Zelf zonnepanelen maken voor een privéwoning. DIY-zonnepaneel voor thuis

De wens om het energievoorzieningssysteem van een privéwoning efficiënter, zuiniger en milieuvriendelijker te maken dwingt ons om naar nieuwe energiebronnen te zoeken. Eén manier om te moderniseren is door zonnepanelen te installeren die zonne-energie kunnen omzetten in elektriciteit. Er is een geweldig alternatief voor dure apparatuur: een doe-het-zelf-zonnebatterij die elke maand geld bespaart op het gezinsbudget. Over hoe je zoiets kunt bouwen, zullen we vandaag praten. Wij benoemen alle valkuilen en vertellen u hoe u deze kunt omzeilen.

Zie de video voor algemene informatie over de ontwerpkenmerken van zonnepanelen:

Ontwikkeling van een zonne-energiesysteemproject

Ontwerp is noodzakelijk voor een meer succesvolle plaatsing van panelen op het dak van het huis. Hoe meer zonlicht het oppervlak van de batterijen raakt en hoe hoger hun intensiteit, hoe meer energie ze zullen produceren. Voor installatie heb je de zuidkant van het dak nodig. Idealiter vallen de balken in een hoek van 90 graden, dus u moet bepalen in welke specifieke positie de werking van de modules meer voordeel oplevert.

Feit is dat een zelfgemaakte zonnebatterij, in tegenstelling tot de fabrieksbatterij, geen speciale bewegingssensoren en concentrators heeft. Om de hellingshoek te veranderen, is het mogelijk om een ​​mechanisme met handmatige bediening te maken. Hiermee kunt u modules bijna verticaal installeren winterperiode wanneer de zon laag aan de horizon staat, en laat ze zakken in de zomer wanneer de zonnewende op zijn hoogtepunt is. De verticale winteropstelling heeft ook een beschermende functie: het voorkomt de ophoping van sneeuw en ijs op de panelen, wat de levensduur van de modules verlengt.

De energie-efficiëntie van een modulair ontwerp kan worden verhoogd door het creëren van eenvoudigste mechanisme controle, waarmee u de hoek van de batterij kunt wijzigen, afhankelijk van het seizoen en zelfs het tijdstip van de dag

Mogelijk is versterking nodig voordat de batterijen worden geplaatst dakconstructie, aangezien een set van meerdere panelen een vrij grote massa heeft. Het is noodzakelijk om de belasting op het dak te berekenen, waarbij niet alleen rekening wordt gehouden met de ernst van de zonnepanelen, maar ook met de sneeuwlaag. Het gewicht van het systeem hangt grotendeels af van de materialen die bij de vervaardiging ervan worden gebruikt.

Het aantal panelen en hun grootte worden berekend op basis van het benodigde vermogen. 1 m² module produceert bijvoorbeeld ongeveer 120 W, wat zelfs voor volwaardige woonverlichting niet voldoende is. Ongeveer 1 kW energie met 10 m² panelen zal de werking mogelijk maken verlichtingsarmaturen, televisie en computer. Respectievelijk, zonne-ontwerp met een oppervlakte van 20m² voldoet aan de behoeften van een gezin van 3 personen. Ongeveer deze afmetingen moeten worden berekend als een privéwoning bedoeld is voor permanente bewoning.

Productie zonne-accu eindigt niet noodzakelijkerwijs bij de eerste montage, in de toekomst is het mogelijk om de elementen te vergroten, waardoor de efficiëntie van de apparatuur toeneemt

Varianten van modules voor zelfmontage

Het voornaamste doel van een zonnepaneel is het opwekken van zonne-energie en het omzetten ervan in elektriciteit. De resulterende elektrische stroom is een stroom vrije elektronen die vrijkomen door lichtgolven. Voor zelf montage Mono- en polykristallijne converters zijn de beste optie, omdat analogen van een ander type - amorf - gedurende de eerste twee jaar hun vermogen met 20-40% verminderen.

Standaard elementen met één kristal zijn 7,5 x 15 cm groot en zijn behoorlijk kwetsbaar, dus ze moeten met uiterste zorg en precisie worden behandeld.

Verschillende soorten siliciumwafels hebben hun voor- en nadelen. Polykristallijne modules hebben bijvoorbeeld een vrij laag rendement - tot 9%, terwijl het rendement van monokristallijne wafers 13% bereikt. De eerste behouden hun kracht zelfs bij bewolkt weer, maar gaan gemiddeld 10 jaar mee, de kracht van de tweede daalt scherp op bewolkte dagen, maar ze functioneren perfect gedurende 25 jaar.

Een zelfgemaakt apparaat moet functioneel en betrouwbaar zijn, dus het is beter om een ​​aantal onderdelen kant-en-klaar aan te schaffen. Voordat je een zonnepaneel op maat maakt, kijk eerst eens op eBay, waar je een enorme selectie modules kunt vinden met weinig afval. Lichte breuk heeft geen invloed op de kwaliteit van het werk, maar verlaagt de kosten van de panelen aanzienlijk. Stel dat een zonnecelmodule met één kristal, gelegen op een glasvezelplaat, iets meer dan $ 15 kost, en een polykristallijne set van 72 stuks ongeveer $ 90 kost.

Best kant-en-klare versie zonnecel - een paneel met geleiders die alleen een seriële verbinding vereisen. Modules zonder geleiders zijn goedkoper, maar verlengen de montagetijd van de batterij meerdere malen

Instructies voor het maken van een zonnebatterij

Er zijn veel mogelijkheden voor zelfmontage van zonnepanelen. Technologie hangt af van de hoeveelheid zonnepanelen, vooraf gekocht, en aanvullende materialen die nodig zijn om de zaak te maken. Het is belangrijk om te onthouden: hoe groter het totale oppervlak van de panelen, hoe krachtiger de apparatuur, maar tegelijkertijd neemt ook het gewicht van de constructie toe. In één batterij wordt aanbevolen om dezelfde modules te gebruiken, omdat de gelijkwaardigheid van de stroom gelijk is aan de indicatoren van de kleinste elementen.

Assembleren van het modulaire frame

Het ontwerp van de modules, evenals hun afmetingen, kan willekeurig zijn, dus in plaats van cijfers moet u zich op de foto concentreren en elke individuele optie kiezen die geschikt is voor specifieke berekeningen.

De goedkoopste zonnecellen zijn panelen zonder geleiders. Om ze gereed te maken voor batterijmontage, moet je eerst de geleiders solderen, wat een lang en moeizaam proces is.

Om een ​​behuizing te vervaardigen waarin zonnecellen worden bevestigd, is het noodzakelijk om het volgende materiaal en gereedschap voor te bereiden:

• multiplexplaten van de geselecteerde maat;
• lage latten voor zijkanten;
• lijm universeel of voor hout;
• hoeken en schroeven voor bevestigingsmiddelen;
• oefening;
• vezelplaatplaten;
• stukjes plexiglas;
• kleurstof.

We nemen een stuk multiplex, dat de rol van de basis zal spelen, en lijmen de lage zijkanten langs de omtrek. De lamellen langs de randen van de plaat mogen de zonnecellen niet blokkeren, dus zorg ervoor dat hun hoogte niet groter is dan ¾ inch. Voor de betrouwbaarheid schroeven we elke gelijmde rail bovendien met zelftappende schroeven en kunnen de hoeken worden vastgezet met metalen hoeken.

Een houten frame is de meest betaalbare optie voor het huisvesten van zonnecellen. Het kan worden vervangen door een aluminium hoekframe of een aangekocht frame + glaskit.

