Cum să realizați un panou solar cu propriile mâini: instrucțiuni pentru asamblarea proprie

Panourile solare sunt o sursă de energie care poate fi transformată în electricitate sau căldură pentru o casă cu un etaj. Cu toate acestea, panourile solare sunt scumpe și inaccesibile pentru majoritatea locuitorilor țării noastre. Sunteți de acord?

Situația este diferită atunci când panoul solar este confecționat de dumneavoastră – costurile scad semnificativ, iar o astfel de construcție funcționează la fel de bine ca un panou fabricat industrial. Așadar, dacă vă gândiți serios la achiziționarea unei surse alternative de energie electrică, încercați să o confecționați singuri – nu este prea complicat.

În acest articol ne vom ocupa de confecționarea panourilor solare. Vom discuta ce materiale și ustensile sunt necesare pentru aceasta. Iar mai jos veți găsi instrucțiuni pas cu pas, însoțite de ilustrații care redau în mod clar desfășurarea lucrării.

Pe scurt despre componentă și funcționare

Energia solară poate fi transformată în căldură, atunci când agentul termic este un lichid, sau în energie electrică, stocată în acumulatoare. Panoul este un generator care funcționează pe baza efectului fotovoltaic.

Transformarea energiei solare în energie electrică are loc atunci când razele solare incid pe plăcile-celule fotovoltaice, care constituie partea principală a panoului.

În acest proces, cuantele de lumină “eliberează” electronii de pe orbitele lor exterioare. Acești electroni liberi generează un curent electric, care trece prin controler și se acumulează în acumulator, de unde este apoi distribuit consumatorilor de energie.

Rolul plăcuțelor fotovoltaice este jucat de elemente din siliciu. Plăcuța de siliciu este acoperită pe o parte cu un strat foarte subțire de fosfor sau bor – un element chimic pasiv.

În acest loc, sub acțiunea razelor solare, se eliberează o cantitate mare de electroni, care sunt reținuți de pelicula de fosfor și nu se împrăștie.

Pe suprafața plăcuței există “căi” metalice, pe care se aliniază electronii liberi, formând o mișcare ordonată, adică curent electric.

Cu cât sunt mai multe astfel de plăcuțe fotovoltaice de siliciu, cu atât mai mult curent electric se poate obține. Citiți mai multe despre principiul de funcționare al panoului solar aici.

Stratul superior al plăcuțelor fotovoltaice este acoperit cu un strat care previne reflectarea luminii solare de pe plăcuțe, crescând astfel randamentul acestora.

Materiale pentru crearea panoului solar

Pentru a începe construcția panoului solar, trebuie să vă aprovizionați cu următoarele materiale:

• plăcuțe fotovoltaice din silicat;
• foi de PAL, colțuri și șipci din aluminiu;
• spumă rigidă cu grosimea de 1,5-2,5 cm;
• element transparent, care servește drept bază pentru plăcuțele de siliciu;
• șuruburi, autofiletante;
• etanșant siliconic pentru exterior;
• fire electrice, diode, borne.

Cantitatea de materiale necesare depinde de dimensiunea bateriei dumneavoastră, care de cele mai multe ori este limitată de numărul de fotoelemente disponibile. Dintre unelte, veți avea nevoie de: o șurubelniță electrică sau un set de șurubelnițe, un ferăstrău pentru metal și lemn, un aparat de lipit. Pentru testarea bateriei finite, veți avea nevoie de un tester-ampermetru.

Acum să analizăm mai detaliat cele mai importante materiale.

Plăci de siliciu sau celule fotovoltaice

Fotoelementele pentru baterii sunt de trei tipuri:

• policristaline;
• monocristaline;
• amorfe.

Plăcuțele policristaline se caracterizează printr-un randament scăzut. Dimensiunea randamentului util este de aproximativ 10 – 12 %, dar acest indicator nu scade în timp. Durata de funcționare a policristalelor – 10 ani.

Panoul solar se asamblează din module, care la rândul lor sunt compuse din convertoare fotovoltaice. Bateriile cu fotoelemente rigide de siliciu reprezintă un fel de sandviș cu straturi dispuse succesiv, fixate într-un profil din aluminiu.

