть от того, сколько электроэнергии вы покупаете в часы пик, когда спрос на электроэнергию самый высокий. Это также может быть определено общим количеством электроэнергии, которую вы используете в месяц. Если ваша коммунальная служба использует платежи по требованию, вы получите выгоду от использования солнечных батарей, потому что вы можете избежать более высокой платы, полагаясь на свою систему накопления энергии.

В то время как платежи по требованию более распространены для коммерческих потребителей с большими счетами за электроэнергию, некоторые штаты и коммунальные службы рассматривают вопрос о добавлении сборов по требованию к своим тарифам на электроэнергию, чтобы мотивировать людей сокращать потребление электроэнергии.Коммунальные службы в Аризоне и Иллинойсе, в частности, оценивают расходы на жилье.

Как снижение или отсутствие чистых замеров учета влияют на экономику солнечных батарей

В штатах с истинным нетто-измерением вы получите кредит за киловатт-час, равный стоимости электроэнергии в вашем счете за энергию, которую производят ваши солнечные батареи. Например: если вы платите 0,11 долл. США за кВт-ч за электроэнергию, полученную от коммунального предприятия, вы получите кредит в размере 0,11 долл. США за каждый кВт-ч солнечной энергии, произведенной вашими панелями, и отправлены обратно в сеть.

Однако в некоторых штатах вы получите кредит на оптовую ставку или ставку «избегаемых затрат», которая обычно равна ставке, которую ваша коммунальная служба заплатила бы, чтобы купить электроэнергию в другом месте. В результате денежная стоимость одного кВт-ч солнечной энергии, которую вы используете дома, выше, чем стоимость, которую вы отправляете обратно в сеть. Например, если вы платите 0,11 долл. США за кВт-ч за электроэнергию от вашей коммунальной службы, но ваша коммунальная служба предлагает только кредит в размере 0,04 долл. США за электроэнергию, отправленную обратно в сеть, ваша солнечная электроэнергия будет стоить $ 0.07 меньше, если вы не используете его дома. В этих штатах установка солнечных батарей имеет экономический смысл, потому что вы можете максимизировать стоимость энергии, которую вы производите в своей собственности.

В конце 2015 года Комиссия по коммунальным предприятиям штата Невада (PUC) проголосовала за изменение своей политики нетто-учета на политику, основанную на норме недопустимых расходов, — одно из первых государств, сделавших такое изменение. На Гавайях, где более 10 процентов домов имеют солнечную батарею на крыше, PUC также сократил чистые замеры учета таким образом, что делает накопление энергии стоящими инвестициями.

Резервное питание: еще одно преимущество солнечных батарей

Солнечные батареи

по-прежнему стоят дороже, чем стандартный дизель-генератор, но они могут обеспечить резервное питание без выбросов парниковых газов. Если у вас есть стандартная система солнечных батарей, вы все равно потеряете энергию во время отключения электроэнергии из-за того, как ваши панели подключены к электросети. Однако, когда вы добавляете батарею в вашу систему, ваш дом может расходовать солнечную энергию, которую вы сохранили в случае, если сетка выйдет из строя.

Что (большинство) солнечное хранилище не может сделать: вывести вас из сети

По мере того как на рынке появляются технологии накопления энергии, все больше домовладельцев думают о том, чтобы отключиться от электросети — полностью разорвать связь с электроснабжением — с использованием солнечных батарей. Несмотря на то, что существуют определенные ситуации, когда отключение от сети возможно (или даже необходимо), большинство солнечных батарей не предназначены для использования в качестве единственного источника энергии. Они обеспечивают большую ценность для среднего домовладельца, когда они подключены к электрической сети, и должны рассматриваться как продукт хранения солнечной сети.

Ваши солнечные панели будут производить больше электричества в течение долгих летних дней, чем в зимние месяцы. Чтобы полностью отключиться от электросети, вам понадобится аккумуляторная система, которая может накапливать значительное количество дополнительной энергии в летние месяцы, чтобы вы могли удовлетворить свои потребности в электроэнергии зимой. Типичная домашняя солнечная батарея, такая как Tesla Powerwall, не достаточно велика для этого — большинство продуктов, доступных сегодня, рассчитаны на то, чтобы обеспечить всего несколько часов энергии, чтобы вы могли максимизировать свое почасовое использование солнечной электроэнергии.

Поскольку у большинства домашних солнечных батарей на рынке достаточно емкости только на несколько часов работы от электричества, одна батарея не может работать в обычном американском доме в течение нескольких дней. Тем не менее, они могут предоставить вам временное резервное питание. Они также могут быть откалиброваны так, чтобы они приводили в действие предметы первой необходимости только в случае отключения электроэнергии, что может увеличить их полезность. Если вы действительно хотите полностью отказаться от электросети, вы должны быть готовы потратить десятки тысяч долларов и выделить часть вашего дома или гаража для большой системы хранения энергии с несколькими аккумуляторами.

Как купить лучшую солнечную батарею для хранения Аккумуляторная батарея

для дома — актуальная тема для потребителей, заботящихся о своем энергопотреблении Если у вас есть солнечные батареи на крыше, есть очевидное преимущество — хранить любое неиспользуемое электричество в батарее для использования ночью или в дни с низким солнечным светом. Но как работают эти батареи и что нужно знать перед их установкой?

На этой странице:

Солнечная батарея

Концепция домашнего аккумулятора не нова.Солнечные фотоэлектрические (PV) и ветряные генераторы электроэнергии на удаленных объектах уже давно используют аккумуляторную батарею для сбора неиспользованного электричества для последующего использования. Вполне возможно, что в ближайшие пять-десять лет в большинстве домов с солнечными батареями также будет установлена система батарей.

Батарея фиксирует любую неиспользованную солнечную энергию, вырабатываемую днем, для последующего использования ночью и в дни с низким солнечным светом. Установки, которые включают батареи, становятся все более популярными. Есть реальная привлекательность быть как можно более независимым от сетки; для большинства людей это не только экономическое решение, но и экологическое, а для некоторых это выражение их желания быть независимым от энергетических компаний.

Если ваш массив солнечных батарей и батарея достаточно большие, вы можете существенно обогатить свой дом солнечной энергией. Использование электричества от вашей батареи может быть дешевле за киловатт-час (см. Терминологию), чем использование электричества от сети, в зависимости от времени суток и тарифов на электроэнергию в вашем регионе.

См. Некоторые другие наши статьи о домашних батареях:

Grid-Connected против автономной сети

Существует четыре основных способа настройки вашего дома для электроснабжения.

С сетью (без солнечной энергии)

Самая базовая установка, где все ваше электричество поступает из основной сети. В доме нет солнечных батарей или батареи.

Солнечная батарея (без батареи)

Наиболее типичная установка для домов с солнечными батареями. Солнечные панели обеспечивают питание в течение дня, и дом обычно использует эту энергию в первую очередь, прибегая к электросети для получения дополнительной электроэнергии, необходимой в дни с низким солнечным светом, ночью и во время использования высокой мощности.

Солнечная батарея + батарея (также называемая «гибридной» системой)

Они имеют солнечные панели, аккумулятор, гибридный инвертор (или, возможно, несколько инверторов), а также подключение к основной электрической сети. Солнечные панели обеспечивают питание в течение дня, и дома обычно сначала используют солнечную энергию, используя любой избыток для зарядки батареи. В периоды высокой потребляемой мощности, или ночью, и в дни с низким солнечным светом, дом питается от батареи и, в крайнем случае, от электросети.

