DIY päikesegeneraator: juhised alternatiivse energiaallika valmistamiseks

Alternatiivsed energiaallikad, mis võimaldavad varustada elamispinda vajalikus mahus soojuse ja elektriga, ei ole odav “rõõm”, mis nõuab märkimisväärseid rahalisi kulutusi ostmiseks, paigaldamiseks ja paigaldamiseks.

Päikesegeneraatori valmistamine oma kätega on palju odavam ja on paljude kodumeistrite võimaluste piires. Vaatame juhiseid, mis kirjeldavad selgelt kõiki tootmisprotsessi nüansse.

Kuidas päikeseenergia generaator töötab?

Päikesegeneraator on fotogalvaaniliste pooljuhtelementide kompleks, mis muundavad vahetult päikeseenergia elektriliseks.

Kui kiirte tekitatud valguskvandid tabavad fotoplaati, löövad nad töötava elemendi lõplikult aatomiorbiidilt välja elektroni. See efekt tekitab palju vabu elektrone, mis moodustavad pideva elektrivoolu.

Päikesegeneraatori oma kätega paigaldamisel pole üldse vaja kohe kokku panna suurt suuremahulist kompleksi. Alustada võib väikesest ühikust ja vajadusel helitugevust edaspidi suurendada

Aktiivse materjalina kasutatakse räni.See on väga tõhus ja tagab fotogalvaanilise muundamise efektiivsuse 20% tavatöös ja kuni 25% soodsates tingimustes.

Ränist fotoelementide väljendunud efektiivsuse tõttu tagavad nendel põhinevad generaatorid suure võimsuse suhteliselt väikese mahuga. 1-meetrise seadme võimsus toodab 125 W tunnis, mida peetakse väga muljetavaldavaks tulemuseks.

Räniplaadi ühele küljele kantakse õhuke passiivsete keemiliste elementide – boori või fosfori – kate. Just sellel pinnal toimub intensiivse päikesevalguse käes viibimise tagajärjel elektronide aktiivne vabanemine. Fosforkile hoiab neid kindlalt ühes kohas ega lase neil laiali lennata.

Tööplaadil endal asuvad metallist "rajad". Nendele ehitatakse üles vabad elektronid, luues nii korrastatud liikumise ehk elektrivoolu.

Vahvlite ainsateks puudusteks on räni enda puhastamise protsessi keerukus ja hind ning nende probleemide vältimiseks uuritakse aktiivselt alternatiivide kasutamist galliumi, kaadmiumi, indiumi ja erinevate vaseühendite näol. Siiani aga ränielementidele tõelisi konkurente pole.

Kõige lihtsam viis päikeseenergia muundurit elektriks ehitada on osta valmis päikesepatarei ja paigaldada see maja või garaaži katusele:

Mida sa tööks vajad?

Komplektist koosneva generaatori valmistamiseks päikesepaneelid, on vaja järgmisi tööriistu ja materjale:

• moodulid päikesevalguse energiaks muundamiseks;
• alumiiniumist nurgad;
• puidust liistud;
• puitlaastplaadid;
• läbipaistev element (klaas, pleksiklaas, pleksiklaas, polükarbonaat), et luua kaitse räniplaatidele;
• isekeermestavad kruvid ja erineva suurusega kruvid;
• tihe vahtkumm paksusega 1,5-2,5 mm;
• kvaliteetne hermeetik;
• dioodid, klemmid ja juhtmed;
• kruvikeeraja või kruvikeerajate komplekt;
• jootekolb;
• rauasaag puidu ja metalli (või veski) jaoks.

Vajalike materjalide maht sõltub otseselt generaatori kavandatud suurusest. Suuremahuline töö toob kaasa lisakulusid, kuid igal juhul on see odavam kui ostetud moodul.

