Солнечная батарея
Солнечная батарея — устройство для преобразования энергии солнца в электричество. Высокая производительность солнечных батарей, которые Вы можете купить в Radio Shack и других магазинах, сделаны из специально обработанного кремния и требуют огромных фабрик, высоких температур, особой чистки и большого количества денег.
Если мы желаем пожертвовать эффективностью за способность сделать наши собственные солнечные батареи в кухне из материалов из хозяйственного магазина, мы можем продемонстрировать рабочую солнечную батарею приблизительно через час.
Наша солнечная батарея сделана из оксида меди вместо кремния. Окись меди — один из первых материалов, в котором учёные открыли фотоэлектрический эффект, в котором свет заставляет электричество течь в материале.
Мысли о том, как объяснить фотоэлектрический эффект состоит в том, что привело Альберта Эйнштейна к Нобелевской премии по физике и к теории относительности.
1. Лист меди из хозяйственного магазина. Он обычно стоит приблизительно 150 руб. за 0.9 квадратного метра.Нам нужно примерно 45кв.см.
3. Чувствительный микроамперметр, который может измерить промежутки между 10 и 50 микроамперами. Radio Shack продает маленькие мультиметры с ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИМ МОНИТОРОМ.Но можно использовать и обычный.
4. Электрическая печь. Моя кухонная печь — газовая, поэтому я купил маленькую электрическую плитку с одной спиралью приблизительно за 750 руб.Небольшие горелки на 700 ватт вероятно не будут работать — нужно не меньше 1100 ватт, чтобы горелка становилась красной.
Сначала нужно отрезать часть меди,чтобы она была размером с электрическую плиту. Помойте руки,чтобы не оставлять жирных или др. пятен. Также вымойте медный лист с моющим средством,чтобы смыть с него жир или другие пятна.Используйте наждачную бумагу или абразивную щетку, чтобы полностью убрать медное защитное покрытие так, чтобы любой сульфид или другая легкая коррозия были удалены.
Когда горелка будет пылать, лист меди будет покрыт черным медным оксидом. Позвольте ей пожариться ещё полчаса, таким образом черное покрытие будет толстым. Это важно, так как толстое покрытие отслоится легко, в то время как тонкое останется, прилипнув к меди.
После получаса кулинарии выключите горелку. Оставьте горячую медь на горелке, чтобы медленно охлаждаться. Если Вы охладите её слишком быстро, то черная оксидная пленка прилипнет к меди.
Как собрать солнечную батарею своими руками — фотомануал
Изготовление
Для того чтобы изготовить солнечную батарею максимально дешевой, используем дефектные элементы, и закупаем их например на eBay.
Для изготовления солнечной батареи я купил несколько блоков монокристаллических солнечных элементов размером 3х6 дюйма.
Чтобы сделать солнечную батарею, необходимо соединить последовательно 36 таких элементов.
Каждый элемент генерирует порядка 0,5В. 36 элементов, соединенных последовательно дадут нам около 18В, которые будут достаточны для зарядки батарей на 12В. (Да, такое высокое напряжение действительно необходимо для эффективной зарядки 12В аккумуляторов).
Солнечные элементы этого типа тонкие как бумага, хрупкие и ломкие как стекло. Их очень легко повредить.
Продавец этих элементов окунул наборы из 18 шт. в воск для стабилизации и доставки без повреждений. Воск — это головная боль при его удалении. Если у вас есть возможность, ищите элементы, не покрытые воском. Но помните, что они могут получить больше повреждений при транспортировке.
Заметьте, что мои элементы уже имеют припаянные проводники. Ищите элементы с уже припаянными проводниками. Даже с такими элементами вам нужно быть готовым много поработать паяльником. Если же вы купите элементы без проводников, приготовьтесь работать паяльником раза в 2-3 больше. Короче, лучше переплатить за уже припаянные провода.
Солнечные элементы продаются самого широкого спектра форм и размеров. Вы можете использовать более крупные или мелкие, чем мои 3х6 дюймов.
- Элементы одного типа производят одинаковое напряжение независимо от их размера. Поэтому для получения заданного напряжения всегда потребуется одинаковое количество элементов.
- Большие по размеру элементы могут генерировать больший ток, а меньшие по размеру, соответственно — меньший ток.