Подробнее о различных типах инверторов, о том, как они работают, а также их плюсах и минусах, см. Наше руководство по покупке солнечного инвертора.

вне сети

Эта система не подключена к основной электрической сети. Вся энергия дома поступает от солнечных батарей, и, возможно, некоторых других видов производства электроэнергии, таких как ветер. Аккумулятор является основным источником питания в ночное время и в дни с низким солнечным светом. Последней резервной копией обычно является дизельный генератор, который также может включиться, когда внезапно возникнет высокая потребность в энергии (например, при запуске насоса).

Автономные системы обычно намного сложнее и дороже, чем сетевые системы.Им требуется больше солнечной энергии и емкости батареи, чем в обычной системе, подключенной к сети, а также могут потребоваться инверторы, способные выдерживать более высокие нагрузки, чтобы справиться с пиковыми требованиями. Дома, работающие вне сети, должны быть особенно энергоэффективными, а потребность в нагрузке должна хорошо управляться в течение дня.

Автономные системы, как правило, имеют смысл только для удаленных объектов, в которых подключение к сети недоступно или их установка будет чрезмерно дорогой.

Что происходит в затемнении?

Для большинства систем, подключенных к сети, наличие батареи не обязательно защитит вас в случае отключения электроэнергии.Вы по-прежнему можете потерять всю электроэнергию в своем доме, несмотря на то, что солнечные панели вырабатывают энергию и заряженный аккумулятор готов и ждет. Это связано с тем, что системы, подключенные к сети, имеют так называемую «защиту от изоляции» Во время отключения энергосистемы и любые инженеры, работающие на линиях, должны быть защищены от «островков» производства электроэнергии (таких как солнечные батареи), которые неожиданно накачивают энергию в линии. Для большинства солнечных фотоэлектрических систем самый простой способ обеспечить антиизолирующую защиту — полностью отключиться.Таким образом, когда он обнаруживает отключение электросети, ваша солнечная фотоэлектрическая система отключается, и у вас совсем нет бытовой энергии.

Более сложные инверторы могут обеспечить антиизолирующую защиту при отключении электроэнергии, но при этом солнечные батареи и аккумуляторы остаются работоспособными, так что в доме есть определенная мощность. Но ожидайте, что заплатите за такую систему чуть больше, так как оборудование дороже, и вам может потребоваться больше солнечной энергии и батареи, чем вы думаете, чтобы работать дома несколько часов во время отключения электроэнергии. Вы можете разрешить работу только критически важных бытовых цепей, таких как холодильник и освещение.Это может потребовать дополнительной проводки.

Характеристики аккумулятора

Это основные технические характеристики для домашнего аккумулятора.

Вместимость

Сколько энергии может хранить батарея, обычно измеряется в киловатт-часах (кВтч). Номинальная емкость — это общее количество энергии, которое может удерживать аккумулятор; Полезная емкость — это то, сколько из этого можно реально использовать после учета глубины разгрузки.

Глубина разгрузки (DoD)

В процентах это количество энергии, которое можно безопасно использовать без ускорения разряда батареи.Во многих типах аккумуляторов необходимо постоянно держать заряд, чтобы избежать повреждения. Литиевые батареи можно безопасно разряжать до 80–90% их номинальной емкости. Свинцово-кислотные батареи обычно разряжаются до 50–60%, тогда как проточные батареи могут разряжаться до 100%.

Мощность

Сколько энергии (в киловаттах) может выдавать батарея. Максимальная / пиковая мощность — это максимальная мощность, которую батарея может выдавать в любой момент, но этот скачок мощности обычно может поддерживаться только в течение коротких периодов времени. Непрерывная мощность — это количество энергии, подаваемой при достаточном заряде аккумулятора.

Эффективность

За каждый введенный киловатт-час, сколько батареи на самом деле будет накапливаться и разряжаться. Всегда есть некоторые потери, но литиевая батарея обычно должна быть эффективна более чем на 90%.

Общее количество циклов зарядки / разрядки

Также называется циклом жизни, это то, сколько циклов зарядки и разрядки аккумуляторная батарея может выполнить, прежде чем считается, что срок ее службы подходит к концу.Разные производители могут оценивать это по-разному. Литиевые батареи обычно могут работать несколько тысяч циклов.

Срок службы (годы или циклы)

Ожидаемый срок службы батареи (и ее гарантия) может быть оценен в циклах (см. Выше) или годах (что обычно является оценкой, основанной на ожидаемом типичном использовании батареи). Продолжительность жизни также должна указывать ожидаемый уровень возможностей в конце жизни; для литиевых батарей это обычно составляет около 60–80% от первоначальной емкости.