Räniplaatide kaitsealus võib olla valmistatud klaasist, pleksiklaasist, polükarbonaadist või pleksiklaasist. Esimesed kolm materjali tekitavad minimaalse muundatud energia kadu, kuid neljas edastab kiiri palju halvemini ja vähendab oluliselt kogu kompleksi efektiivsust

Kokkupandud seadme lõplikuks testimiseks kasutatakse ampermeetrit. See võimaldab salvestada paigalduse tegelikku tõhusust ja aitab määrata tegelikku väljundit.

Fotokonverteri tüübi valimine

Oma kätega päikesegeneraatori loomine algab fotogalvaanilise ränimuunduri tüübi valimisega.

Neid komponente on kolme tüüpi:

• amorfne;
• monokristalliline;
• polükristalliline.

Igal valikul on oma eelised ja puudused ning valik neist ühe kasuks tehakse kõigi süsteemikomponentide ostmiseks eraldatud rahasumma alusel.

Amorfsete sortide omadused

Amorfsed moodulid ei koosne kristallilisest ränist, vaid selle derivaatidest (silaan või vesinikräni). Vaakumis pihustades kantakse need õhukese kihina kvaliteetsele metallfooliumile, klaasile või plastikule.

Valmistoodetel on pleekinud, udune hall toon. Pinnal ei ole nähtavaid ränikristalle. Peamine eelis paindlikud päikesepaneelid Hinda peetakse taskukohaseks, kuid nende efektiivsus on väga madal ja jääb vahemikku 6-10%.

Ränist valmistatud amorfsetel päikesepatareidel on suurem paindlikkus, kõrge optilise neeldumise tase (20 korda suurem kui mono- või polükristallilistel analoogidel) ja need töötavad pilves ilmaga oluliselt tõhusamalt

Polükristalliliste tüüpide eripära

Polükristalliline päikesepaneelid toodetakse ränisulandi järkjärgulise väga aeglase jahutamise teel. Saadud tooted eristuvad rikkaliku sinise värviga, nende pind on selgelt määratletud mustriga, mis meenutab härmatist mustrit, ja nende efektiivsus on umbes 14–18%.

Suuremat tõhusust takistavad materjali sees olevad alad, mis on üldisest struktuurist eraldatud granuleeritud piiridega.

Polükristallilised päikesepatareid töötavad vaid 10 aastat, kuid selle aja jooksul nende efektiivsus ei vähene. Toodete paigaldamiseks ühte kompleksi tuleb aga kasutada tugevat ja kindlat alust, kuna lehed on üsna jäigad ja vajavad tugevat ja usaldusväärset tuge.

Monokraatlike variantide tunnused

Monokristallilisi mooduleid iseloomustab tihe tume värv ja need koosnevad tahketest ränikristallidest. Nende efektiivsus ületab teiste elementide oma ja ulatub 18-22% -ni (soodsates tingimustes - kuni 25%).

Teine eelis on muljetavaldav kasutusiga - tootjate sõnul üle 25 aasta.Pikaajalisel kasutamisel aga üksikute kristallide efektiivsus väheneb ja 10-12 aasta pärast ei ole fototagastus suurem kui 13-17%.

Monokristallilised moodulid on oluliselt kallimad kui muud tüüpi seadmed. Neid toodetakse kunstlikult kasvatatud ränikristallide saagimise teel

Kodus oma kätega päikesegeneraatori loomiseks võtate peamiselt erineva suurusega polü- ja monokristallilisi plaate. Neid ostetakse populaarsetest veebipoodidest, sealhulgas eBayst või Aliexpressist.

Tulenevalt asjaolust, et fotoelemente hinnatakse üsna kõrgelt, pakuvad paljud tarnijad klientidele B-rühma tooteid, st väikese defektiga fragmente, mis sobivad täielikuks kasutamiseks. Nende maksumus erineb tavahinnast 40-60%, seega maksab generaatori kokkupanek mõistliku hinna, mis ei ole liiga kallis.

Kuidas teha plaatidele raami?