- Общая мощность вашей батареи определяется как ее напряжение умноженное на генерируемый ток.
Использование больших по размеру элементов позволит получить большую мощность при том же напряжении, но батарея получится крупнее и тяжелее. Использование меньших элементов позволит уменьшить и облегчить батарею, но не сможет обеспечить такую же мощность.
Также стоит отметить, что использование в одной батарее элементов разных размеров — плохая идея. Причина в том, что максимальный ток, генерируемый вашей батареей, будет ограничен током самого маленького элемента, а более крупные элементы не будут работать в полную силу.
Солнечные элементы, на которых я остановил выбор, имеют размер 3х6 дюйма и способны генерировать ток примерно 3 ампера. Я планирую соединить последовательно 36 таких элементов, чтобы получить напряжение чуть больше 18 вольт. В результате должна получиться батарея, способная выдавать мощность порядка 60 ватт на ярком солнце.
Звучит не сильно впечатляюще, но все же это лучше чем ничего. При чем, это 60Вт каждый день, когда светит солнце. Эта энергия будет идти на зарядку аккумулятора, который будет использоваться для питания светильников и небольшой аппаратуры всего несколько часов после наступления темноты.
Cолнечная батарея своими руками
- Главное препятствие в изготовлении солнечной батареи — это покупку солнечных элементов за разумную цену.
- Новые солнечные элементы очень дороги и их сложно найти в нормальном количестве за любые деньги.
- Дефектные и поврежденные солнечные элементы есть в наличии на интернет аукционе eBay и других местах гораздо дешевле.
- Солнечные элементы «второго сорта» возможно, могут быть использованы для изготовления солнечной батареи.
Солнечная батарея в работе
Перемещаем ее пару раз в день для сохранения ориентации на солнце, но это не такая уж и большая сложность.
Считаем только стоимость основных материалов, подручные (куски дерева, провода
- Солнечные элементы купленные на eBay 74.00$ (~ 2300 руб.)
- Деревяшки — 15$ (~ 460 руб.)
- Оргстекло 15$(~ 460 руб.)
- Шурупы и саморезы — 2$ (~ 60 руб.)
- Силиконовый герметик — 3.95$ (~ 150 руб.) 10$(~ 300 руб.)
- Диоды 2 $(~60 руб.)
- Краска 5$(~ 150 руб.)
Для сравнения, аналогичная по мощности солнечная батарея промышленного производства стоит порядка 300-600$ (~ 9000-18000 рублей.
Солнечные батареи для дома своими руками
Большой плюс самостоятельного изготовления солнечных батарей заключается в том, что можно собрать небольшой пробный комплекс, а затем постепенно наращивать его мощность, докупая больше элементов.
Не стоит собирать слишком большие батареи. Их сложно монтировать, тяжело менять угол наклона, кроме того, они, как парус, будут улавливать ветер, что небезопасно.
Выбор элементов для панели
Главный вопрос – это приобретение гелиоэлементов. От удачной покупки будет зависеть, имеет ли смысл затевать самостоятельное изготовление батареи.
Можно приобрести готовый комплект для сборки панели за 4,3 — 5,1 тыс. руб.
Ещё один вариант – на известных торговых сайтах приобрести повреждённые, но работающие панели.
Это детали, отбракованные производством – они могут иметь, например, сколы, что существенно снижает их стоимость, но не влияет на работоспособность.
Важно знать, что вне зависимости от размера пластины, они выдают одинаковое напряжение, а вот на силу тока и вес конструкции, габариты влияют.
Чем больше размер панели, тем она тяжелее. А вот применять в одной системе разные панели нельзя.
Разработка проекта системы
По получившимся данным рассчитывается размер будущей конструкции и её вес. Эти показатели пригодятся для того, чтобы выполнить каркас нужного размера, а также выяснить, сможет ли выдержать конструкцию кровля дома, на которую планируется установка оборудования.
Размещая панель важно стремиться, чтобы солнечный свет попадал на поверхность под прямым углом. Поэтому, кроме того, чтобы выбрать самую освещённую сторону крыши, нужно ещё и позаботиться о том, чтобы можно было менять угол наклона гелиопанели. В снегопад, например, оборудование размещают практически вертикально, чтобы на его поверхности не задерживался снег.