Диапазон температуры окружающей среды

Батареи
чувствительны к температуре и должны работать в определенном диапазоне. Они могут ухудшиться или отключиться в очень жарких или холодных условиях.
Типы аккумуляторов
литий-ионный
Наиболее распространенный тип батарей, устанавливаемых сегодня в домах, эти батареи используют технологию, аналогичную их меньшим аналогам в смартфонах и ноутбуках. Существует несколько видов литий-ионной химии. Обычным типом, используемым в домашних аккумуляторах, является литий-никель-марганец-кобальт (NMC), используемый Tesla и LG Chem .
Еще одним распространенным химическим веществом является фосфат лития-железа (LiFePO или LFP), который считается более безопасным, чем NMC, из-за более низкого риска теплового разряда (повреждения батареи и возможного возгорания в результате перегрева или перезаряда), но с более низкой плотностью энергии. LFP используется в домашних аккумуляторах производства BYD и Sonnen и других.
Плюсы
Они могут дать несколько тысяч циклов зарядки-разрядки.
Их можно сильно разряжать (до 80–90% их общей емкости).
Они подходят для широкого диапазона температур окружающей среды.
Они должны длиться более 10 лет при нормальном использовании.
Минусы
Конец срока службы может быть проблемой для больших литиевых батарей.
Их необходимо утилизировать для извлечения ценных металлов и предотвращения токсичной свалки, но масштабные программы все еще находятся в зачаточном состоянии. Поскольку бытовые и автомобильные литиевые батареи становятся все более распространенными, ожидается, что процессы переработки улучшатся.
Свинцово-кислотный, усовершенствованный свинцово-кислотный (свинцовый углерод)
Старая добрая технология свинцово-кислотных аккумуляторов, которая помогает заводить автомобиль, также используется для более масштабного хранения. Это хорошо понятный и эффективный тип батареи. Ecoult — один из брендов, выпускающих современные свинцово-кислотные аккумуляторы. Тем не менее, без значительных изменений в производительности или снижении цены трудно представить, что свинцово-кислотная кислота будет долго конкурировать с литий-ионными или другими технологиями.
Плюсы
Они относительно дешевые, с устоявшимися процессами утилизации и переработки.
Минусы
Они громоздкие.
Они чувствительны к высоким температурам окружающей среды, которые могут сократить срок их службы.
У них медленный цикл зарядки.
Аккумулятор
Одна из наиболее многообещающих альтернатив литий-ионным, этот тип использует накачанный электролит (такой как бромид цинка или ионы ванадия) и химические реакции для накопления заряда и его повторного высвобождения. Аккумуляторная батарея Redflow ZCell — это основная аккумуляторная батарея, доступная в настоящее время в Австралии.
Плюсы
Они могут быть разряжены до 100% своей емкости и не имеют остаточного разряда, поэтому они не будут терять заряд с течением времени.
Они не теряют способность со временем.
Они хорошо работают при высоких температурах окружающей среды.
Их относительно легко перерабатывать.
Они должны длиться более 10 лет.
Минусы
Будучи новой технологией, они относительно дороги по сравнению с литий-ионными.
Они плохо переносят холода (ниже 15 ° C).
Они требуют частого обслуживания, которое временно выводит их из строя.
Другие типы
Технология аккумуляторов и накопителей находится в состоянии быстрого развития. Другие технологии, доступные в настоящее время, включают в себя гибридную ионную (соленую) батарею Aquion, батареи с расплавленной солью и недавно анонсированный суперконденсатор Arvio Sirius. Мы будем следить за рынком и сообщать о состоянии рынка домашних аккумуляторов в будущем.
Как долго работают солнечные батареи?
В принципе, большинство типов солнечных батарей должны работать в течение 10 и более лет при нормальном использовании и, если они не подвержены воздействию экстремальных температур. То есть они должны быть в состоянии продлить срок их гарантии, который для большинства моделей составляет 10 лет.
Однако рыночных данных недостаточно, чтобы показать, как долго работают солнечные батареи в реальных домашних установках; Аккумуляторы последних поколений существуют всего несколько лет, и не во многих домах есть солнечные батареи.
Лабораторные испытания долговечности и срока службы батареи не внушают оптимизма. Недавние испытания солнечных батарей в Австралии показали высокую частоту отказов. Из 18 батарей в этом испытании только шесть работали без особых проблем. Остальные 12 батарей либо имели проблемы в работе, либо вышли из строя и нуждались в замене, либо вышли из строя и не могли быть заменены (например, из-за того, что производитель прекратил свою деятельность или больше не будет поддерживать этот продукт).
Стоят ли солнечные батареи?
Для большинства домов мы считаем, что батарея еще не имеет полного экономического смысла.Аккумуляторы все еще относительно дороги, и срок окупаемости часто будет дольше, чем гарантийный период (обычно 10 лет) батареи. В настоящее время стоимость литий-ионной батареи и гибридного инвертора обычно составляет от 8000 до 15000 долларов США (установлены), в зависимости от емкости и марки. Но цены падают, и через два-три года вполне возможно будет правильным решением включить аккумуляторную батарею в любую солнечную фотоэлектрическую систему.
Результаты трехлетнего испытания 18 аккумуляторных батарей в Австралии не внушают оптимизма, с высокой частотой отказов и трудностями с поддержкой производителя в некоторых случаях.
Тем не менее, многие люди сейчас вкладывают средства в домашние аккумуляторы или, по крайней мере, гарантируют, что их солнечные фотоэлектрические системы готовы к работе. Мы рекомендуем вам пройти через две или три цитаты из авторитетных установщиков, прежде чем приступать к установке батареи. Результаты трехлетнего испытания, упомянутого выше, показывают, что вы должны убедиться в хорошей гарантии и обязательстве поддержки со стороны вашего поставщика и производителя батареи в случае любых неисправностей.
Скидки, субсидии и виртуальные электростанции
Правительственные схемы скидок и системы торговли энергией, такие как Reposit, могут определенно сделать батареи экономически жизнеспособными для некоторых домашних хозяйств.Помимо обычного финансового стимула для аккумуляторов, в настоящее время действуют схемы скидок или специальные кредиты в Виктории, Южной Австралии, Квинсленде и ACT. Может последовать больше, поэтому стоит проверить, что доступно в вашем регионе.
В большинстве штатов также существуют различные программы Virtual Power Plant (VPP), которые могут помочь снизить стоимость батареи. Присоединившись к программе VPP, вы соглашаетесь предоставить накопленную энергию в вашем домашнем аккумуляторе оператору VPP, который затем может использовать его для питания сети в периоды повышенного спроса.Взамен вы получаете субсидию, которая может быть в виде сокращения счетов за электроэнергию, скидки на покупку батареи или даже бесплатной установки солнечных батарей и батарей. SolarQuotes поддерживает список текущих программ VPP.
Не забывайте входной тариф
Когда вы делаете суммы, чтобы решить, имеет ли батарейка смысл для вашего дома, не забудьте учесть льготный тариф (FiT). Это сумма, которую вы платите за любую избыточную мощность, генерируемую вашими солнечными батареями и подаваемую в сеть.За каждый киловатт-час, потраченный на зарядку аккумулятора, вы отказываетесь от тарифа на подачу. Несмотря на то, что FiT в большинстве районов Австралии довольно низок, это все же альтернативная цена, которую вы должны учитывать. В областях с щедрым FiT, таких как Северная территория, вероятно, будет более выгодно не устанавливать батарею и просто собирать FiT для выработки избыточной электроэнергии.
Солнечная батарея стоит
Расходы на солнечные батареи существенно различаются, но, как правило, чем выше емкость батареи, тем больше вы можете ожидать платить.
Вот некоторые типичные затраты на аккумулятор для некоторых типичных номинальных размеров емкости (они обычно покрывают только аккумулятор; установка является дополнительной)
6 кВт / ч: от 4000 до 9600 долл. США
10 кВт / ч: от 7600 до 13 500 долларов США
13 кВтч: от 9 600 до 15 000 долл. США
Вам часто нужно будет добавить стоимость нового инвертора и дополнительных кабелей для подключения. Может быть более выгодно купить батарею как часть всего нового комплекта системы солнечных батарей, чем переоборудовать ее в существующую систему.
Страхование жилья
Ваша система солнечных батарей (панели, инвертор и аккумулятор, если он у вас есть) является частью вашего дома и, таким образом, покрывается страховкой вашего дома. Однако вы должны убедиться, что страховая сумма вашего дома увеличена, чтобы покрыть стоимость замены системы солнечных батарей. Смотрите наш путеводитель по солнечным батареям и страхованию жилья.
Терминология
Вт (Вт) и киловатт (кВт)
Единица, используемая для количественной оценки скорости передачи энергии. Один киловатт = 1000 Вт.Для солнечных панелей мощность в ваттах указывает максимальную мощность, которую панель может выдавать в любой момент времени. Для батарей номинальная мощность определяет, сколько энергии может обеспечить батарея.
Ватт-часы (Втч) и киловатт-часы (кВтч)
Мера производства или потребления энергии с течением времени. Киловатт-час (кВтч) — это единица измерения, которую вы увидите в счете за электроэнергию, поскольку с течением времени вам выставляют счет за использование электроэнергии. Солнечная батарея мощностью 300 Вт в течение одного часа выдаст 300 Вт (или 0.3 кВтч) энергии. Для аккумуляторов емкость в кВт-ч — это количество энергии, которое аккумулятор может хранить.
BESS (аккумуляторная система хранения энергии)
Здесь описан полный пакет батареи, встроенной электроники и программного обеспечения для управления зарядкой, разрядкой, уровнем DoD и многим другим.
Благодарность
Мы благодарим ITP Renewables за помощь в создании этого руководства. Мы снова будем работать с ними над обзором будущих аккумуляторных батарей.
,
Солнечные батареи своими руками для частного дома | Своими руками
Цены на традиционные энергоносители растут с завидной регулярностью, поэтому все больше людей во всем мире отказываются от них, предпочитая получать тепло и свет от солнца.
Если ископаемое топливо, от которого мы зависим, рано или поздно закончится, солнце даст свет и энергию на миллиарды лет. Ученые считают, что солнце является гарантом нашего будущего, но оно может принести практическую пользу в настоящее время, уменьшая до нуля счета за потребление электроэнергии.
Интерес к использованию солнечной энергии за последние десять лет значительно возрос: люди оценили эффективность этого источника и возможность сэкономить, что он дает.
Кроме того, дом полностью снабжен солнечной энергией, и это вполне возможно сейчас, делает его владельцев полностью независимыми от энергетических сетей.
Некоторые семьи используют эти обогреватели для своих бассейнов, что позволяет им сократить расходы в среднем на 15-30 тысяч рублей.в год.
Солнечная батарея является одной из самых выгодных инвестиций в улучшение жилищных условий. Исследования показали, что системы, способные генерировать более 3 кВт, значительно увеличивают стоимость дома, в котором они установлены. Кроме того, использование солнечных батарей — это путь к безопасной и чистой окружающей среде.
Ссылка по теме: Солнечные батареи (коллекторы, солнечные системы) для нагрева воды в частном доме
Типы солнечных батарей