Tulevase generaatori raami valmistamiseks kasutatakse tugevaid puidust liiste või alumiiniumnurki. Puidust versiooni peetakse vähem praktiliseks, kuna materjal vajab täiendavat töötlemist, et vältida hilisemat mädanemist ja delaminatsiooni.

Selleks, et puitkarkass taluks töökoormust ja pärast esimest vihma ei mädaneks, tuleb see immutada spetsiaalse koostisega, mis kaitseb puitu niiskuse eest.

Alumiinium on palju atraktiivsemate füüsikaliste omadustega ning tänu oma kergusele ei tekita asjatut pinget katusele või muule kandekonstruktsioonile, kuhu seade plaanitakse paigaldada.

Lisaks ei roosteta metall tänu korrosioonivastasele kattekihile, ei mädane, ei ima niiskust ja talub kergesti igasuguste agressiivsete atmosfääriilmingute mõju.

Alumiiniumist nurkadest raami konstruktsiooni loomiseks määrake esmalt tulevase paneeli suurus. Standardversioonis kasutatakse ploki kohta 36 fotosilma mõõtmetega 81 mm x 150 mm.

Korrektseks järgnevaks tööks jäetakse kildude vahele väike vahe (umbes 3-5 mm). See ruum võimaldab meil arvesse võtta atmosfääri ilmingutele avatud aluse põhiparameetrite muutusi. Selle tulemusena on tooriku kogumõõt 83 mm x 690 mm raami nurga laiusega 35 mm.

Alumiiniumprofiilraami asetatud räniplaadid näevad välja peaaegu nagu tehasetooted. Vastupidav ja tugev raam tagab süsteemile laitmatu tiheduse ja annab kogu konstruktsioonile kõrge jäikuse

Pärast mõõtmete määramist lõigatakse nurkadest välja vajalikud killud ja monteeritakse kinnitusdetailide abil raami raamidesse. Konstruktsiooni sisepinnale kantakse silikoontihendi kiht, jälgides, et seal ei oleks lünki ega tühimikke.

Sellest sõltub monteeritud konstruktsiooni terviklikkus, tugevus ja vastupidavus. Peal asetatakse kaitsev läbipaistev materjal (peegeldusvastase kattega klaas, pleksiklaas või spetsiaalsete parameetritega polükarbonaat) ja kinnitatakse kindlalt riistvaraga (1 raami lühikese ja 2 pikema osa kohta ning 4 korpuse nurkades).

Tööks kasutage sobiva läbimõõduga kruvikeerajat ja kruvisid. Lõpus puhastatakse läbipaistev pind hoolikalt tolmust ja väikesest prahist.

Läbipaistva elemendi valimine

Generaatori loomiseks läbipaistva elemendi valimise peamised kriteeriumid:

• võime neelata infrapunakiirgust;
• päikesevalguse murdumise tase.

Mida madalam on murdumisnäitaja, seda suuremat efektiivsust räniplaadid näitavad. Pleksiklaasil ja pleksiklaasil on madalaim valguse peegelduse koefitsient. Polükarbonaadi jõudlus pole samuti kaugeltki parim.

Koduste päikesesüsteemide karkasskonstruktsioonide loomiseks on võimalusel soovitatav kasutada peegeldusvastast läbipaistvat klaasi või spetsiaalset tüüpi polükarbonaati, millel on kondensatsioonivastane kate, mis tagab vajalikul tasemel soojuskaitse.

IR-kiirguse neeldumise parimateks omadusteks on vastupidav soojust neelav pleksiklaas ja IR-neeldumisvõimalusega klaas. Tavalise klaasi puhul on need näitajad oluliselt väiksemad. IR neeldumise efektiivsus määrab, kas räniplaadid kuumenevad töötamise ajal või mitte.

Kui küte on minimaalne, peavad fotoelemendid kaua vastu ja tagavad stabiilse väljundi. Plaatide ülekuumenemine põhjustab töö katkestusi ja süsteemi üksikute osade või kogu kompleksi kiiret riket.