Voor ventilatie boren we gaten in het onderste deel van de behuizing en langs de zijkanten. Er mogen geen gaten in het deksel zitten, omdat hierdoor vocht binnendringt. De elementen worden bevestigd aan vezelplaatplaten, die kunnen worden vervangen door soortgelijk materiaal, de belangrijkste voorwaarde is dat het geen elektriciteit geleidt.

Kleine gaten voor ventilatie moeten over het hele oppervlak van de ondergrond worden geboord, inclusief de zijkanten en de middenrail. Hiermee kunt u het vocht- en drukniveau in het frame regelen.

We hebben het deksel uit plexiglas gesneden en aangepast aan de grootte van de behuizing. Gewoon glas is te kwetsbaar om op een dak te plaatsen. Om de houten delen te beschermen, gebruiken we een speciale impregnering of verf, waarmee het frame en de ondergrond van alle kanten moeten worden behandeld. Het is niet erg als de tint van de verf van het frame wordt gecombineerd met de kleur van de dakbedekking.

Schilderen vervult niet zozeer een esthetische functie als wel een beschermende functie. Elk onderdeel moet worden bedekt met minimaal 2-3 verflagen, zodat het hout in de toekomst niet kromtrekt door vochtige lucht of oververhitting

Installatie van zonnecellen

We leggen alle zonnepanelen in gelijke rijen op het substraat met de achterkant naar boven om de geleiders te solderen. Om te werken heb je een soldeerbout en soldeer nodig. Soldeerplaatsen moeten eerst worden verwerkt met een speciaal potlood. Om te beginnen kun je op twee elementen oefenen door ze in serie te verbinden. In dezelfde volgorde, in een ketting, verbinden we alle elementen op het substraat, het resultaat zou een "slang" moeten zijn.

We installeren elk element strikt volgens de opmaak en zorgen ervoor dat de geleiders van aangrenzende elementen elkaar kruisen op de soldeerpunten

Nadat u alle elementen hebt verbonden, draait u ze voorzichtig voorkant omhoog. Als er veel modules zijn, moet je assistenten uitnodigen, omdat het nogal moeilijk is om de gesoldeerde elementen te draaien zonder ze alleen te beschadigen. Maar daarvoor smeren we de modules in met lijm om ze stevig op het paneel te bevestigen. Het is beter om siliconenkit als lijm te gebruiken en deze moet strikt in het midden van het element worden aangebracht, op één punt, en niet langs de randen. Dit is nodig om de platen te beschermen tegen breuk als er plotseling een lichte vervorming van de basis optreedt. Een stuk multiplex kan doorhangen of opzwellen als gevolg van veranderingen in de luchtvochtigheid, en stabiel verbonden stukken zullen eenvoudigweg barsten en kapot gaan.

Door de modules op de ondergrond te bevestigen, kunt u het paneel testen en de functionaliteit controleren. Vervolgens plaatsen we de basis in een kant-en-klaar frame en bevestigen deze langs de randen met schroeven. Om te voorkomen dat de batterij via de zonnebatterij ontlaadt, installeren we een blokkeerdiode op het paneel en bevestigen deze met een kit.

Om ketens met elkaar te verbinden, kunt u gebruiken koperdraad of kabelvlechtwerk, waarbij elk element aan beide zijden wordt bevestigd en vervolgens met kit wordt vastgezet

Proeven helpen bij het maken van voorlopige berekeningen. In dit geval bleken ze gelijk te hebben: in de zon zonder belasting produceert de batterij 18,88 V

Boven geïnstalleerde elementen bedekt met een beschermscherm van plexiglas. Voordat we het repareren, controleren we opnieuw de prestaties van de constructie. Modules kun je trouwens tijdens het hele proces van installeren en solderen testen, in groepen van meerdere stukken. Wij zorgen ervoor dat de kit volledig uitdroogt, omdat de dampen het plexiglas met een ondoorzichtige film kunnen bedekken. De uitgangsdraad voorzien wij van een tweepolige connector zodat de controller in de toekomst gebruikt kan worden.

Eén paneel is gemonteerd en klaar voor gebruik. Alle apparatuur, inclusief online gekochte artikelen, kost $ 105

Fotovoltaïsche systemen van een privéwoning

Energievoorzieningssystemen voor elektrische woningen die gebruik maken van zonnecellen kunnen worden onderverdeeld in 3 typen:

• autonoom;
• hybride;
• batterijloos.

Als het huis is aangesloten op het centrale elektriciteitsnet, is een gemengd systeem de beste optie: overdag wordt de stroom geleverd door zonnepanelen en 's nachts door batterijen. Het centrale netwerk is in dit geval een reserve. Wanneer het niet mogelijk is om verbinding te maken met de centrale stroomvoorziening, wordt deze vervangen door brandstofgeneratoren - benzine of diesel.

De controller is momenteel nodig om kortsluiting te voorkomen maximale lading, batterij – voor energieopslag, omvormer – voor distributie en levering aan de consument

Bij het kiezen van de meest succesvolle optie moet u rekening houden met het tijdstip waarop het maximale energieverbruik optreedt. Bij particuliere woningen valt de piekperiode in de avond, als de zon al onder is. Het zou dus logisch zijn om óf een aansluiting op het openbare elektriciteitsnet óf het extra gebruik van generatoren te gebruiken, aangezien er overdag zonne-energie wordt geleverd.

Fotovoltaïsche stroomvoorzieningssystemen maken gebruik van netwerken met zowel gelijkstroom als wisselstroom, waarbij de tweede optie geschikt is voor het plaatsen van apparaten op een afstand van meer dan 15 m

Voor zomerbewoners, wier werkschema vaak samenvalt met daglicht, is een zonne-energiebesparend systeem geschikt, dat begint te werken bij zonsopgang en eindigt in de avond.

Inhoud:

Beveiliging comfortabele omstandigheden woonplaats in moderne appartementen en particuliere woningen kunnen niet zonder elektrische energie, waarvan de behoefte voortdurend toeneemt. Maar ook de prijzen voor deze energiebron stijgen met voldoende regelmaat. Dienovereenkomstig stijgen ook de totale kosten voor het onderhoud van woningen. Daarom wordt een doe-het-zelf-zonnebatterij voor een privéwoning, samen met andere alternatieve elektriciteitsbronnen, steeds relevanter. Deze methode maakt het mogelijk om het object niet-vluchtig te maken in het licht van constante prijsstijgingen en stroomstoringen.

Efficiëntie van zonnepanelen

Het probleem van de autonome stroomvoorziening van apparaten en apparatuur in particuliere woningen wordt al lang overwogen. Eén van de opties voor alternatieve voeding is zonne-energie geworden moderne omstandigheden vond brede toepassing in de praktijk. De enige factor twijfelachtig en controverse is dat de efficiëntie van zonnepanelen niet altijd aan de verwachtingen voldoet.

De werking van zonnepanelen is direct afhankelijk van de hoeveelheid zonne-energie. De batterijen zullen dus het meest efficiënt zijn in regio's waar zonnige dagen heersen. Zelfs in de ideaal de batterij-efficiëntie is slechts 40%, en in reële omstandigheden is dit cijfer veel lager. Een andere voorwaarde voor normaal gebruik is de beschikbaarheid van aanzienlijke gebieden voor de installatie van autonome systemen zonne-systemen. Als voor landhuis dit is geen serieus probleem, dan moeten appartementeigenaren veel extra technische problemen oplossen.

Apparaat en werkingsprincipe

Zonnecellen zijn gebaseerd op het vermogen van zonnecellen om zonne-energie om te zetten in elektrische energie. Alles bij elkaar zijn ze geassembleerd in de vorm van een meercellig veld, verenigd in een gemeenschappelijk systeem. De werking van zonne-energie verandert elke cel in een bron van elektrische stroom, die wordt opgevangen en opgeslagen in batterijen. De afmetingen van het totale oppervlak van een dergelijk veld hebben rechtstreeks invloed op de kracht van het hele apparaat. Dat wil zeggen dat met een toename van het aantal fotocellen de hoeveelheid opgewekte elektriciteit dienovereenkomstig toeneemt.