Fotoelementele monocristaline se laudă cu un randament mai ridicat – 13-25% și cu o durată lungă de funcționare – peste 25 de ani. Cu toate acestea, în timp, randamentul monocristalelor scade.

Convertizoarele monocristaline se obțin prin tăierea cristalelor crescute artificial, ceea ce explică cea mai mare fotoconductivitate și performanță.

Fotoconvertizoarele cu film subțire se obțin prin aplicarea unui strat subțire de siliciu amorf pe o suprafață polimerică flexibilă.

Bateriile flexibile cu siliciu amorf – cele mai moderne. Convertizorul fotoelectric este depus prin pulverizare sau topire pe un substrat polimeric. Randamentul este în jur de 5 – 6 %, dar sistemele cu film sunt extrem de convenabile la instalare.

Sistemele cu film și fotoconvertizoare amorfe au apărut relativ recent. Este un tip extrem de simplu și cel mai ieftin, dar care își pierde calitățile de consum mai repede decât concurenții.

Nu este recomandabil să utilizați fotocelule de dimensiuni diferite. În acest caz, curentul maxim generat de baterie va fi limitat de curentul celui mai mic element ca dimensiune. Prin urmare, plăcile mai mari nu vor funcționa la capacitate maximă.

La achiziționarea fotocelulelor, întrebați pe vânzătorul despre metoda de livrare; majoritatea vânzătorilor folosesc metoda de ceruire pentru a preveni deteriorarea elementelor fragile.

Cel mai adesea, pentru bateriile de casă se folosesc fotocelule mono- și policristaline de dimensiunea 3x6 inci, care pot fi comandate în magazine online precum eBay.

Costul fotocelulelor este destul de ridicat, dar multe magazine vând așa-numitele elemente din grupa B. Produsele atribuite acestei grupe au defecte, dar sunt utilizabile, iar costul lor este cu 40-60% mai mic decât al plăcilor standard.

Majoritatea magazinelor online vând fotocelule în seturi de 36 sau 72 de plăci fotovoltaice. Pentru conectarea modulelor individuale într-o baterie vor fi necesare bare, iar pentru conectarea la sistem vor fi necesare borne.

Cadrul și elementul transparent

Cadrul pentru viitorul panou poate fi realizat din șipci de lemn sau profile de aluminiu.

A doua variantă este preferabilă dintr-o serie de motive:

• Aluminiul este un metal ușor, care nu exercită o sarcină serioasă asupra structurii de susținere pe care se preconizează instalarea bateriei.
• La efectuarea tratamentului anticoroziv, aluminiul nu este supus acțiunii ruginii.
• Nu absoarbe umezeala din mediu, nu putrezește.

La alegerea elementului transparent, trebuie să se acorde atenție unor parametri precum indicele de refracție al luminii solare și capacitatea de a absorbi radiația infraroșie.

De primul indicator va depinde direct randamentul fotocelulelor: cu cât indicele de refracție este mai scăzut, cu atât randamentul plăcilor de siliciu este mai ridicat.

Coeficientul minim de reflexie a luminii îl au plexiglasul sau varianta sa mai ieftină – geamul organic. Puțin mai scăzut este indicele de refracție al policarbonatului.

De mărimea celui de-al doilea indicator depinde dacă fotocelulele de siliciu se vor încălzi sau nu. Cu cât plăcile sunt mai puțin supuse încălzirii, cu atât vor dura mai mult. Radiația infraroșie este absorbită cel mai bine de geamul organic special termoabsorbant și de sticla cu absorbție IR. Puțin mai slab – sticla obișnuită.

Dacă există posibilitatea, varianta optimă va fi utilizarea ca element transparent a sticlei antireflex.

Prin raportul dintre cost și indicatorii de refracție a luminii și absorbție a radiației IR, geamul organic este cea mai optimă variantă pentru fabricarea unei baterii solare

Proiectul sistemului și alegerea locației

Proiectul sistemului solar include calculele dimensiunii necesare a plăcii solare. După cum s-a menționat mai sus, dimensiunea bateriei este de obicei limitată de fotocelulele costisitoare.