Ränist fotosilmade paigaldamine

Vahetult enne paigaldamist puhastatakse alumiiniumraamidesse asetatud kaitseklaas tolmust ja rasvatustatakse alkoholi sisaldava koostisega.

Ostetud fotosilmad asetatakse ühtlaselt märgistusalusele üksteisest 3-5 millimeetri kaugusele ja märgistatakse üldkonstruktsiooni nurgad. Seejärel alustavad nad elementide jootmist - generaatori kokkupanemise töö kõige olulisemat ja töömahukamat osa.

Generaatori tööelementide jootmine toimub vastavalt skeemile, milles “+” on välisküljel olevad rajad ja “-” on plaadi alumisel küljel asuvad kanalid.

Kontaktide õigeks ühendamiseks kasutage esmalt räbusti (jootmishapet) ja jootmist ning seejärel töödelge neid ranges järjestuses ülalt alla. Lõpus on kõik read üksteisega ühendatud.

Järgmine samm on fotoelementide liimimine. Selleks pigistatakse iga ränivahvli keskele väike hermeetik, saadud elementide ahelad pööratakse välisküljega ülespoole ja asetatakse rangelt vastavalt varem tehtud märgistustele.

Vajutage plaate õrnalt kätega, kinnitades need õigesse kohta. Nad tegutsevad väga ettevaatlikult, püüdes materjali mitte kahjustada ega painutada.

Servadel paiknevate fotoelementide kontaktid väljastatakse eraldi siinile (lai hõbedane juht) kui “+” ja “-”. Lisaks on kompleks varustatud blokeeriva dioodiga. Ühendades kontaktidega, hoiab see ära akude tühjenemise öösel läbi raami konstruktsiooni.

Raami alumisse ossa tehakse puuriga augud, mille kaudu traadid välja tuuakse. Nende longuse vältimiseks kasutage silikoontihendit.

Järgmine fotogalerii tutvustab teile 60 elemendist päikesepaneeli kokkupanemise etappe:

Jootmisega kokkupandud päikesepatareid tuleb nüüd aluse külge kinnitada. Võimalik liimida vineerile ja katta klaasiga. Kuid näites liimitakse esmalt klaasile:

Tagamaks, et laengu kogumiseks mõeldud aku ei neelaks fotoelementide tekitatud energiat, ühendatakse selle päikesepatarei läbi varrasdioodi:

Näidises näidatud mini-päikesejaama paneme kokku vastavalt fotol näidatud skeemile. Ühendamiseks kasutame traati, mille vaskjuhtme ristlõige on 1 m²

See minielektrijaam on võimeline tootma kuni 15 V. Tuleb märkida, et maksimaalne jõudlus saavutatakse ainult päikesepaistelistel pilvitutel päevadel. Pilves ilmaga toodab seade oluliselt vähem energiat või ei tooda energiat üldse. Seetõttu valitakse selle jaoks aku nii, et reservist jätkuks vähemalt üheks päevaks.

Kuidas installitud seadet testida?

Enne kokkupandud generaatori lõplikku tihendamist tuleb seda testida, et tuvastada võimalikud rikked jootmisprotsessi ajal. Kõige mõistlikum variant on kontrollida iga joodetud rida eraldi. Nii saab kohe selgeks, kus on kontaktid halvasti ühendatud ja vajavad uuesti töötlemist.

Katse tegemiseks kasutage majapidamises kasutatavat ampermeetrit. Mõõtmine toimub pilvitu päikesepaistelisel päeval lõuna ajal (kell 13-15). Konstruktsioon asetatakse õue ja paigaldatakse sobiva kaldenurga all.

Leibkonna ampermeeter aitab mõõta tegelikku voolu. Selle näitude põhjal on võimalik määrata paigaldatud päikesesüsteemi jõudluse taset ja tuvastada räni fotoelementide ühendamise järjestuse rikkumisi.