Dit betekent helemaal niet dat benodigde hoeveelheid Elektriciteit kan alleen over zeer grote gebieden worden opgewekt. Er zijn veel kleine huishoudelijke apparaten die zonne-energie gebruiken: rekenmachines, zaklampen en andere apparaten.

In het moderne landhuizen Verlichtingsarmaturen op zonne-energie worden steeds populairder. Deze eenvoudige en economische apparaten verlichten tuin paden, terrassen en andere noodzakelijke plaatsen. 's Nachts wordt de elektriciteit gebruikt die overdag is opgeslagen als de zon schijnt. Door het gebruik van zuinige lampen kunt u de opgebouwde elektriciteit lange tijd besteden. De oplossing van de belangrijkste problemen van de energievoorziening wordt uitgevoerd met behulp van andere, krachtigere systemen waarmee voldoende elektriciteit kan worden opgewekt.

De belangrijkste soorten zonnepanelen

Voordat u begint met het maken van uw eigen zonnepanelen, is het raadzaam om vertrouwd te raken met de belangrijkste typen, zodat u de meest geschikte optie voor uzelf kunt kiezen.

Alle zonne-energieconverters zijn onderverdeeld in film en silicium, afhankelijk van hun apparaat- en ontwerpkenmerken. De eerste optie wordt vertegenwoordigd door dunnefilmbatterijen, waarbij de converters worden gemaakt in de vorm van een film gemaakt met behulp van een speciale technologie. Deze structuren worden ook wel polymeren genoemd. Ze kunnen op elke beschikbare locatie worden geïnstalleerd, maar vereisen veel ruimte en hebben een lage coëfficiënt nuttige actie. Zelfs middelmatige bewolking kan de efficiëntie van filmapparaten in één keer met 20% verminderen.

Siliciumbatterijen worden weergegeven in drie typen:

• . Het ontwerp bestaat uit talrijke cellen met ingebouwde siliciumtransducers. Ze zijn met elkaar verbonden en gevuld met siliconen. Gemakkelijk te gebruiken, lichtgewicht, flexibel, waterdicht. Maar om de effectieve werking van dergelijke batterijen te garanderen, is blootstelling aan direct zonlicht vereist. Ondanks het relatief hoge rendement - tot 22%, kan de elektriciteitsopwekking bij het begin van de bewolking aanzienlijk afnemen of volledig stoppen.
• . Vergeleken met monokristallijne kristallen zijn er meer converters in de cellen geplaatst. Hun installatie is in verschillende richtingen gemaakt, wat de efficiëntie van het werk aanzienlijk verhoogt, zelfs bij weinig licht. Deze batterijen worden het meest gebruikt, vooral in stedelijke gebieden.
• Amorf. Ze hebben een laag rendement - slechts 6%. Ze worden echter als veelbelovend beschouwd, vanwege het vermogen om de lichtstroom vele malen meer te absorberen dan de eerste twee typen.

Alle beschouwde typen zonnecellen worden in de fabriek vervaardigd, waardoor de prijs nog steeds erg hoog is. In dit opzicht kunt u proberen zelf een zonnebatterij te maken met behulp van goedkope materialen.

De keuze van materialen en onderdelen voor de vervaardiging van een zonnebatterij

Omdat de hoge kosten van autonome zonne-energiebronnen ze ontoegankelijk maken voor wijdverbreid gebruik, kunnen thuisvakmensen proberen de productie van zonnepanelen met hun eigen handen te organiseren uit geïmproviseerde materialen. Er moet aan worden herinnerd dat het bij de vervaardiging van de batterij onmogelijk is om alleen met geïmproviseerde materialen te werken. U zult zeker fabrieksonderdelen moeten kopen, ook al zijn het geen nieuwe.

De structuur van de omzetter van zonne-energie omvat verschillende basiselementen. Allereerst is dit de batterij van een bepaald type, die hierboven al is besproken. Vervolgens komt de batterijcontroller, die het laadniveau van de batterijen regelt op basis van de ontvangen elektrische stroom. Het volgende element zijn batterijen die elektriciteit opslaan. Zonder twijfel een transformatie DC in een variabele. Alle huishoudelijke apparaten met een spanning van 220 volt kunnen dus normaal werken.

Elk van deze elementen kan vrij worden gekocht op de elektronicamarkt. Als er bepaalde theoretische kennis en praktische vaardigheden zijn, kunnen de meeste daarvan onafhankelijk worden verzameld typische schema's, inclusief zonnecontroller. Om het vermogen van de omzetter te berekenen, moet u weten waarvoor deze zal worden gebruikt. Het kan alleen verlichting of verwarming zijn, evenals volledige voorziening in de behoeften van de faciliteit. In dit opzicht zullen materialen en componenten worden geselecteerd.

Wanneer u met uw eigen handen een zonnebatterij maakt, moet u niet alleen beslissen over het vermogen, maar ook over de bedrijfsspanning van het netwerk. Feit is dat netwerken op zonne-energie op gelijk- of wisselstroom kunnen werken. De laatste optie verdient de voorkeur, omdat hierdoor elektriciteit naar consumenten kan worden gedistribueerd over een afstand van meer dan 15 meter. Bij gebruik van polykristallijne batterijen kunt u vanaf één vierkante meter gemiddeld ongeveer 120 watt per uur verkrijgen. Dat wil zeggen dat voor het verkrijgen van 300 kW per maand zonnepanelen met een totale oppervlakte van 20 m2 nodig zijn. Dit is hoeveel een gewoon gezin van 3-4 personen uitgeeft.

Zonnepanelen worden gebruikt in particuliere huizen en huisjes, die elk 36 elementen bevatten. Het vermogen van één paneel is ongeveer 65W. In een klein woonhuis of landhuis zijn 15 panelen voldoende, die elektrisch vermogen tot 5 kW per uur kunnen opwekken. Nadat u voorlopige berekeningen heeft uitgevoerd, kunt u conversieplaten aanschaffen. Het is acceptabel om beschadigde artikelen te kopen met kleine defecten die alleen van invloed zijn verschijning batterijen. In werkende staat kan elk element ongeveer 19 V leveren.

Vervaardiging van zonnepanelen

Nadat alle materialen en onderdelen zijn voorbereid, kunt u beginnen met het monteren van de converters. Bij het solderen van de elementen moet een uitzettingsvoeg tussen de elementen binnen 5 mm worden voorzien. Solderen moet heel voorzichtig en voorzichtig zijn. Als de platen bijvoorbeeld niet bedraad zijn, moeten ze handmatig worden gesoldeerd. Om te werken heb je een soldeerbout van 60 watt nodig, waarop een conventionele gloeilamp van 100 watt in serie is aangesloten.

Alle platen worden opeenvolgend aan elkaar gesoldeerd. De platen worden gekenmerkt door verhoogde kwetsbaarheid, dus het wordt aanbevolen om ze met een frame te solderen. Tijdens het desolderen worden diodes samen met fotografische platen in het circuit geplaatst, die de fotocellen beschermen tegen ontlading wanneer het lichtniveau afneemt of volledige duisternis intreedt. Hiertoe worden de helften van het paneel gecombineerd in een gemeenschappelijke bus, die op zijn beurt wordt uitgevoerd naar het klemmenblok, waardoor het middelpunt ontstaat. Dezelfde diodes beschermen de accu's tegen ontlading 's nachts.