Существует несколько типов солнечных батарей.
Для использования в повседневной жизни разработаны фотоэлектрические (PV) системы. Такие солнечные панели генерируют постоянный электрический ток в солнечную погоду. Такие системы прекрасно работают, но только в домах с прямым доступом солнечного света. В тенистых местах или в лесу, полный эффект не может быть достигнут.
Для монтажа панелей на крыше идеально подойдут здания, одна сторона которых обращена на юг. Лучшие солнечные электрические системы работают в теплом климате с мягкой или короткой зимой. В других климатических условиях система поддержки — аккумуляторы или генераторы неоценима.
Системы, которые обеспечивают хранение энергии, полезны поздно вечером или в плохую погоду. Даже после шторма вы можете устроить вечеринку в своем доме, пока соседи будут ждать помощи от облэнерго, сотрудники которого будут восстанавливать электричество в порядке своей очереди.
Коллекционер или панель?

Ошибочно полагать, что фотоэлектрические солнечные панели решат проблему как электроснабжения, так и отопления. Использовать электричество для отопления от солнечной батареи нецелесообразно, поскольку электрические нагреватели потребляют много энергии: для получения одинакового количества энергии от одного солнечного коллектора необходимо пять солнечных батарей.Так что это тепло будет стоить в три раза дороже, чем при нагреве и нагреве воды от солнечного коллектора. Кроме того, резервуар для хранения представляет собой резервуар с водой, который прослужит намного дольше, чем электрические аккумуляторы, срок службы которого снижает большую нагрузку.
Электрические обогреватели более выгодны для небольших хозяйств с небольшим потреблением горячей воды, солнечные водонагреватели предпочтительнее для домашних хозяйств с высоким потреблением горячей воды, где электричество слишком дорого или недоступно.
Солнечные коллекторы обеспечат бесплатное отопление с сентября по декабрь и с февраля по май.Только в декабре и январе из-за короткого светового дня солнечной энергии недостаточно, чтобы согреться, и жилище придется обогревать дополнительно из других источников. На 15-20% КПД солнечных коллекторов в самые холодные месяцы улучшат систему теплых полов.
Квартира или вакуум?

Для нагрева воды используются два типа коллекторов: плоский и вакуумный, они также трубчатые. Первая представляет собой плоскую коробку с абсорбирующим слоем, покрытым стеклом под стеклом, вдоль которого теплоносителем является пропиленгликоль.В вакуумном коллекторе вместо одной стеклянной коробки используется серия больших полых стеклянных трубок 6 — «матрешек». Внутри каждой находятся трубки с поглотителем тепла, нагревающим теплоноситель. Изолятор представляет собой вакуум между внешней и внутренней трубками. Две трети используемых в мире солнечных коллекторов — это вакуумные коллекторы, а одна треть — плоские. Вакуумные коллекторы имеют меньшие потери тепла, поэтому они более эффективны, чем плоские, когда необходимо нагревать воду до высокой температуры зимой и в пасмурную погоду.
Но плоский благодаря простой конструкции — более прочный и надежный, вакуум — более хрупкий. В случае повреждения плоского коллектора его необходимо будет заменить полностью, а в вакууме достаточно заменить только поврежденные трубки, при этом сам модуль продолжит работу.
По бизнесу и оценке

Стоимость плоского коллектора зависит от сборки, размера, качества специальных покрытий и стекла. Цена вакуумного коллектора зависит от диаметра и длины стеклянных трубок.Чем больше трубка, тем мощнее и дороже коллектор. Тип внутренних теплопроводников также важен: более дешевые тепловые трубки, которые передают тепло, более дорогие — образуют внутренний контур теплопередачи U-образной трубки.
Для нагрева воды в теплое время года пассивные системы более выгодны, и только активные подходят для солнечного отопления и круглогодичного нагрева воды. Активная система нагрева воды является более сложной и дорогой, чем пассивная, но она также более эффективна, поскольку она обеспечивает использование солнечных коллекторов зимой.В этом проекте резервуар для воды находится внутри здания, крыша снята
только солнечные коллекторы, охлаждающая жидкость прокачивается насосом. В пассивной системе солнечный коллектор интегрирован с резервуаром воды в единый контур водонагревателя, холодная вода подается под давлением снизу и нагревается естественной конвекцией. Такая система проще по конструкции, проще в установке и дешевле, чем активная, но подходит только для дач. На зиму воду необходимо слить, чтобы не разморозить коллектор.
Солнечные батареи: от затрат к выгодам

Стоимость солнечной системы зависит от ее размеров, а это в свою очередь — от размеров дома и потребностей в энергии. Для качественного расчета мощности и компонентов перед установкой объект проходит энергетические испытания, после чего специалисты определяют оптимальное количество солнечных коллекторов для достижения наилучшего результата с наименьшими первоначальными затратами. Наиболее значительным экономическим преимуществом солнечного коллектора является его использование для нагрева воды в системе горячего водоснабжения.Если вы тратите до 1 000 руб. в год солнечный водонагреватель будет обеспечивать дом за раз от КО до 300 л (в зависимости от объема бака) горячей воды и будет служить от 10 до 15 лет. Для сравнения: электрический водонагреватель с ежегодными затратами на техническое обслуживание от 2 000 до 6 000 руб. «Держит 60-120 горит» горячей воды и обычно 5-8 лет. За 10 лет стоимость солнечного водонагревателя составит до 10 тысяч рублей, а для электрического — 20-60 тысяч рублей.
Для отопления выгодно использовать солнечные коллекторы.Особенно эффективна комбинированная система из 70% солнечной энергии и 30% электрической. В течение 20 лет он будет в два раза дешевле чисто электрической системы и в 2,5 раза дешевле дизеля.
А на всю жизнь дома при постоянном повышении тарифов на электроэнергию экономия будет еще более значительной. Пока энергетические ресурсы будут расти, солнечная энергия останется бесплатной. Например, при стоимости 1 кВтч электроэнергии 3 руб. За 10 лет система солнечного коллектора сэкономит 300 тысяч рублей, а за 20 лет — 700 тысяч рублей.без учета инфляции.
Вакуумный коллектор с U-образными трубками для отопительного сезона будет обеспечивать до 2 200 кВтч тепловой энергии, что соответствует теплу от сжигания 400 кг угля или 200 литров дизельного топлива. И пока вам не нужно приносить, засыпать и заправлять топливом: энергия солнца поступает в сам ваш дом.
Смотрите также: Лампы на солнечных батареях — ремонт и доработка своими руками
Сколько?