Изготовление каркаса
Первым делом высчитываются размеры будущей конструкции. Сделать это просто, если уже известно, сколько панелей каких размеров будет применяться. Однако нужно оставлять по 3-4 мм между элементами, чтобы компенсировать расширение основы при изменениях температуры.
По рассчитанным размерам, из фанеры вырезается днище или основа будущей батареи. По периметру её внешней стороны делается рама из брусков. Толщина брусков – около 20 мм.
Каркас для солнечной батареи из алюминиевых уголков
Идеальная температура для работы гелиопанелей от 70 до 90° C. Под стеклом t сложно контролировать и она может значительно повышаться, особенно в тёплое время года. Поэтому в деревянной раме делаются вентиляционные отверстия. Сверлят их через каждые 20 см (диаметр около 10 мм). В нижней части тоже насверливаются отверстия с шагом в 5 см.
Солнечные батареи для дома своими руками: технология изготовления
- Нарезать проводники в размер по картонной заготовке.
- Разместить проводники на нужных местах фотоэлементов.
- Нанести припой и кислоту на площадки контактов.
- Зафиксировать проводник.
- Паять, не нажимая на кристаллическую поверхность.
Сборка солнечной панели
Затем спиртом и ватной палочкой осторожно удаляем остатки флюса. Таким образом подготавливаются все остальные элементы. Теперь можно паять с обратной стороны, также протирая спиртом и нанося флюс, уже соединяя элементы в панельку (9х4 ячеек).
Обязательно удаляем лишний флюс. Обратная сторона будет иметь плюсовой потенциал в любой ее точке.
Теперь конструкцию нужно перенести на лицевую поверхность — в нашем случае это литой акрил компании Альтуглас толщиной 5 мм. Можно, конечно, прямо на лицевой стороне и паять фотоэлементы (так даже будет удобнее).
Ленточки с солнечными элементами укладываем таким образом, чтобы на первой ленточке первая шина шла снизу, вторая сверху. На второй – в обратной последовательности: первая сверху, вторая снизу и т.д. Это обеспечит последовательное соединение.
Эти выходы узкой шины припаиваем к шине широкой, удаляя остатки при помощи кусачек. До прикатывания пленки необходимо сделать замеры, чтобы убедиться, что все сделано правильно.
Солнечная батарея | Сделай сам своими руками
Все о сборке солнечных элементов
Когда закончено с каркасом, начинают собирать фотоэлементы. Новичкам целесообразно начать с создания небольшой батареи, оставив часть панелей на замену в случае повреждения во время пайки. Из этих деталей составляют 4 ряда (по 12 элементов в каждом).
Максимальная суммарная мощность должна получиться порядка 85 Ватт:
Такая конструкция в солнечную погоду сможет выдавать в час 70-85 ватт.
На этом можно считать законченной сборку в домашних условиях солнечной батареи. С появлением ее в доме, вы получаете экологически чистую энергию, чем снижаете потребление энергии от традиционных источников, оказывающих отрицательное действие на окружающую среду и наносящих вред здоровью.
Видео: Как сделать солнечную батарею в домашних условиях
Дешёвая энергия: солнечная батарея своими руками — ZetSila
- алюминиевый уголок;
- стекло;
- фотоэлементы и проводники;
- диоды и материал для каркаса;
- герметик;
- мультиметр;
- паяльник;
- олово;
- флюс;
- шины для пайки;
- герметик
- шурупы;
- краску и оплетку для изоляции кабеля.
Как эксплуатировать солнечные батареи?
Важно понимать, что у батареи, выдающей максимальную мощность 80 Вт днем, она уменьшится с наступлением темного времени суток. В течение же светового дня такой мощности достаточно для подключения телевизора, ноутбука, для зарядки часов на солнечных батареях водонепроницаемых.
Но, к солнечной батарее потребуется инвертор, который постоянное напряжение 12 В, будет преобразовывать в переменной – 220В.
Если же днем, находясь на работе, вы электричеством не пользуетесь, но желает накопить энергию на вечер, необходимо иметь АКБ и контроллер заряда к нему.
Электричество, станет поступать от солнечной батареи на контроллер, что приведет к зарядке аккумулятора от солнечной батареи. С помощью инвестора электричество с аккумулятора преобразуется в 220В, а резерв будет тем больше, чем больше емкость аккумулятора. Им и можно воспользоваться в темное время.