Een van de belangrijkste voorwaarden voor een efficiënte werking van batterijen is hoogwaardig solderen van alle punten en knooppunten. Voordat de ondergrond wordt geïnstalleerd, moeten deze plaatsen worden getest. Voor het uitvoeren van stroom wordt aanbevolen om geleiders met een kleine doorsnede te gebruiken, bijvoorbeeld een luidsprekerkabel met siliconenisolatie. Alle draden zijn beveiligd met kit. Daarna wordt het materiaal geselecteerd voor het oppervlak waarop de platen worden bevestigd. De meest geschikte eigenschappen zijn glas, dat het licht veel beter doorlaat dan carbonaat of plexiglas.

Wanneer u met geïmproviseerde middelen een zonnebatterij maakt, moet u voor de doos zorgen. Meestal wordt de kist gemaakt van een houten balk of een aluminium hoek, waarna glas op de kit wordt geplaatst. Het afdichtmiddel moet alle oneffenheden opvullen en vervolgens volledig drogen. Hierdoor komt er geen stof binnen en raken fotografische platen tijdens het gebruik niet vervuild.

Vervolgens wordt een plaat met gesoldeerde fotocellen op het glas geïnstalleerd. Het kan worden opgelost verschillende manieren echter het meest beste opties transparante epoxyhars of kit worden overwogen. Epoxyhars bedekt gelijkmatig het gehele oppervlak van het glas, waarna er transducers op worden geïnstalleerd. Bij gebruik van kit wordt de bevestiging uitgevoerd met punten in het midden van elk element. Aan het einde van de montage moet een verzegelde behuizing worden verkregen waarin de zonnebatterij wordt geplaatst. Afgewerkt apparaat zal ongeveer 18-19 volt afgeven, wat voldoende is om de batterij op 12 volt op te laden.

Mogelijkheid tot verwarming van het huis

Nadat de zelfgemaakte zonnebatterij is gemonteerd, zal elke eigenaar deze zeker in actie willen testen. Het belangrijkste probleem is de verwarming van het huis, daarom worden allereerst de mogelijkheden van verwarming met zonne-energie gecontroleerd.

Voor verwarming worden zonnecollectoren gebruikt. Met behulp van een vacuümcollector wordt zonlicht omgezet in warmte. Dunne glazen buisjes zijn gevuld met een vloeistof die door de zon wordt verwarmd en warmte overdraagt ​​aan het water dat in de opslagtank is geplaatst. In ons geval is deze methode niet geschikt, omdat we zijn aan het praten uitsluitend over het omzetten van zonne-energie in elektrische energie.

Het hangt allemaal af van de kracht van het gebruikte apparaat. In ieder geval zal het grootste deel van de ontvangen energie worden besteed aan het verwarmen van het water in de ketel. Als 100 liter water wordt verwarmd tot 70-80 graden, duurt het ongeveer 4 uur. Het elektriciteitsverbruik door een waterkoker met verwarmingselementen van 2 kW wordt 8 kW. Bij het opwekken van elektriciteit van 5 kW per uur zijn er geen problemen. Met een batterijoppervlak van minder dan 10 m2 wordt het verwarmen van een privéwoning met hun hulp echter onmogelijk.

Als grondstof wordt kwartszand met een hoog massagehalte aan siliciumdioxide (SiO 2) gebruikt. Het ondergaat een meertrapszuivering om zuurstof te verwijderen. Vindt plaats door smelten bij hoge temperatuur en synthese met toevoeging van chemicaliën.

Kristallen groeien.

Gezuiverd silicium bestaat uit verspreide stukjes. Om de structuur te stroomlijnen, worden kristallen gekweekt volgens de Czochralski-methode. Het gebeurt als volgt: stukjes silicium worden in een smeltkroes geplaatst, waar ze worden verwarmd en gesmolten. Een zaadje wordt in de smelt neergelaten - om zo te zeggen een monster van het toekomstige kristal. Atomen, gerangschikt in een duidelijke structuur, groeien laag voor laag op het zaad. Het groeiproces duurt lang, maar als resultaat wordt een groot, mooi en vooral homogeen kristal gevormd.

Behandeling.

Deze fase begint met het meten, kalibreren en verwerken van een enkel kristal om de gewenste vorm te geven. Feit is dat wanneer de smeltkroes in dwarsdoorsnede wordt achtergelaten, deze een ronde vorm heeft, wat niet erg handig is voor verder werk. Daarom krijgt het een pseudo-vierkante vorm. Verder wordt het verwerkte monokristal met stalen draden in siliciumcarbide-suspensie of met diamant geïmpregneerde draad gesneden tot platen met een dikte van 250-300 micron. Ze worden schoongemaakt, gecontroleerd op huwelijk en de hoeveelheid geproduceerde energie.

Creatie van een fotovoltaïsche cel.

Om silicium energie te laten opwekken, worden er boor (B) en fosfor (P) aan toegevoegd. Hierdoor ontvangt de fosforlaag vrije elektronen (n-type zijde), de boorzijde ontvangt de afwezigheid van elektronen, d.w.z. gaten (p-type zijde). Hierdoor ontstaat er tussen fosfor en boor p-n-overgang. Wanneer het licht op de cel valt, van atomair rooster gaten en elektronen zullen worden uitgeschakeld, nadat ze op het grondgebied van het elektrische veld zijn verschenen, verspreiden ze zich in de richting van hun lading. Als je een externe geleider aansluit, zullen ze proberen gaten in een ander deel van de plaat te compenseren, er zullen spanning en stroom verschijnen. Het is vanwege de ontwikkeling dat geleiders aan beide zijden van de plaat worden gesoldeerd.

Assemblage van modules.

De platen worden eerst in kettingen en vervolgens in blokken verbonden. Meestal heeft één plaat 2 W vermogen en 0,6 V spanning. Hoe meer cellen er zijn, hoe krachtiger de batterij zal zijn. Hun seriële verbinding geeft een bepaald spanningsniveau, parallel verhoogt de sterkte van de resulterende stroom. Om de vereiste elektrische parameters van de gehele module te bereiken, worden in serie en parallel geschakelde elementen gecombineerd. Vervolgens worden de cellen afgedekt beschermfolie, overgebracht op glas en in een rechthoekig frame geplaatst, vastgezet aansluitdoos. De voltooide module slaagt voor de laatste test: het meten van stroom-spanningskarakteristieken. Alles kan gebruikt worden!

Voordat hij aan het maken was, las de auteur veel over het gebruik van hernieuwbare energiebronnen alternatieve energie, en vooral werd hij aangetrokken door het gebruik van zonne-energie met behulp van zonnepanelen, omdat de methode de eenvoudigste is en de panelen tijdens bedrijf geen speciaal onderhoud vereisen. Het enige negatieve was dat de prijs van fabrieksmodellen van zonnepanelen erg hoog is. Daarom besloot de auteur ze zelf te maken.

Overweeg de belangrijkste fasen van het modelleren en maken van zonnepanelen.

De auteur bestelde de belangrijkste elementen voor het maken van zonnepanelen via eBay. De belangrijkste set elementen bedroeg ongeveer $ 100, en de epoxyhars, die al bij het bedrijf uit Sint-Petersburg was besteld, bedroeg 1.300 roebel per kilogram. Het glas waarop alles was bevestigd, kostte elk 350 roebel.

Het belangrijkste doel van de auteur was om thuis zonnepanelen van hoge kwaliteit te maken die er goed uitzien en heel lang meegaan. Het is om deze reden dat de auteur niet heeft bespaard op optische epoxyhars en op de elementen zelf.

Zo zag een set van alle basiselementen voor het monteren van een zonnepaneel eruit. Compleet met de hoofdset waren ook banden en een potlood met vloeimiddel, die nodig zijn bij het solderen van de elementen:

En hier is een foto van die heel bijzondere optische supertransparant epoxyhars:

Om de transparante epoxyhars en de snelheid van uitharding te testen, heeft de auteur deze eerst op slechts één element aangebracht. Op onderstaande foto is het resultaat van deze actie te zien.