Недорогие пассивные мини-системы для использования в теплое время года, например, с апреля по октябрь, с накопительным баком от 150 до 300 л стоят 20-50 тысяч рублей.Активные системы круглогодичного солнечного нагрева воды с объемом резервуара от 250 до 500 л обойдутся в 200-350 тыс. Руб. в зависимости от оборудования. Плоские солнечные коллекторы примерно в три раза дешевле вакуумных.
Для дома площадью 100 м ² минимальная система солнечного отопления с объемом двухконтурного бака 300 л и четырьмя солнечными коллекторами мощностью 6 кВт обойдется в 180 тысяч рублей.
Базовая версия мощностью 9 кВт с 300-литровым баком и шестью плоскими коллекторами для систем с водяным полом стоит 217 тысяч рублей, с вакуумными — 233 тысячи рублей.Расширенная система солнечного отопления и нагрева воды с двухконтурным 500-литровым баком в полтора раза мощнее предыдущей, в нее входят 9 солнечных коллекторов по 13,5 кВт, она подходит для дома от 100 до 200 м ² и стоит 291 тыс. Руб.
А самая дорогая это большая система солнечного отопления и нагрева воды. Его вклад в отопление весной и осенью — до 80%, зимой — до 40%. Вариант с 16 солнечными коллекторами, объемом тепловых батарей 1 000 л и тепловой мощностью 24 кВт способен отапливать дом площадью 150-250 м ².Цена такой системы составляет 524 тысячи рублей.
Сделайте солнечные батареи самостоятельно

Для экономии вы можете попробовать сделать солнечные батареи самостоятельно. Подготовьте очки, перчатки, ботинки и средства защиты лица, так как вы будете иметь дело с острыми материалами (стекло, оргстекло) и легковоспламеняющимися химикатами.
Материалы, необходимые для изготовления солнечных батарей вручную
Прежде всего, это качественные фотоэлементы.
На рынке представлены фотоэлементы из монокристаллического и поликристаллического кремния.Первые имеют КПД до 13%, но при облачности они не работают. Второй КПД до 9%, но в облачные дни они работают так же, как и в солнечные.
Для домашнего энергоснабжения рекомендуется использовать те поликристаллы, которые продаются в наборах. Все ячейки, необходимые для сборки, должны быть куплены у одного производителя, поскольку продукты разных марок могут отличаться по эффективности. Это создаст трудности при сборке, потребует ненужных затрат во время использования и «даст» низкую мощность солнечной батареи.
Также потребуется паяльное оборудование, алюминиевые уголки, диоды Шоттки, крепежные болты, мощные медные провода, прозрачный лист из плексигласа или поликарбоната, вакуумные силиконовые опоры, набор специальных проводников.
Получив все, что вам нужно, вы можете приступить к сборке конструкции.
Шаг первый
Мы собираем на столе один набор поликристаллических фотоэлементов — например, набор из 40 солнечных элементов, размер каждого из которых составляет 15 * 15 см.
Шаг второй
Припой к фотоэлементам оловянных проводников.
Шаг третий
Все ячейки должны быть соединены вместе согласно электрической схеме. В этом случае очень важно, независимо от типа подключения, использовать шунтирующие диоды, которые необходимы для установки на «положительную» клемму. Лучшим вариантом для этой цели являются диоды Шоттки: они позволяют правильно рассчитать стоимость солнечных элементов для дома и предотвращают разрядку аккумулятора ночью.Эффективность сварных ячеек следует проверять в солнечном месте. Если они функционируют нормально, вы можете перейти к следующему шагу.
Шаг четвертый
Давайте перейдем к сборке рамы. Вам понадобятся болты и алюминиевые уголки с низкими сторонами. Наносим на внутренние края планок силиконовый герметик.
Шаг пятый
Поверх этого слоя мы укладываем подготовленный лист поликарбоната или другого прозрачного материала. Чтобы закрепить лист, плотно прижмите к клейкому контуру.
Шаг шестой
Когда герметик высохнет, вы можете прикрепить раму и прозрачную поверхность с помощью болтов. Затем размещаем фотоэлементы с проводниками вдоль внутренней прозрачной плоскости. Расстояние между каждыми двумя ячейками составляет 5 мм (необходимо сделать предварительную разметку).
Шаг седьмой
Мы фиксируем фотоэлемент, мы запечатываем панель так, чтобы солнечные панели на крыше дома работали как можно дольше. В этом поможет монтажный силикон, нанесенный на каждый элемент.Закрываем конструкцию задней панелью. Когда силикон полностью затвердевает, мы полностью герметизируем конструкцию, чтобы все панели плотно прилегали друг к другу.
Шаг восьмой
Солнечная батарея может быть подключена одним из двух известных способов — параллельным или последовательным соединением. В первом случае терминалы
оба модуля соединены с минусом к минусу, плюс к плюсу. Из любого модуля возьмите терминал (+) и (-). Выведите концы для подключения к контролю заряда или аккумулятора.Если вам нужно объединить три модуля в одну систему, действия будут подходящими: мы подключаем одинаковые клеммы всех модулей, затем выводим концы (+) и (). Во втором соединении подключите клемму (+) первого модуля к клемме (-) второго. Остальные концы являются выходом для подключения к контроллеру или батарее. Принцип будет одинаковым независимо от количества модулей.
Установка солнечных панелей своими руками

Так что установка солнечной батареи своими руками в личное владение вполне осуществима.
Но чтобы конструкция, на изготовление которой тратится ваш собственный труд, была полезной, необходимо учитывать важные нюансы.
Сначала установите раму, а затем установите компоненты. Обратите внимание, что для большой панели потребуется больше проводников энергии, чтобы заполнить всю «коробку». Чтобы солнечные лучи на элементах не мешали тени боковых кромок, они должны быть низкими.
Внутри и снаружи корпус должен быть обработан влагостойкой краской.Обеспечить подложку. В нижней части корпуса корпуса должны быть небольшие вентиляционные отверстия. Они позволят поддерживать необходимую температуру в радиаторе и удалять газ, выделяющийся при работе панели.
Ссылка по теме: Как отремонтировать солнечный фонарь своими руками
Солнечные батареи в рассрочку