Bateria solară trebuie instalată la un anumit unghi, care să asigure incidența maximă a razelor solare asupra plăcilor de siliciu. Cea mai bună variantă – bateriile care pot schimba unghiul de înclinare.

Locul de instalare a plăcilor solare poate fi cel mai divers: pe sol, pe acoperișul înclinat sau plat al casei, pe acoperișurile anexelor.

Singura condiție – bateria trebuie amplasată pe partea însorită, neumbrită de coroana înaltă a copacilor, a terenului sau a casei. În acest caz, unghiul optim de înclinare trebuie calculat după formulă sau cu ajutorul unui calculator specializat.

Unghiul de înclinare va depinde de amplasarea casei, de anotimp și de climă. Este de dorit ca bateria să aibă posibilitatea de a schimba unghiul de înclinare în funcție de modificările sezoniere ale înălțimii soarelui, deoarece ele funcționează cel mai eficient atunci când razele solare cad strict perpendicular pe suprafață.

Pentru partea europeană a țărilor CSI, unghiul de înclinare fix recomandat este de 50–60°. Dacă în construcție este prevăzut un dispozitiv pentru modificarea unghiului de înclinare, atunci în perioada de iarnă este mai bine să amplasați bateriile la 70° față de orizont, iar vara la un unghi de 30°.

Calculele arată că 1 metru pătrat de sistem solar oferă posibilitatea de a obține 120 W. Prin urmare, prin calcule se poate stabili că pentru a asigura o familie medie cu energie electrică în cantitate de 300 kWh pe lună, este necesar un sistem solar de minimum 20 de metri pătrați.

Instalarea imediată a unui astfel de sistem solar va fi problematică. Dar chiar și montarea unei baterii de 5 metri va ajuta la economisirea energiei electrice și la aducerea unei contribuții modeste la ecologia planetei noastre. Vă sfătuim, de asemenea, să vă familiarizați cu principiul de calcul al numărului necesar de panouri solare.

Bateria solară poate fi utilizată ca sursă de energie de rezervă în cazul întreruperilor frecvente ale alimentării centralizate cu energie. Pentru comutarea automată, este necesar să se prevadă un sistem de alimentare neîntreruptibilă.

Un astfel de sistem este convenabil prin faptul că, atunci când se utilizează o sursă tradițională de energie electrică, se încarcă simultan acumulatorul sistemului solar. Echipamentul care deservește bateria solară este amplasat în interiorul casei, de aceea este necesar să se prevadă o încăpere specială pentru acesta.

Când amplasați bateriile pe un acoperiș înclinat al casei, nu uitați de unghiul de înclinare al panoului; varianta ideală este atunci când bateria are un dispozitiv pentru modificarea sezonieră a unghiului de înclinare.

Montarea panoului solar pas cu pas

După ce ați ales locul pentru amplasarea panoului solar și a echipamentului pentru întreținerea sistemului solar, și având toate materialele și uneltele necesare la îndemână, puteți începe montarea bateriei.

La montare, este necesar să respectați regulile de securitate, în special atunci când efectuați instalarea panoului finit pe acoperișul casei. Să analizăm algoritmul pas cu pas pentru a realiza o baterie solară.

Pasul 1 – lipirea contactelor plăcilor de siliciu

Montarea unei baterii solare de casă începe adesea cu lipirea conductorilor fotocelulelor. Desigur, dacă aveți posibilitatea, cel mai bine este să cumpărați fotocelule deja cu conductori, deoarece lipirea este o muncă foarte dificilă și migăloasă, care necesită mult timp.

Lipirea se realizează în felul următor:

1. Se ia o fotocelulă de siliciu fără conductori și o bandă metalică conductor.
2. Conductorii se taie cu ajutorul unui șablon din carton, lungimea lor fiind de 2 ori mai mare decât dimensiunea plăcii de siliciu.
3. Conductorul se așează cu atenție pe placă. Pe un element – doi conductori.
4. Pe locul unde se va efectua lipirea, este necesar să se aplice acid pentru lucrul cu ciocanul de lipit.
5. Efectuați lipirea cu ajutorul ciocanului de lipit, conectând cu grijă conductorul la placă.