Hierdoor bleek de transparantie ideaal en rechtvaardigde de prijs van epoxyhars zich volledig.

Geïnspireerd door zo’n kwalitatief hoogstaand resultaat ging de auteur door met het samenstellen van alle elementen tot een zonnepaneel.
Maar voordat de hoofdelementen werden gesoldeerd, werd besloten een basis te maken waarop deze elementen zouden worden bevestigd, zodat het tijdens het soldeerproces al mogelijk zou zijn om zich te concentreren op bepaalde afmetingen van het toekomstige paneel.

Vanuit een hoek werd een aluminium frame gemaakt. Vervolgens heeft de auteur een laag aangebracht siliconenkit en glas geplaatst. Het resultaat was een afgedicht frame voor de fotocellen van het toekomstige zonnepaneel.

Terwijl het frame droogde, ging de auteur verder met het solderen van de elementen.

Er werd 250 gram epoxyhars bereid, die de auteur in een gelijkmatige laag over het gehele oppervlak op het glas aanbracht. Al in deze hars heb ik alle 36 elementen in rijenvolgorde geïnstalleerd, waarna ik ze aan elkaar heb gesoldeerd.

In dit stadium deed zich het eerste probleem voor dat de auteur niet meteen opmerkte. De elementen zelf bleken niet helemaal vlak te zijn, maar licht gebogen naar de randen toe, dus om ze met hars stevig aan het glas te bevestigen, moesten ze voorzichtig met zware voorwerpen worden aangedrukt en wachten tot ze bleven plakken. Dit proces duurde een tijdje. veel moeite, aangezien de elementen voor het zonnepaneel zelf erg kwetsbaar zijn. Het is om deze reden dat de auteur besloot de elementen direct in het frame te solderen, en niet van tevoren. Bij het overbrengen van een reeds gesoldeerde structuur van elementen naar glas neemt het risico van beschadiging van de gesoldeerde elementen vele malen toe. Bovendien biedt het bevestigen van de elementen aan het glas vóór het solderen een aantal voordelen met betrekking tot het esthetische uiterlijk van het paneel zelf. Dankzij deze aanpak bleven er geen luchtbellen achter onder de elementen en zag de hele structuur er uiteindelijk monolithisch uit.

Hier is een foto van de reeds gemonteerde panelen:

Vervolgens ging hij verder met het testen van het zonnepaneel. Om dit te doen, plaatste hij het met fotocellen in zonlicht en mat de kortsluitstroom, waarvan de sterkte 3,6 A was. Dit cijfer werd vermeld in de kenmerken van de elementen, en daarom was het paneel correct gemonteerd en functioneert het volledig.

Hieronder ziet u een foto van de achterkant van het zonnepaneel. Zoals u kunt zien, zijn alle elementen beschermd natuurlijk fenomeen omgeving (regen, sneeuw, wind, vuil), wat een lange levensduur garandeert.

De panelen zijn zelfs bestand tegen dergelijke hagel:

De verslechtering van het milieu, de stijgende energieprijzen, het verlangen naar autonomie en onafhankelijkheid van de grillen van staatslieden - het zijn slechts enkele factoren die ervoor zorgen dat de meest geharde inwoners hun dromerige blikken opzij draaien. alternatieve bronnen energie. Voor de meeste van onze landgenoten blijven gedachten over ‘groene’ energie een vaststaand idee – ze beïnvloeden hoge prijzen op apparatuur, en, als gevolg daarvan, de onrendabiliteit van de onderneming. Maar niemand verbiedt tenslotte zelf een installatie te maken om gratis energie te verkrijgen! Vandaag zullen we het hebben over hoe we met onze eigen handen een zonnebatterij kunnen bouwen en de vooruitzichten voor het gebruik ervan in het dagelijks leven zullen overwegen.

Zonnebatterij: wat is het

De mensheid staat in vuur en vlam met het idee van transformatie zonnestraling in elektrische energie sinds de jaren dertig. Het was toen dat wetenschappers van de Academie van Wetenschappen van de USSR de creatie aankondigden van halfgeleiderkoper-thalliumkristallen, waarin, onder invloed van lichtstralen, een elektrische stroom begon te stromen. Tegenwoordig staat dit fenomeen bekend als het foto-elektrisch effect en wordt het veel gebruikt in zonne-energiecentrales en in een verscheidenheid aan sensoren.

De eerste zonnepanelen zijn al sinds de jaren ’50 van de vorige eeuw bekend.

De stroomsterkte van één fotocel wordt gemeten in microampère. Om enig aanzienlijk elektrisch vermogen te verkrijgen, worden ze daarom tot blokken gecombineerd. Veel van deze modules vormen de basis van een zonnebatterij (SB), waarmee verschillende kunnen worden aangesloten elektronische apparaten. Als we het hebben over een kant-en-klaar apparaat dat onder kan worden geïnstalleerd open lucht, dan is het juister om te spreken van een zonnepaneel (SP) met een structuur die de assemblage van fotovoltaïsche modules beschermt tegen externe factoren.

Het moet gezegd worden dat de efficiëntie van de eerste elektrische zonnesystemen niet eens 10% bereikte - zowel de tekortkomingen van de halfgeleidertechnologie als de fatale verliezen die gepaard gaan met de reflectie, verstrooiing of absorptie van de aangetaste lichtstroom. Tientallen jaren van hard werken van wetenschappers hebben hun vruchten afgeworpen en vandaag bereikt de efficiëntie van de modernste zonnepanelen 26%. Wat veelbelovende ontwikkelingen betreft, hier is het zelfs nog hoger: tot 46%! Natuurlijk kan een oplettende lezer tegenwerpen dat andere stroomgeneratoren werken met een energie-efficiëntie van 95-98%. Toch mogen we niet vergeten dat we het hebben over volledig gratis energie, waarvan de waarde op een zonnige dag groter is dan 100 watt per vierkante meter. M aardoppervlak per seconde.

Moderne zonnepanelen wekken op industriële schaal elektriciteit op

De elektriciteit die wordt verkregen met behulp van zonnepanelen kan op dezelfde manier worden gebruikt als die verkregen bij conventionele energiecentrales - om verschillende elektronische apparaten, verlichting, verwarming, enz. Van stroom te voorzien. Het enige verschil is dat de output van de foto-elektronische module een constante, geen wisselstroom, is juist een voordeel. Het punt is dat elk zonnestelsel alleen overdag werkt, en de kracht ervan hangt sterk af van de hoogte van de zon boven de horizon. Omdat de SB 's nachts niet kan werken, moet elektriciteit worden opgeslagen in batterijen, en dat zijn allemaal slechts bronnen van gelijkstroom.

Apparaat en werkingsprincipe

Het werkingsprincipe van een elektrische batterij is hierop gebaseerd fysieke verschijnselen zoals halfgeleiding en foto-elektrisch effect. De kern van elke zonnecel bestaat uit halfgeleiders, waarvan de atomen geen elektronen hebben (p-type geleidbaarheid), of er een overschot aan hebben (n-type). Met andere woorden, er wordt een tweelaagse structuur gebruikt met een n-laag als kathode en een p-laag als anode. Omdat de houdkrachten van de "extra" elektroden in de n-laag verzwakt zijn (de atomen hebben er niet genoeg energie voor), worden ze gemakkelijk van hun plaats geslagen wanneer ze worden gebombardeerd door lichtfotonen. Verder bewegen de elektronen in de vrije "gaten" van de p-laag en keren via de aangesloten elektrische belasting (of batterij) terug naar de kathode - dit is hoe de elektrische stroom vloeit, veroorzaakt door de stroom van zonnestraling.