Стоимость солнечной батареи, изготовленной своими руками, в 3 раза ниже, чем при ее покупке, но за аккумулятор, контроллер заряда аккумулятора от солнечной батареи и качественный инвертор сумму придется выложить немалую.
Инструменты и материалы
- Алюминиевый уголок 25х25;
- Болты 5х10 мм – 8 шт;
- Гайки 5 мм – 8 шт;
- Стекло 5-6 мм;
- Клей – герметик Sylgard 184;
- Клей-герметик Ceresit CS 15;
- Поликристаллические фотоэлементы;
- Флюс фломастер (смесь канифоли и спирта);
- Серебряная лента для подключения к фотоэлементам;
- Лента для шины;
- Припой (нужен тонкий, т.к. чрезмерный нагрев выведет из строя фотоэлемент);
- Пенополиуретан (поролон), толщиной 3 см;
- Плотная полиэтиленовая пленка 10 мкм.
Максимально подробно рассказано, как своими руками собрать солнечную батарею из фотоэлементов на алюминиевом каркасе.
Сточить напильником углы на одной грани с каждой стороны алюминиевого угла под 45 градусов.
Обрезать уголки ножовкой по металлу под 45 градусов. Для удобства можно воспользоваться стуслом:
С каждой стороны уголка должна получиться вот такая конструкция:
Прикладываем уголки срезанными углами друг к другу Перпендикулярно ставим уголок и на нем намечаем линию отреза Должно получиться 4 соединительных уголка
На сторонах каждой полученной скобы находим центр и сверлим отверстие, диаметром 6 мм:
Находим центр каждой стороны скобы Отверстие в скобе
Делаем разметку через отверстие в каждой скобе на уголке. Чтобы потом не перепутать, помечаем каждый угол и каждую скобу цифрой:
Разметка отверстий «по месту» Ставим цифры, чтобы потом не перепутать
Сверлим отверстия в уголке сверлом 5 мм, должно получиться так:
Вклеиваем с помощью герметика стекло в собранную рамку:
Все о сборке солнечных элементов
- Поликристалл или монокристалл. Однозначного ответа нет, поликристаллические модули дешевле, но у них ниже энергоэффективность. Большинство промышленных производителей отдают предпочтение поликристаллическим фотоэлементам. В России ни те ни другие не производятся, следовательно делаем покупки на com или aliexpress.com.
- Размерность. Есть размеры 6х6(156 х 156 мм), 5х5 (127 127 мм), 6х2 (156 х 52 мм) дюйма. Следует брать последние. Дело в том, что все фотоэлементы очень тонкие и хрупкие, легко ломаются при монтаже, поэтому выгоднее сломать маленький фотоэлемент. Также, чем меньше размер одного элемента, тем легче заполнить площадь батареи.
- Припаянные контакты. Каждая пластина будет соединяться последовательно с другими, следовательно работать с паяльником придется много. Значительно облегчают эту работу припаянные контакты к панелям. Подключить такие контакты к общей шине будет гораздо проще. Если таких контактов нет, вам придется паять их самостоятельно.
Ошибки при сборке солнечной батареи своими руками
Несколько характерных ошибок, совершаемых при самостоятельной сборке панелей, о которых хотелось бы предупредить.
- Сборка на каркасе из дерева или ДСП. Солнечная батарея, собранная своими руками, окупается только если служит несколько лет, поэтому ненадежная конструкция из бруса для нее точно не подходит, т.к. разбухнет и потеряет форму через год – два. Конструкция получается громоздкой и тяжелой, плохо поддается транспортировке и переносу.
- Небрежное хранение Sylgard 184. Если вы не расходуете всю банку этого клея, после использования его нужно переместить в меньшую тару, чтобы остатки не имели контакта с воздухом внутри нее. В противном случае, спустя полгода хранения весь клей может затвердеть.
- Использование оргстекла. Батарея всегда находится на солнце (в этом её суть), поэтому сильно греется. Оргстекло очень плохо отводит тепло от фотоэлементов. Это снижает их эффективность. Каждый градус выше 25 °С снижает эффективность на 0,45%. Но это не главный минус оргстекла! При температуре больше 50 °С оно деформируется во всех плоскостях, разрывая контакты внутри схемы, разгерметизируя батарею и приводя ее в негодность.