Päikesepatarei väljundkontaktidega ühendatakse ampermeeter ja mõõdetakse lühisvoolu. Kui seade näitab tulemusi üle 4,5 A, on süsteem täiesti õige ja kõik ühendused on joodetud selgelt ja õigesti.

Testeri ekraanil kuvatavad madalamad andmed viitavad rikkumistele, mida tuleb jälgida ja uuesti jootma. Traditsiooniliselt näitavad väikese defektiga fotoelementide (rühm B) päikesegeneraatorid, mis on valmistatud ise, katses 5–10 amprit.

Tehases toodetud ühikud näitavad 10-20% kõrgemaid andmeid. Seda seletatakse asjaoluga, et tootmises kasutatakse A-rühma räniplaate, millel ei ole konstruktsiooni defekte.

Töö viimane etapp

Kui test näitab, et aku on täielikult töökorras, suletakse see spetsiaalse silikoontihendi või kallima ja vastupidavama epoksüseguga.

Töö hõlmab kahte võimalust seda teha:

1. Täistäitmine – kui kogu pind on kaetud tihendusseguga.
2. Osaline töötlemine - kui hermeetik kantakse ainult välimistele elementidele ja elementidevahelisele tühjale ruumile.

Esimest võimalust peetakse usaldusväärsemaks ja see tagab süsteemile täieliku kaitse välistegurite eest. Fotoelemendid on selgelt oma kohale fikseeritud ja töötavad korrektselt maksimaalse efektiivsusega.

Korpuse sees olevate fotoelementide tihendamiseks on soovitav kasutada külmakindlat hermeetikut, mis talub äkilisi temperatuurimuutusi ja madalaid miinustemperatuure.

Kui täitmine on lõpetatud, lastakse hermeetikul "sõttuda". Seejärel katavad nad selle läbipaistva elemendiga ja suruvad tihedalt vastu plaate.

Täiendava kaitse ja löögisummutuse tagamiseks soovitavad mõned meistrimehed asetada räniplaadi pinna ja raami tagakülje vahele tiheda vahtkummi. See muudab konstruktsiooni terviklikumaks ja kaitseb hapraid fotoelemente tarbetu koormuse eest.

Seejärel asetatakse pinnale raskus, mis mõjub kihtidele ja pigistab neist välja õhumulle. Valmis generaatorit testitakse uuesti ja lõpuks paigaldatakse eelnevalt ettevalmistatud kohta.

Kuhu ja kuidas generaator paigutada?

Päikesegeneraatori paigaldamise koht valitakse väga hoolikalt ja kiirustamata. Valgust vastuvõtvad plaadid tuleb asetada sellise nurga all, et kiired ei “kukkuks” pinnaga risti, vaid näiksid “voolavat” korralikult mööda seda.

Ideaalis on konstruktsioon paigutatud nii, et vajadusel oleks võimalik kaldenurka reguleerida, püüdes sel viisil maksimaalselt päikest.

Päikesesüsteemi paigaldamine on üsna vastuvõetav päikesepaneelid maapinnal, kuid kõige sagedamini valitakse paigutamiseks maja või majapidamisruumi katus, nimelt see osa sellest, mis jääb koha kõige pühitsetuma, peamiselt lõunapoolsema poole.

On väga oluline, et läheduses ei oleks kõrgeid hooneid ega võimsaid laiutavaid puid. Olles vahetus läheduses, tekitavad need varju ja segavad seadme täielikku tööd.

Selleks, et päikesepatareipaigaldised töötaksid hästi, tuleb need hoida puhtad ja korras. Püüdmispaneeli pinnale moodustunud mustusekiht vähendab efektiivsust 10% ja kleepunud lumi lülitab seadme täielikult välja.Seetõttu on regulaarne hooldus kohustuslik ja aitab hoida mooduleid ideaalses töökorras.