De omzetting van zonne-energie in elektrische energie is mogelijk dankzij het foto-elektrische effect, dat Einstein in zijn werken beschreef.

Zoals hierboven opgemerkt, is de energie van één fotocel extreem klein, dus worden ze gecombineerd tot modules. Door meerdere van dergelijke blokken in serie aan te sluiten, wordt de batterijspanning verhoogd en parallel de stroom verhoogd. Als u dus de elektrische parameters van één cel kent, is het mogelijk een batterij met het vereiste vermogen samen te stellen.

De elektriciteit die uit de zonnebatterij wordt ontvangen, kan worden opgeslagen in batterijen en kan, na te zijn omgezet naar een spanning van 220 V, worden gebruikt om conventionele huishoudelijke apparaten van stroom te voorzien.

Ter bescherming tegen atmosferische invloeden worden halfgeleidermodules geïnstalleerd in een stijf frame en bedekt met glas met verhoogde lichttransmissie. Omdat zonne-energie alleen overdag kan worden gebruikt, worden batterijen gebruikt voor de accumulatie ervan - u kunt hun lading naar behoefte besteden. Omvormers worden gebruikt om de spanning te verhogen en aan te passen aan de behoeften van huishoudelijke apparaten.

Video: hoe een zonnepaneel werkt

Classificatie van fotovoltaïsche modules

Tegenwoordig verloopt de productie van zonnepanelen op twee parallelle manieren. Aan de ene kant zijn er fotovoltaïsche modules op basis van silicium op de markt, en aan de andere kant filmmodules gemaakt met behulp van zeldzame aardelementen, moderne polymeren en organische halfgeleiders.

Siliciumzonnecellen die tegenwoordig populair zijn, zijn onderverdeeld in verschillende typen:

• monokristallijn;
• polykristallijn;
• amorf.

Voor gebruik in zelfgemaakte zonnepanelen kun je het beste polykristallijne siliciummodules gebruiken. Hoewel de efficiëntie van laatstgenoemde lager is dan die van monokristallijne elementen, worden hun prestaties niet zo sterk beïnvloed door oppervlaktevervuiling, lage bewolking of de invalshoek van zonlicht.

Het is niet moeilijk om polykristallijne siliciummodules te onderscheiden van monokristallijne modules - de eerste hebben een aansteker blauwe tint met uitgesproken "ijzige" patronen op het oppervlak. Bovendien kan het type fotovoltaïsche platen worden bepaald aan de hand van hun vorm: een enkel kristal heeft afgeronde randen, terwijl zijn naaste concurrent (polykristal) een uitgesproken rechthoek is.

Wat betreft amorfe siliciumbatterijen zijn ze zelfs nog minder afhankelijk weersomstandigheden en door hun flexibiliteit lopen ze vrijwel geen risico op beschadiging tijdens de montage. Het gebruik ervan voor eigen doeleinden is echter beperkt vanwege de vrij lage vermogensdichtheid per 1 vierkante meter oppervlakte, en vanwege de hoge kosten.

Siliciumzonnecellen zijn de meest voorkomende klasse elektrische fotoplaten en worden daarom het vaakst gebruikt om zelfgemaakte apparaten te maken.

De opkomst van fotovoltaïsche filmmodules is zowel te danken aan de noodzaak om de kosten van zonnepanelen te verlagen als aan de noodzaak om productievere en duurzamere systemen te krijgen. Tegenwoordig beheerst de industrie de productie van dunne zonnepanelen op basis van:

• cadmiumtelluride met een rendement tot 12% en kosten van 1 W is 20-30% lager dan dat van enkele kristallen;
• koper en indiumselenide - efficiëntie 15-20%;
• polymeerverbindingen - dikte tot 100 nm, met efficiëntie - tot 6%.

Het is nog te vroeg om te praten over de mogelijkheid om filmmodules te gebruiken om met je eigen handen een elektrisch zonnestation te bouwen. Ondanks de betaalbare kosten houden slechts enkele bedrijven zich bezig met de productie van telluride-cadmium-, polymeer- en koper-indium-fotocellen.

Dergelijke voordelen van filmfotocellen als hoog rendement en mechanische sterkte stellen ons in staat met het volste vertrouwen te zeggen dat zij de toekomst van zonne-energie zijn

Hoewel je batterijen kunt vinden die zijn gemaakt met behulp van filmtechnologie, worden ze voor het grootste deel in de vorm gepresenteerd Afgemaakte producten. Wij zijn ook geïnteresseerd in individuele modules waaruit u een goedkoop, zelfgemaakt zonnepaneel kunt bouwen; deze zijn nog steeds schaars op de markt.

Samenvatting van Zonne-efficiëntie elementen die door de industrie worden geproduceerd, worden in de tabel weergegeven.

Tabel: Rendement van moderne zonnepanelen

Waar kan ik fotocellen krijgen en kunnen deze door iets anders worden vervangen?

Monokristallijne of polykristallijne wafers kopen die geschikt zijn voor de montage van een zonnepaneel is tegenwoordig geen probleem. Het probleem is dat het juist het idee is zelfgemaakte generator gratis elektriciteit impliceert een resultaat dat veel goedkoper zal zijn dan de fabriekstegenhanger. Als u ter plekke fotovoltaïsche modules koopt, kunt u niet veel besparen.

Op buitenlandse handelsvloeren worden zonnecellen gepresenteerd een breed scala- u kunt zowel een enkel product als een set kopen met alles wat nodig is voor het monteren en aansluiten van een zonnebatterij

Voor een redelijke prijs zijn zonnecellen te vinden op buitenlandse marktplaatsen, zoals eBay of AliExpress.. Daar worden ze gepresenteerd in een breed assortiment en tegen zeer betaalbare prijzen. Voor ons project zijn bijvoorbeeld gangbare polykristallijne platen van 3x6 inch geschikt. Onder ideale omstandigheden kunnen ze een elektrische stroom genereren met een spanning van 0,5 V en een vermogen tot 3 A, dat wil zeggen 1,5 W elektrisch vermogen.

Als je graag zoveel mogelijk wilt besparen of proberen eigen krachten, dan is het niet nodig om meteen goede, hele modules te kopen - je kunt rondkomen met ondermaatse modules. Allemaal op dezelfde eBay of AliExpress kun je sets platen vinden met kleine scheurtjes, afgebroken hoeken en andere defecten - de zogenaamde "B"-klasse producten. Op specificaties ah fotocellen, externe schade heeft geen invloed, wat niet gezegd kan worden over de prijs - defecte onderdelen kunnen 2-3 keer goedkoper worden gekocht dan die met een presentatie. Daarom is het rationeel om ze te gebruiken om de technologie op hun eerste zonnepaneel te testen.

Bij het kiezen van foto-elektronische modules ziet u elementen verschillende types en maat. Denk niet dat hoe groter hun oppervlak, hoe hoger de spanning die ze produceren. Dit is fout. Elementen van hetzelfde type genereren dezelfde spanning, ongeacht hun grootte. Wat kan niet gezegd worden over de kracht van de stroming - hier is de omvang cruciaal.

Hoewel het mogelijk is om een ​​verouderde componentbasis als fotocellen te gebruiken, hebben de geopende diodes en transistors een te lage spanning en stroomsterkte - er zullen duizenden van dergelijke apparaten nodig zijn

Ik wil je meteen waarschuwen dat het geen zin heeft om tussen verschillende geïmproviseerde elektronische apparaten naar een analoog te zoeken. Ja, je kunt een werkende foto-elektronische module krijgen van krachtige diodes of transistors uit een oude radio of tv. En maak zelfs een batterij door verschillende van deze elementen in een ketting met elkaar te verbinden. Met zo'n "zonnepaneel" zal het echter niet mogelijk zijn om iets krachtigers dan een rekenmachine of een LED-zaklamp van stroom te voorzien vanwege de te zwakke technische kenmerken van een enkele module.