При отсутствии средств, есть такой вариант, как солнечные батареи в лизинг. В этом случае лизинговая компания купит и установит систему без ваших начальных затрат.Юридически система будет собственностью фирмы, которая арендует ее за ежемесячную плату. Эта плата должна быть меньше, чем ваш ежемесячный счет за электроэнергию.
Компания будет нести ответственность за любые виды затрат на техническое обслуживание, очистку и ремонт (текущие или незапланированные) в течение всего периода действия контракта, и обычно она заключается на срок от 10 до 20 лет. Лизинг — это экономичный выбор для крупных хозяйств, которые потребляют много энергии и оплачивают внушительные счета.
Заметка
Правда заключается в том, что этому мешает тот факт, что на большей части территории нашей страны вместо 300 солнечных дней в году, как и везде в Средиземном море, это всего лишь 75, а вместо мягкого свежего ветра — кратковременный ветер со скоростью 3-4 метра в секунду.Конечно, юг нашей страны не обделен солнечными лучами, а север — ветрами, но они вряд ли зададут здесь моду. Поэтому, когда речь идет об альтернативной энергетике загородных домов в России, необходимо понимать, что в большинстве случаев это продиктовано скорее не экономическими соображениями, а преимуществами автономии и независимости от капризов наших электрических сетей, которые наблюдались их, а также, возможно, и желание приобрести репутацию нападающего, просвещенного человека.
Энергия солнца
«Ветер, ветер, ты сильный …» — но, увы, очень неустойчивый. С мельницы в пригороде, чтобы признать,
сравнительно мало пользы. Основной акцент должен быть сделан на солнечных панелях, потому что солнце, в отличие от ветра, поднимается и садится строго по графику. В сложной системе автономного электроснабжения, которая включает в себя как солнечные батареи, так и ветрогенератор, ветер составляет максимум 10-20% электроэнергии.
И все же, в случае продолжительной непогоды, для полной электрической автономии вам понадобится резервный генератор, дизель или бензин.
Например, прошлой зимой в доме с автономным питанием от солнечных батарей резервный генератор работал в общей сложности 50-70 часов, потребляя около 150 литров бензина. Это, в принципе, мало. Все остальное было дано солнцем.
Наш совет
Для электрической автономии в загородном загородном доме площадью около 200 кв. метров хватит трех киловатт электроэнергии от солнечных батарей и ветряной мельницы, что обойдется примерно в 300-350 тысяч рублей.А при соблюдении режима экономии — даже полтора киловатта.
Мобильная «летняя» версия мощностью 500 Вт, состоящая из складной солнечной панели и контроллера чемодана, подходит для освещения и питания минимум бытовой техники.
Как использовать солнце?
Современные солнечные панели не так уж дороги, и их качество не должно сохраняться.
Самые совершенные солнечные панели, изготовленные из монокристаллического кремния в солнечную погоду, способны вырабатывать 100 Вт электроэнергии и даже больше на 1 кв.квадратный метр. Срок их службы составляет более 25 лет, а КПД достигает 18-20%. Солнечные панели из поликристаллического кремния обходятся в процентах на 20-30 дешевле, но их параметры хуже: срок службы 15-20 лет, КПД до 15%. Самые дешевые гибкие панели из аморфного кремния имеют КПД не более 10% и служат на них 8-10 лет, правда, это того не стоит.
Для производства 3 кВт электроэнергии требуется солнечная энергия.
панели общей площадью не менее 15-20 кв.м. метров. Для работы в облачную погоду, даже хуже, чем на солнце, 4-5 24-вольтовые панели должны быть соединены последовательно, чтобы выходное напряжение было достаточным для зарядки аккумулятора. В этом случае предъявляются повышенные требования к солнечному контроллеру. В частности, он должен иметь возможность работать при высоком напряжении на входе — предпочтительно до 250 В. Дальнейшее увеличение напряжения становится нецелесообразным, так как приводит к снижению КПД.
Вертикальная установка
В центральной части России солнечные батареи должны быть установлены вертикально или почти вертикально.
Вертикальная установка панелей увеличивает срок их службы, предотвращает их загрязнение и снежный покров. Рекомендуется развернуть панели по сторонам света: скажем, половина поворота на 30 «к юго-востоку и половина — на 30 ° к юго-западу. Это позволит вам растянуть работу на всю продолжительность дневные часы.
В наших отдаленных от средиземноморских широт вертикальное размещение панелей и их частичный поворот на юго-восток и юго-запад сокращают выработку энергии в течение 2-3 часов около полудня, но это увеличивает продолжительность работы и защищает от сугробов зимой.
Максимальная выработка электроэнергии в течение дневного света обеспечивается солнечными панелями, установленными на трекере, который автоматически вращается после солнца.
На одном трекере можно разместить 4 панели по 200-250 Вт. Но понятно, что это сложнее, дороже — и в каждом конкретном случае необходимо рассмотреть и решить, нужно это или нет.
Как обуздать ветер?
В средней зоне России преобладают ветры со средней скоростью 5-7 м / с.Этого недостаточно для эффективной работы ветрогенераторов — фактически мы находимся на нижнем пределе. Приобретая ветряную мельницу для Подмосковья, следует выбрать ветрогенератор, предназначенный для работы на малых скоростях ветра. В конце концов, ветряная турбина с расчетной мощностью 1 кВт и расчетной скоростью ветра
9 м / с при ветре 5 м / с даст большую мощность, чем его вдвое более мощный аналог, но при расчетной скорости ветра 12 м / с. К сожалению, ветряные турбины, разработанные для небольшой скорости ветра, не только более громоздки, но и стоят дороже, поскольку в них используется больше неодимовых магнитов.Конструкция лопастей не мелочь. Использование профиля «самолет» повышает энергоэффективность в 2-4 раза по сравнению с плоскими лопастями. Оптимальное количество лопастей — три. 95% всех ветряных турбин, производимых в мире, имеют трехлопастную горизонтальную ось.
Ветряные турбины с вертикальной осью вращения и профилем лопастей, которые получили довольно широкое распространение, относительно дороги. Но они — с одинаковой силой, служат дольше и работают тише. Кроме того, благодаря большой площади лопастей они более эффективны при слабых ветрах.
Ветрогенератор нужно не только правильно выбрать, но и правильно установить. Для того чтобы ветряная мельница была экономически целесообразной, ее следует поднять на мачту высотой не менее 15 метров, и это довольно сложная установка, плюс кабель протягивается на большой площади площадки. Но средняя энергия ветра на высоте 18 метров примерно в три раза больше, чем на уровне земли!
«Мозг» системы
Контроллер — это «мозг» системы электропитания, которая собирает все вместе.Его задача —
оценить поступление и потребление электроэнергии, степень заряда аккумуляторов, мощность нагрузки и выбрать оптимальный режим работы системы электропитания. Использование современных солнечных контроллеров позволяет повысить выработку электроэнергии солнечными батареями в облачную погоду до 30% от максимального значения. Ветрогенератор требует собственного контроллера.
«Сердце» системы
Потребление электроэнергии 8 Система электроснабжения от солнечных источников и ветрогенератора всегда осуществляется через буфер — аккумулятор.Без этого не обойтись.
Наиболее перспективными являются литий-железо-фосфатные батареи. Кстати, они тоже производятся в России. Их основными преимуществами являются малый вес и габариты, возможность глубокого разряда, большое количество циклов зарядки / разрядки (5000 против 3000 циклов у ближайшего «конкурента» — свинцово-кислотной броневой батареи). Это означает, что при одинаковой емкости литий-железо-фосфатные батареи в три раза меньше оболочек и служат около 20 лет вместо 10.Они стоят более чем на 30 дороже.
Бронированные батареи приближаются к литий-железному фосфату по таким факторам, как стоимость цикла и стоимость киловатт-часа. Но они, по сравнению с литий-железо-фосфатом, имеют существенный недостаток: они не терпят глубокого разряда — их можно разряжать максимум до 30%, иначе они резко потеряют свои характеристики. Следовательно, желательно иметь тройной запас емкости, что увеличивает стоимость батареи и делает ее более громоздкой.