Päikesegeneraatori paigaldamise keskmiseks katusekalde tasemeks loetakse 45⁰. Sellise paigutusega neelavad fotoelemendid päikesevoogu väga tõhusalt ja toodavad maja korrektseks toimimiseks vajaliku energiahulga.

Et saada paneelidest reaalset tulu ja varustada keskmine pere vajaliku energiahulgaga, peate päikesegeneraatori jaoks kasutama 15-20 ruutmeetrit katusepinda.

SRÜ riikide Euroopa osa kohta kehtivad veidi erinevad näitajad. Spetsialistid soovitavad aluseks võtta statsionaarset kaldenurka 50-60⁰ ja talvehooajal teisaldatavates konstruktsioonides asetada akud horisondi suhtes 70⁰ nurga alla.

Suvel muutke asendit ja kallutage fotosilme 30⁰ nurga all.

Paigaldades generaatoripaneelid rööbasteesüsteemile, mis on varustatud automaatse päikesejälgimise võimalusega, saate suurendada väljundefektiivsust 50%. Moodul tuvastab iseseisvalt kiirte intensiivsuse ja kohandub maksimaalse valgustusega koidikust päikeseloojanguni

Vahetult enne paigaldamist tugevdatakse katust täiendavalt ja varustatud spetsiaalsete tugevate tugedega, kuna mitte iga konstruktsioon ei suuda taluda päikeseenergia muundamiseks mõeldud seadmete täismassi.

Päikesegeneraatori usaldusväärseks ja kindlalt katusele paigaldamiseks tasub soetada spetsiaalsed kinnitused. Neid toodetakse iga katusekatte tüübi jaoks eraldi ja need on alati müügiks saadaval.Paigaldamisel paneelide ja katuse vahele tuleb jätta tühimik õhu täielikuks ligipääsuks ja päikest neelavate elementide õigeks ventilatsiooniks

Mõnel juhul asetatakse katuse alla tugevdatud sarikad, et kaitsta katust varisemise eest, mis võib olla tingitud suurenenud koormusest, mis suureneb oluliselt talvehooajal, kui katusepinnale koguneb lumi.

Päikesesüsteemi kasutuselevõtuks vajate patareid, inverter ja laadimiskontroller. Meie soovitatud artiklitest saate teada seadmete valimise reeglite ja nende vooluringi kaasamise kohta.

Järeldused ja kasulik video sellel teemal

Fotosilmade jootmise omadused ja nüansid tõhusa päikesegeneraatori valmistamiseks kodus oma kätega. Näpunäiteid ja näpunäiteid käsitöölistele, huvitavaid ideid ja isiklikke kogemusi.

Kuidas fotoelementi õigesti testida ja selle peamisi parameetreid mõõta. See teave on kasulik järgmistel arvutustel süsteemi täielikuks toimimiseks vajalike plaatide täpse arvu kohta.

Koduse generaatori päikesepatarei kokkupanemise protsessi täielik samm-sammult kirjeldus. Tööreeglid, alustades vajalike elementide soetamisest ja lõpetades valmistatud seadme üldise testimisega.

Teades päikesegeneraatorite ehitust, ei ole nende kodus kokkupanek keeruline. Loomulikult nõuab töö tähelepanu, täpsust ja täpsust, kuid tulemus õigustab kõiki rahalisi ja tööjõukulusid. Valminud üksus varustab hoone täielikult soojuse ja elektriga, luues elanikele vajaliku mugavuse taseme.

Pole mõtet kohe suurt projekti ette võtta.Alustuseks on mõttekas proovida kätt väikese üksuse kokkupanemisel ja seejärel, olles täielikult omandanud protsessi kõik nüansid, alustada võimsama ja suuremahulise installatsiooni ehitamist.

Millise minielektrijaama ehitamise meetodi valisite oma suvila korrastamiseks? Palun kirjutage allolevas plokis kommentaare, jagage kasulikku teavet ja fotosid artikli teema kohta. Esitage küsimusi vastuoluliste või ebaselgete punktide kohta.