Het principe van het berekenen van het batterijvermogen

Voor berekening benodigde kracht zelfgemaakte elektrische zonnestelsel, moet u het maandelijkse elektriciteitsverbruik weten. Het is het gemakkelijkst om deze parameter te bepalen: de hoeveelheid verbruikte elektriciteit in kilowattuur kan op de meter worden bekeken of worden achterhaald door te kijken naar de rekeningen die het energieverkoopbedrijf regelmatig verzendt. Dus als de kosten bijvoorbeeld 200 kWh bedragen, dan zou de zonnebatterij ongeveer 7 kWh elektriciteit per dag moeten opwekken.

Bij berekeningen moet er rekening mee worden gehouden dat zonnepanelen alleen overdag elektriciteit opwekken en dat hun prestaties afhankelijk zijn van zowel de hoek van de zon boven de horizon als de weersomstandigheden. Gemiddeld wordt tussen 09.00 uur en 16.00 uur tot 70% van de totale hoeveelheid energie opgewekt, en bij zelfs maar een lichte bewolking of nevel daalt het vermogen van de panelen 2 à 3 keer. Als de lucht bedekt is met stevige wolken, kun je op zijn best 5-7% van de maximale capaciteit van het zonnestelsel krijgen.

Volgens de energie-efficiëntiegrafiek van de zonnebatterij is te zien dat het grootste deel van de opgewekte energie in de periode van 9 tot 16 uur daalt.

Gegeven al het bovenstaande kan worden berekend dat om onder ideale omstandigheden 7 kWh energie te produceren, je een reeks panelen nodig hebt met een vermogen van minimaal 1 kW. Als we rekening houden met de productiviteitsdaling die gepaard gaat met een verandering in de invalshoek van de stralen, weersfactoren en verliezen in batterijen en energieconverters, dan moet dit cijfer met minstens 50-70 procent worden verhoogd. Als we rekening houden met de bovenste indicator, dan is voor dit voorbeeld een zonnepaneel met een vermogen van 1,7 kW nodig.

Verdere berekening hangt af van welke fotocellen zullen worden gebruikt. Neem bijvoorbeeld de eerder genoemde 3˝×6˝ polykristallijne cellen (oppervlakte 0,0046 m²) met een spanning van 5 V en een stroomsterkte tot 3 A. Om een ​​reeks fotovoltaïsche cellen te verzamelen met een uitgangsspanning van 12 V en een stroom van 1.700 W / 12 V = 141 A, je moet 24 elementen op een rij aansluiten (met een seriële verbinding kun je de spanning optellen) en 141 A / 3 A = 47 van dergelijke rijen gebruiken (1.128 platen) . Het oppervlak van de batterij met de meest dichte ligging zal 1.128 x 0,0046 = 5,2 vierkante meter zijn. M

Om zonne-energie op te slaan en om te zetten in de gebruikelijke 220 volt, heb je een reeks batterijen, een laadregelaar en een step-up-omvormer nodig

Om elektriciteit te accumuleren worden batterijen met een spanning van 12 V, 24 V of 48 V gebruikt, en hun capaciteit moet voldoende zijn om dezelfde 7 kWh aan energie te huisvesten. Als we de gewone 12 volt loodaccu’s nemen (verre van de meest de beste optie), dan moet hun capaciteit minimaal 7.000 Wh / 12 V = 583 Ah zijn, dat wil zeggen drie grote accu's van elk 200 Ah. Houd er rekening mee dat de efficiëntie van batterijen niet meer dan 80% bedraagt, en ook dat wanneer de spanning door een omvormer wordt omgezet naar 220 V, 15 tot 20% energie verloren gaat. Daarom moet u minstens één extra batterij van dezelfde batterij kopen om alle verliezen te compenseren.

Op de vraag naar de mogelijkheid om elektrische zonnepanelen te gebruiken voor verwarming

Zoals u misschien al heeft opgemerkt, wordt de uitdrukking "zonnebatterij" of "zonnepaneel" voortdurend genoemd in de context van een elektrisch apparaat. Dit is niet toevallig gebeurd, aangezien andere zonnepanelen of batterijen – geocollectoren – vaak op dezelfde manier worden genoemd.

Meerdere zonnecollectoren kunnen een huis opleveren heet water en zal een deel van de verwarmingskosten dragen

Het vermogen om de energie van zonnestraling direct om te zetten in warmte kan de productiviteit van dergelijke installaties aanzienlijk verhogen. Moderne geocollectoren met een selectieve coating van vacuümbuizen hebben dus een rendement van 70-80% en kunnen zowel in warmwatervoorzieningssystemen als voor ruimteverwarming worden gebruikt.

Het ontwerp van de vacuümbuis-zonnecollector minimaliseert de warmteoverdracht naar buiten

Terugkomend op de vraag of een elektrisch zonnepaneel voor stroomvoorziening kan worden gebruikt verwarmingstoestellen Laten we eens kijken hoeveel warmte er bijvoorbeeld nodig is voor een huis van 70 vierkante meter. meter. Gebaseerd op standaardaanbevelingen van 100 W warmte per vierkante meter. m van de oppervlakte van de kamer krijgen we de kosten van 7 kW energie per uur, of ongeveer 70 kWh per dag (verwarmingsapparaten zullen immers niet altijd ingeschakeld zijn).

Dat wil zeggen, 10 zelfgemaakte batterijen met een totale oppervlakte van 52 m². Stel je eens een gevaarte voor van pakweg 4 meter breed en ruim 13 meter lang, plus een blok 12 volt accu's met een totale capaciteit van 7200 ampère-uur? Een dergelijk systeem zal niet eens in staat zijn om zelfvoorzienend te worden voordat de levensduur van de batterij is uitgeput. Zoals u kunt zien, is het nog te vroeg om te praten over de wenselijkheid van het gebruik van zonnepanelen voor verwarmingsdoeleinden.

Een plaats kiezen voor het installeren van een elektrisch zonnepaneel

Het is noodzakelijk om in de ontwerpfase een plaats te kiezen waar het zonnepaneel zal worden geïnstalleerd. Dit kan een dakhelling op het zuiden zijn, of een open ruimte buitenwijk. Dit laatste verdient uiteraard om verschillende redenen de voorkeur:

• het onderaan geïnstalleerde zonnepaneel is gemakkelijker te onderhouden;
• op de grond is het gemakkelijker om het roterende apparaat te monteren;
• extra belasting op het dak en de schade ervan tijdens de installatie van het zonnesysteem zijn uitgesloten.

De installatieplaats van het elektrische paneel moet overdag open zijn voor zonlicht, dus er mogen geen bomen of gebouwen in de buurt zijn waarvan de schaduw op het oppervlak zou kunnen vallen.

Houd bij het kiezen van een plaats voor het installeren van een zonnesysteem rekening met de mogelijkheid dat zonnepanelen door omringende objecten in de schaduw komen.

De tweede omstandigheid, die ons dwingt om naar een dergelijke locatie te zoeken voordat de zonnebatterij wordt gemonteerd, houdt verband met het bepalen van de afmetingen van het paneel. Door het apparaat met onze eigen handen in elkaar te zetten, kunnen we vrij flexibel zijn bij het kiezen van de afmetingen. Het resultaat is dat u een installatie krijgt die perfect in de buitenkant past.

Laten we beginnen met het maken van een zonnebatterij met onze eigen handen

Nadat u alle noodzakelijke berekeningen heeft gemaakt en een plaats heeft gekozen voor het installeren van een zonnebatterij, kunt u beginnen met de productie ervan.