În timpul lipirii, nu trebuie să apăsați pe elementul de silicat, deoarece este foarte fragil și se poate sparge! Dacă ați avut noroc și ați achiziționat fotoelemente cu contacte gata făcute, atunci vă veți scuti de o muncă lungă și dificilă, trecând direct la fabricarea cadrului pentru viitoarea baterie.

Lipirea contactelor pentru fotoelementele defecte ale grupului B se realizează la fel și în aceeași direcție ca și pentru plăcile întregi.

Pasul 2 – confecționarea cadrului pentru panoul solar

Cadrul – este locul unde vor fi instalate fotoelementele. Pentru fabricarea cadrului se iau colțuri și șipci din aluminiu, din care se formează rame. Dimensiunea recomandată a colțului – 70-90 mm.

Pe partea interioară a colțurilor metalice se aplică un etanșant siliconic. Etanșarea colțurilor trebuie făcută cu atenție, de aceasta depinde durabilitatea întregii construcții.

După ce rama din aluminiu este gata, trecem la fabricarea carcasei posterioare. Carcasa posterioară reprezintă o cutie din PAL cu margini joase.

Marginile înalte vor crea umbră pe fotoelemente, de aceea înălțimea lor nu trebuie să depășească 2 cm. Marginile se înșurubează cu ajutorul șuruburilor autofiletante și al șurubelniței.

Pe fundul cutiei-carcasă din PAL se fac orificii de ventilație. Distanța dintre orificii este de aproximativ 10 cm. În rama din aluminiu se instalează un element transparent (plexiglas, sticlă antireflex, plexiglas).

Elementul transparent este presat și fixat, prinderea sa se realizează cu ajutorul pieselor metalice: 4 la colțuri, precum și câte 2 pe laturile lungi și câte 1 pe latura scurtă a ramei. Piesele metalice se fixează cu șuruburi.

Cadrul pentru bateria solară este gata și se poate trece la cea mai importantă parte – montarea fotoelementelor. Înainte de montare, este necesar să curățați plexiglasul de praf și să degresați cu un lichid care conține alcool.

Pasul 3 – montarea plăcilor-celule fotovoltaice de siliciu

Montarea și lipirea plăcilor de siliciu – cea mai laborioasă parte a lucrării de realizare a panoului solar cu propriile mâini. Mai întâi, așezăm fotoelementele pe plexiglas cu plăcile albastre în jos.

Dacă asamblați bateria pentru prima dată, puteți utiliza un suport pentru aplicarea marcajului, pentru a plasa plăcile uniform la o distanță mică (3-5 mm) una de alta.

1. Efectuăm lipirea fotocelulelor conform următoarei scheme electrice: “+” pistele sunt situate pe partea frontală a plăcii, “-” – pe partea din spate. Înainte de lipire, aplicați cu atenție flux și aliaj de lipit pentru a conecta contactele.
2. Efectuăm lipirea tuturor fotocelulelor succesiv în rânduri de sus în jos. Rândurile trebuie apoi să fie, de asemenea, conectate între ele.
3. Începem lipirea fotocelulelor. Pentru aceasta, aplicăm o cantitate mică de etanșant pe centrul fiecărei plăci de siliciu.
4. Întoarcem lanțurile rezultate cu fotocelule cu partea frontală (unde sunt plăcile albastre) în sus și așezăm plăcile conform marcajului pe care l-am aplicat anterior. Apăsăm ușor fiecare placă pentru a o fixa la locul său.
5. Contactele fotocelulelor extreme le conectăm la bara de distribuție, respectiv “+” și “-“. Pentru bară, se recomandă utilizarea unui conductor mai larg din argint.
6. Bateria solară trebuie echipată cu o diodă de blocare, care se conectează la contacte și previne descărcarea acumulatorilor prin structură în timpul nopții.
7. În partea de jos a cadrului, găurim orificii pentru scoaterea cablurilor în exterior.