- Недостаточное внимание изолированию соединений. При сборке солнечных батарей для своего дома своими руками лучше использовать специальные коннекторы (MC4), соединяющие несколько панелей в единую сеть. Дело в том, что в дальнейшем, возможно, их придется демонтировать для ремонта, поворота в другую сторону, замены элементов и т.д. Скручивать контакты «намертво» или использовать для этой цели соединительные клеммы, которые предназначены для внутренних работ – не наилучший вариант.
Солнечная энергия в доме своими руками
Самостоятельное изготовление батареи на базе солнечных панелей, пригодной для нужд частного хозяйства, видится реальным делом только в рамках скромных проектов.
К примеру, изготовление солнечной батареи своими руками для подзарядки небольшого аккумулятора, энергия которого используется для питания двух-трёх маломощных (6 – 12 вольтовых) фонарей.
По таким проектам делаются установки, вырабатывающие напряжение не выше 20 вольт при токе не более 1 А. Рассмотрим один из возможных вариантов создания солнечной батареи с похожими рабочими характеристиками.
- Пластины кремниевых фотоэлементов.
- Паяльник электрический.
- Олово паяльное.
- Этиловый спирт.
- Канифоль сосновая для пайки.
- Инструмент электро-монтажника.
- Вспомогательные электронные компоненты и модули.
Подготовленные детали под сборку домашней (дачной) солнечной панели. Каждый из элементов является индивидуальным источником энергии. Их нужно объединить
Пластины фотоэлементов (кремниевых) проще всего приобрести уже готовые. Вполне пригодные конструкции разных размеров продаются по доступной цене. Инструмент электро-монтажника, у человека знакомого с электроникой, как правило, имеется по умолчанию. Из вспомогательной аппаратуры потребуется регулятор заряда аккумулятора, инвертор.
Сборка солнечной батареи: пошаговая инструкция
Пошаговая сборка генератора на солнечных панелях выглядит примерно следующим образом:
-
отдельных пластин с фотоэлементами в единую солнечную батарею.
- Проверка работы собранной батареи измерительным прибором.
- Укладка панелей внутрь защитной конструкции.
- Подключение собранной батареи через контроллер заряда к АКБ.
- Преобразование энергии АКБ в требуемое напряжение.
Спайка отдельных панелей в единую батарею – работа кропотливая, требующая навыков пайки и внимания. Сложность действий для сборщика обусловлена здесь хрупкой конструкцией кремниевых пластин.
Пайку на пластинах выполняют аккуратно паяльником подходящей мощности, предварительно заточив жало под угол 45 градусов, используя качественный припой
Соединять пластины одну с другой рекомендуется плоскими ленточными проводниками. Цель – минимизировать, насколько это возможно, сопротивление проводников. Места пайки следует предварительно обрабатывать этиловым спиртом. Паять рекомендуется с минимальным использованием канифоли и олова.
Завершив спайку, нужно проверить конструкцию на работоспособность. Делается эта процедура обычным образом, с помощью измерительного прибора – тестера (стрелочного, электронного).
Разработка проекта системы
- потребность в значительных площадях под размещение панелей батареи;
- бездействие установки в тёмное время суток;
- наличие в составе компонентов батареи ядовитых веществ (свинца, галлия, мышьяка и т.п.);
- значительные эксплуатационные издержки.
Contents
- 1 Солнечная батарея
- 1.1 Как собрать солнечную батарею своими руками — фотомануал
- 1.2 Изготовление
- 1.3 Cолнечная батарея своими руками
- 1.4 Солнечная батарея в работе
- 1.5 Солнечные батареи для дома своими руками
- 1.6 Солнечные батареи для дома своими руками: технология изготовления
- 1.7 Сборка солнечной панели
- 1.8 Солнечная батарея | Сделай сам своими руками
- 1.9 Все о сборке солнечных элементов
- 1.10 Дешёвая энергия: солнечная батарея своими руками — ZetSila
- 1.11 Как эксплуатировать солнечные батареи?
- 1.12 Инструменты и материалы
- 1.13 Все о сборке солнечных элементов
- 1.14 Ошибки при сборке солнечной батареи своими руками
- 1.15 Солнечная энергия в доме своими руками
- 1.16 Разработка проекта системы