Инвертор
Назначение инвертора — преобразовать постоянный ток от солнечных батарей в переменный (однофазное напряжение 220 вольт или трехфазное напряжение 380 вольт), что необходимо для работы большинства потребителей электроэнергии.
На заметку:
Любая система электричества от солнца и ветра состоит из четырех элементов: солнечные панели и / или ветрогенератор, контроллер, батарея и инвертор.В то же время до 50% стоимости системы приходится на аккумуляторы. Каждая система сбалансирована для конкретного клиента.
Гибридный инвертор может работать независимо от электрической сети или вместе с ней.
Абсолютное импортозамещение
Автономная система энергоснабжения загородного дома может быть построена на основе полного импортозамещения.
Хорошие литий-железо-фосфатные аккумуляторы выпускаются новосибирской компанией «Лиотех».Бронированные батареи Тюменского аккумуляторного завода превосходят «американских коллег» по ряду параметров.
Качественные солнечные панели производятся в Москве («Свободная энергия», «Квант») и Краснодаре («Сатурн», «СОЛБАТ»).
Российская компания «Микроарт» выпускает солнечные контроллеры, которые превосходят по производительности продукты X-tender (якобы американские, но в основном китайские) и Morningstar (бренд Tristar), а также инверторы. Кроме того, эта компания проектирует и устанавливает автономные системы электропитания в комплексе.
Новосибирская компания «А-Электроникс» выпускает хорошие инверторы в недорогом ценовом диапазоне.
© Автор: Алексей Рябов
ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ МАСТЕРОВ И МАСТЕРОВ И ДОМАШНЕГО ТОВАРА ОЧЕНЬ ДЕШЕВЛЕ. БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА. ЕСТЬ ОБЗОРЫ.
Ниже другие записи на тему «Как сделать своими руками — домохозяин!»
Лампа на солнечных батареях своими руками Как сделать лампу на солнце …
Самодельный солнечный коллектор своими руками Как сделать солнечный коллектор для…
Солнечная панель своими руками (фото и рисунок) Как сделать солнечную панель вашей …
Солнечное зарядное устройство Зарядное устройство для телефона от …
Украшение радиаторов своими руками — 2 идеи Покрашенные батареи в вашей квартире …
Чемодан с музыкой = радиоприемник «сделай сам» с батареями (+ схема) РАДИОПРИЕМНИК С ВЫПУСКОМ БАТАРЕИ …
Загар на коре дерева — как помочь? Берегись солнечных ожогов! Ранней весной..
Подписаться на обновления в наших группах и поделиться.
Давайте дружить!
.
Сколько солнечных батарей мне нужно? Руководство по размеру системы Время считывания: 6 минут
Определение размера вашей солнечной энергетической системы начинается с простого вопроса: , сколько солнечных батарей мне нужно ? Поскольку большинство людей хотят производить достаточно энергии, чтобы полностью исключить расходы на электроэнергию, первым шагом является определение того, какого размера солнечная система будет производить достаточно энергии для удовлетворения уровня потребления вашей семьи. В конечном счете, вы будете рассчитывать, сколько киловатт-часов электроэнергии вам понадобится, и найти правильный размер системы и количество солнечных батарей для питания вашего дома.
Средний домовладелец нуждается в от 28 до 34 солнечных панелей , чтобы полностью компенсировать их счет за электроэнергию с солнечной энергией
Количество панелей, которые вам нужны для вашего дома, зависит от таких факторов, как местоположение и производительность панелей
Сравните солнечные котировки на EnergySage Marketplace с учетом вашей собственности и потребностей в энергии
Сколько солнечных батарей мне нужно для питания моего дома?
Типичному домовладельцу понадобится 28 — 34 солнечных батарей , чтобы покрыть 100% их потребления энергии (в зависимости от местоположения и размера крыши).
Чтобы получить эти цифры, мы использовали высокие и низкие коэффициенты производства панелей, чтобы рассчитать, сколько солнечных панелей необходимо в среднем. Мы также предположили, что в среднем домашнее хозяйство потребляет около 10 400 кВтч в год, а используемые нами панели — это солнечные батареи мощностью 250 Вт.
Как рассчитать собственную оценку солнечной панели
Для тех, кому интересно, как мы оценили эти цифры для потребления энергии и необходимого количества солнечных батарей, вот разбивка. Если вы хотите понять, сколько энергии вам потребуется, начните с того, сколько киловатт-часов (кВтч) электроэнергии вы используете в год.Большинство коммунальных предприятий предоставляют вам общее потребление электроэнергии за последние двенадцать месяцев в ежемесячном счете. Чтобы предложить некоторую перспективу, один кВт-час — 1000 ватт мощности, используемой в час. Таким образом, если в вашем доме 20 лампочек, и все они используют лампочки по 50 Вт, то при включении всех ламп в вашем доме в течение одного часа будет потребляться один кВтч электроэнергии. Согласно последним данным Управления энергетической информации США, в 2016 году среднестатистическое американское домохозяйство использовало 897 кВтч в месяц. Иными словами, среднестатистическое американское домохозяйство потребляет чуть менее 11 000 кВтч в год.
Чтобы найти диапазон для количества солнечных панелей, мы сравнили коэффициенты производства солнечных панелей в Аризоне и Мэне, 1,31 и 1,61, самые высокие и самые низкие в США. Затем мы взяли 11 000 кВт-ч и поделили их на соответствующие коэффициенты, а затем разделили это число на 250 (типичная мощность панели). Этот расчет дал нам максимум и минимум для среднего числа панелей, которые понадобятся домовладельцам.
Сколько кВтч могут производить ваши солнечные батареи?
Количество энергии (кВтч), которую может вырабатывать ваша солнечная энергетическая система, зависит от того, сколько солнечного света получает ваша крыша.Количество солнечного света, которое вы получаете за год, зависит как от того, где вы находитесь в стране, так и от времени года. В Калифорнии больше солнечных дней в году, чем в Новой Англии. Но в любом месте вы сможете производить достаточно энергии для удовлетворения ваших энергетических потребностей! Если вы живете в районе, где меньше солнечного света, вам просто нужно установить большую систему в вашем доме.
Два домохозяйства сравнительного размера в Калифорнии и Массачусетсе потребляют средний объем электроэнергии для американского домохозяйства, около 10 400 кВт-ч в год.Калифорнийское домохозяйство нуждается в системе 7,0 кВт, чтобы покрыть 100% своих потребностей в энергии. Для сравнения, сопоставимая семья в штате Массачусетс нуждается в системе мощностью 8,8 кВт для удовлетворения своих потребностей в энергии. Системы солнечных панелей в Калифорнии меньше, чем системы солнечных панелей в Массачусетсе, но способны вырабатывать такое же количество энергии, потому что они подвергаются воздействию большего количества солнечного света каждый год. Домовладельцы в менее солнечных районах, таких как Массачусетс, могут восполнить это несоответствие, просто используя более эффективные панели или увеличивая размер своей солнечной энергетической системы, в результате чего на их крыше будет немного больше солнечных панелей!
Чтобы предложить сравнительные данные о количестве панелей и потребляемой мощности, мы составили таблицу, в которой сравнивается среднегодовая потребность в энергии для оценки количества панелей, необходимых для компенсации типичной потребности в энергии.Мы рассмотрели данные по 6 наиболее распространенным размерам систем, которые мы видим активными на EnergySage Solar Marketplace. Чтобы рассчитать приведенные ниже данные, мы усреднили годовую выработку кВтч в лучших 12 солнечных штатах и предположили стандартные панели мощностью 250 Вт, чтобы рассчитать, сколько панелей вам понадобится. Средний размер системы в США составляет 5 кВт (5000 Вт), поэтому вы можете использовать его в качестве эталона, если не знаете, каковы ваши потребности в электроэнергии.
Посмотрите наше видео, суммирующее ключевые моменты, которые следует помнить при принятии решения о том, сколько солнечных батарей вам нужно:

Сколько солнечных батарей мне нужно для моего дома? Сравнение размеров системы
Размер системы (кВт) Среднегодовая выработка (кВтч) Расчетное количество солнечных батарей
3.5 кВт 4 954 14
5 кВт 7 161 20
7 кВт 9 909
10 кВт 14 165 40
12 кВт 16,987 48
15 кВт 21,234 69
В приведенной выше таблице предполагается, что вы используете стандартную панель эффективности. Однако количество панелей, необходимых для питания вашего дома, и количество места, которое ваша система займет на вашей крыше, изменится, если вы используете панели с низким КПД или панели с высоким КПД.Ниже приведена таблица, которая даст вам представление о том, сколько места ваша система займет на вашей крыше, в зависимости от того, насколько эффективны выбранные вами солнечные панели.
Сколько солнечных батарей можно разместить на моей крыше? Размер системы по сравнению с квадратными метрами
963 9003
Размер системы (кВт) Панели низкой эффективности (кв. Футы) Панели средней эффективности (кв. Футы) Панели высокой эффективности (кв. Футы)
5 кВт 306 254 224
10 кВт 612 508 448
15 кВт 918 763 961
Возможно один Одним из наиболее сложных аспектов определения размеров системы солнечных батарей является оценка годового потребления энергии в вашей семье.Ряд более крупных потребительских товаров или надстроек может значительно изменить ваши ежегодные потребности в киловатт-часах и, таким образом, может существенно повлиять на количество панелей, которые вам понадобятся. Например, если вы будете использовать центральное кондиционирование или приводить в действие бассейн с подогревом на заднем дворе, размер вашей солнечной панели может быть радикально изменен. Чтобы почувствовать энергетическое воздействие различных продуктов, которые вы можете иметь или рассматриваете для своего дома, посмотрите это сравнение:
Сколько солнечных батарей мне нужно для обычных бытовых изделий?
Продукт Среднегодовая потребность в киловатт-часах Расчетное количество необходимых солнечных батарей
Холодильник 600 2
Кондиционер 215
Центральный кондиционер Кондиционирование 1,000 3
Электромобиль 3,000 10
Бассейн с подогревом 2,500 8
Гидромассажная ванна (открытая) 3 300 11
Из рассмотрения различных требований к киловатт-часам для бытовых бытовых приборов и продуктов ясно одно: некоторые дополнения будут динамически менять ежемесячное потребление энергии и размер системы солнечных панелей.Например, соединение вашего электромобиля с солнечными батареями — отличный способ сократить выбросы углекислого газа и повысить энергоэффективность, однако его следует планировать соответствующим образом, учитывая, что он потенциально может удвоить размер вашей фотоэлектрической системы. Хотя, безусловно, возможно установить солнечную систему, а затем добавить больше панелей для удовлетворения возросших потребностей в энергии, наиболее прагматичным вариантом является максимально точный размер вашей системы в зависимости от ожидаемых покупок, таких как электромобиль, бассейн или центральная воздушная система.Спрашивать себя «сколько солнечных батарей мне понадобится для моего холодильника, моей гидромассажной ванны» и т. Д. — отличная привычка для любого нового солнечного домовладельца.
Три совета для покупателей солнечных батарей
1. Домовладельцы, которые получают многократные кавычки, экономят 10% и более
Как и при любой большой покупке билета, покупка установки солнечной панели требует много исследований и рассмотрения, включая тщательный анализ компании в вашем районе. В недавнем отчете , подготовленном Национальной лабораторией возобновляемой энергии Министерства энергетики США (NREL), рекомендовано, чтобы потребители сравнивали как можно больше вариантов солнечной энергии, чтобы не платить завышенные цены, предлагаемые крупными установщиками в солнечной промышленности.
Чтобы найти более мелких подрядчиков, которые, как правило, предлагают более низкие цены, вам понадобится сеть инсталляторов, например EnergySage. Вы можете получить бесплатные предложения от местных проверенных инсталляторов, когда вы регистрируете свою собственность на нашем Solar Marketplace — домовладельцы, которые получают 3 или более предложений, могут рассчитывать на то, чтобы сэкономить от 5000 до 10000 долларов на их установке солнечных батарей.
2. Крупнейшие установщики, как правило, не предлагают лучшую цену
Мантра не всегда лучше. Это одна из главных причин, по которой мы настоятельно рекомендуем домовладельцам рассмотреть все варианты солнечных батарей, а не только марки, достаточно большие, чтобы платить за наибольшую рекламу. Недавний отчет правительства США показал, что крупные установщики стоят на 2–5 тыс. Долларов дороже, чем небольшие солнечные компании . Если у вас есть предложения от некоторых крупных инсталляторов в Solar, сравните эти ставки с цитатами из местных инсталляторов, чтобы убедиться, что вы не переплачиваете за Solar.
3. Сравнение всех вариантов вашего оборудования не менее важно
Установщики национального масштаба не просто предлагают более высокие цены — они также склонны иметь меньше вариантов солнечного оборудования, что может оказать существенное влияние на выработку электроэнергии в вашей системе.Собирая разнообразные предложения по продаже солнечных батарей, вы можете сравнить затраты и экономию на основе различных пакетов оборудования, доступных вам.
Есть несколько переменных, которые необходимо учитывать при поиске лучших солнечных батарей на рынке. Хотя некоторые панели будут иметь более высокий рейтинг эффективности, чем другие, инвестиции в первоклассное солнечное оборудование не всегда приводят к более высокой экономии. Единственный способ найти «сладкое пятно» для вашей недвижимости — это оценить предложения с различным оборудованием и предложениями о финансировании.
Для любого домовладельца, находящегося на ранней стадии покупки солнечной батареи, который хотел бы получить приблизительную оценку установки, воспользуйтесь нашим солнечным калькулятором, который предлагает предварительную оценку затрат и долгосрочной экономии на основе вашего местоположения и типа крыши. Для тех, кто хочет получить котировки от местных подрядчиков сегодня, ознакомьтесь с нашей платформой сравнения цен.
Базовая солнечная энергия
Узнайте, сколько стоит солнечная энергия в вашем регионе в 2020 году
.