Cablurile trebuie fixate de cadru pentru a nu se balansa; acest lucru se poate face folosind etanșant siliconic.

Pasul 4 – testarea panoului înainte de ermetizare

Testarea panoului solar trebuie efectuată înainte de etanșarea acestuia, pentru a putea remedia defecțiunile care apar adesea în timpul lipirii. Cel mai bine este să efectuați testarea după lipirea fiecărui rând de elemente – astfel este mult mai ușor de depistat unde contactele sunt conectate prost.

Pentru testare, veți avea nevoie de un ampermetru casnic obișnuit. Măsurătorile trebuie efectuate într-o zi însorită între orele 13-14, soarele nu trebuie să fie ascuns de nori.

Scoateți bateria afară și instalați-o conform unghiului de înclinare calculat anterior. Conectați ampermetrul la contactele bateriei și măsurați curentul de scurtcircuit.

Sensul testării este că forța de lucru a curentului electric trebuie să fie cu 0,5-1,0 A mai mică decât curentul de scurtcircuit. Citirile aparatului trebuie să fie mai mari de 4,5 A, ceea ce indică funcționarea corectă a panoului solar.

Dacă testerul indică valori mai mici, atunci cu siguranță pe undeva este perturbată ordinea de conectare a fotoelementelor.

De obicei, o baterie solară de casă, construită din fotoelemente din grupa B, indică valori de 5-10 A, ceea ce este cu 10-20% mai mic decât la panourile solare de producție industrială.

Pasul 5 – ermetizarea celulelor fotovoltaice așezate în carcasă

Etanșarea se poate efectua numai după ce v-ați asigurat că bateria funcționează. Pentru etanșare, cel mai bine este să folosiți un compus epoxidic, dar având în vedere că consumul de material va fi mare, iar costul acestuia este de aproximativ 40-45 de dolari. Dacă este prea scump, în locul acestuia se poate folosi același material de etanșare siliconic.

Când folosiți material de etanșare siliconic, acordați preferință celui pe ambalajul căruia scrie că este potrivit pentru utilizare la temperaturi negative.

Există două metode de etanșare:

• turnarea completă, atunci când panourile se toarnă cu material de etanșare;
• aplicarea materialului de etanșare pe spațiul dintre fotocelule și pe elementele extreme.

În primul caz, etanșarea va fi mai fiabilă. După turnare, materialul de etanșare trebuie să se întărească. Apoi, deasupra se instalează plexiglasul și se presează ferm pe plăcile acoperite cu silicon.

Pentru a asigura amortizarea și protecția suplimentară între suprafața posterioară a fotocelulelor și cadrul din PAL, mulți meșteri sfătuiesc să instalați o garnitură din spumă rigidă cu lățimea de 1,5-2,5 cm.

A face acest lucru nu este obligatoriu, dar este de dorit, având în vedere că plăcile de siliciu sunt destul de fragile și se deteriorează ușor.

După instalarea plexiglasului, pe construcție se pune o greutate, sub acțiunea căreia are loc eliminarea bulelor de aer. Bateria solară este gata, iar după testarea repetată poate fi instalată într-un loc ales anterior și conectată la sistemul solar al casei dumneavoastră.

Concluzii și material video util pe această temă

Prezentare generală a fotocelulelor comandate într-un magazin online chinezesc:

Instrucțiuni video pentru fabricarea unei baterii solare:

A face o baterie solară de unul singur – nu este o sarcină simplă. Randamentul majorității acestor baterii este cu 10-20% mai mic decât cel al panourilor de producție industrială. Cel mai important la proiectarea unei baterii solare – este să alegeți și să instalați corect fotocelulele.

Nu încercați să creați imediat un panou de dimensiuni mari. Încercați mai întâi să construiți un dispozitiv mic pentru a înțelege toate nuanțele acestui proces.

Aveți abilități practice de fabricare a bateriilor solare? Vă rugăm, împărtășiți experiența dumneavoastră cu vizitatorii site-ului nostru – scrieți comentarii în blocul de mai jos. Tot acolo puteți adresa întrebări pe tema articolului.