Wat nodig is op het werk

Naast de aangeschafte zonnecellen heeft u bij het bouwen van een elektrisch zonnepaneel de volgende materialen nodig:

• koperdraad;
• soldeer;
• speciale banden voor het aansluiten van de uitgangen van fotocellen;
• Schottky-diodes, ontworpen voor de maximale stroom van één cel;
• soldeer;
• houten latten of aluminium hoeken;
• multiplex of OSB;
• Vezelplaat of ander diëlektrisch plaatmateriaal;
• plexiglas (u kunt polycarbonaat, antireflecterend ultrahelder glas of IR-absorberend vensterglas gebruiken met een dikte van minimaal 4 mm);
• siliconenkit;
• zelftappende schroeven;
• antibacteriële impregnatie voor hout;
• Olieverf.

Wanneer u glas voor een zonnepaneel kiest, moet u IR-absorberende kwaliteiten kiezen met maximale lichttransmissie en minimale lichtreflectie.

Om te werken heb je deze eenvoudige tool nodig:

• soldeerbout;
• ijzerzaag of decoupeerzaag;
• een set schroevendraaiers of een schroevendraaier;
• verf kwasten.

Als er een extra beugel of draaibare steun onder het zonnepaneel wordt gebouwd, moet de lijst met materialen en gereedschappen dienovereenkomstig worden aangevuld houten balk of metalen hoeken, stalen staaf, lasapparaat enz. Wanneer de SB op de grond wordt geïnstalleerd, kan de locatie worden gebetonneerd of betegeld.

Instructies voor de voortgang van het werk

Beschouw als voorbeeld het proces van het bouwen van een elektrisch zonnestelsel uit de bovengenoemde 3x6 zonnecellen met een spanning van 0,5 V en een stroomsterkte tot 3A. Om een ​​batterij van 12 volt op te laden, is het noodzakelijk dat onze batterij minimaal 18 V "afgeeft", dat wil zeggen dat er 36 platen nodig zijn. De montage moet in fasen worden uitgevoerd, anders kunnen fouten in het werk niet worden vermeden. Er moet aan worden herinnerd dat eventuele wijzigingen, evenals overmatige manipulaties met fotocellen, deze kunnen beschadigen - deze apparaten worden gekenmerkt door verhoogde kwetsbaarheid.

Om een ​​volwaardige zonnebatterij te maken, heb je enkele tientallen fotocellen nodig.

Productie van behuizingen

De behuizing van de zonnebatterij is een platte doos, aan de ene kant gesloten met multiplex en aan de andere kant - Helder glas. Voor de vervaardiging van het frame kunt u zowel aluminium hoeken als houten latten gebruiken. De tweede optie is gemakkelijker om mee te werken, dus voor de vervaardiging van uw eerste paneel raden we u aan deze te kiezen.

Wanneer u begint met het bouwen van een zonnepaneel, maak dan een kleine tekening - dit zal in de toekomst tijd helpen besparen en fouten met afmetingen voorkomen

Van de rails met een doorsnede van 20x20 mm wordt een rechthoekig frame met buitenafmetingen van 118x58 cm samengesteld, versterkt met één dwarsbalk.

De behuizing van de zonnebatterij is een houten schild met zijkanten van niet meer dan 2 cm hoog - in dit geval zullen ze de fotocellen niet bedekken

In de onderste uiteinden van het lichaam, evenals in de afstandsbalk, boren ze ventilatie apparaten. Ze zullen de interne holte communiceren met de atmosfeer, zodat het glas niet beslaat binnen. Daarna wordt uit de plexiglasplaat een rechthoek gesneden, overeenkomend met de buitenafmetingen van het frame.

Gaten in de rails worden gebruikt voor ventilatie innerlijke ruimte panelen

De achterkant van de doos is genaaid met multiplex of OSB. Het lichaam is behandeld met een antisepticum en beschilderd met olieverf.

Beschermen houten doos tegen atmosferische invloeden is het beschilderd met olieverf

Afhankelijk van de grootte van de interne holtes van het lichaam worden 2 substraten voor fotocellen uitgesneden. Het gebruik ervan tijdens de installatie van platen maakt het werk niet alleen gemakkelijker, maar vermindert ook het risico op schade aan breekbaar glas. Voor substraten kunt u elk dicht materiaal gebruiken: vezelplaat, textoliet, enz. Het belangrijkste is dat het geen elektrische stroom geleidt en goed bestand is tegen hitte.

Elk geschikt diëlektricum kan worden gebruikt als substraat voor fotocellen, bijvoorbeeld geperforeerde vezelplaat

Plaatmontage

De montage van de platen begint met het uitpakken. Vaak worden ze voor de veiligheid van fotocellen in een stapel verzameld en gevuld met paraffine. In dit geval worden de producten ondergedompeld in een bak met water en verwarmd in een waterbad. Nadat de paraffine is gesmolten, moeten de platen van elkaar worden gescheiden en goed worden gedroogd.

Het verwijderen van was uit het platenpakket kan het beste in een waterbad gebeuren. De in de figuur getoonde methode heeft zich bewezen op de beste manier- tijdens het koken beginnen de platen te trillen en raken ze elkaar

De fotocellen zijn zo op het substraat geplaatst dat hun draden in de goede richting wijzen. In ons geval zijn alle 36 platen in serie geschakeld - hierdoor kunnen we de benodigde 18 V "verkrijgen" Voor een gemakkelijke installatie moeten 6 platen worden gesoldeerd, waardoor 6 afzonderlijke kettingen ontstaan.

Vóór het solderen worden de fotocellen in kettingen van de vereiste lengte gelegd.

Als u het principe van het vormen van zonnepanelen kent, kunt u eenvoudig de vereiste spanning en stroomsterkte selecteren. Alles is heel eenvoudig: eerst wordt een groep in serie geschakelde platen gemonteerd, die de gewenste spanning opleveren. Daarna worden de afzonderlijke blokken parallel verbonden - in dit geval wordt hun huidige sterkte opgeteld. U kunt dus een paneel van elk vermogen krijgen.

Op de geleidende paden van de fotocellen wordt soldeer aangebracht en met een soldeerbout met laag vermogen worden de onderdelen met elkaar verbonden.

Wanneer u goedkopere fotovoltaïsche cellen zonder kabels koopt, moet u voorbereid zijn op het moeizame werk van het solderen van geleiders

Nadat alle zes groepen zijn verzameld, moet een druppel siliconenkit op het midden van elke plaat worden aangebracht. Vervolgens worden de fotocelstrengen uitgevouwen en zorgvuldig op het substraat gelijmd.

Gebruik siliconenkit of rubberlijm om de fotocellen op de ondergrond te bevestigen.

Aan de positieve pool van elke ketting is een Schottky-diode gesoldeerd - deze beschermt de batterij tegen ontlading via het paneel 's nachts of tijdens zware bewolking. Met behulp van een speciale bus of kopervlechtwerk worden individuele blokken tot één circuit verbonden.

In het elektrisch aansluitschema zijn de elementen van het zonnepaneel omcirkeld met een stippellijn

Bij een seriële aansluiting moet de positieve uitgang worden aangesloten op het negatieve contact, en bij een parallelle aansluiting op het gelijknamige contact.

Platen in de carrosserie installeren

De op de ondergrond gemonteerde fotocellen worden in de kast geplaatst en met zelftappende schroeven op het triplex bevestigd. Afzonderlijke delen van de zonnebatterij zijn met elkaar verbonden door een koperen geleider. Het kan door een van de ventilatiegaten in de dwarsbalk worden gevoerd, zodat er geen interferentie is bij het plaatsen van het glas.

Aan de "plus" en "min" wordt een meeraderige kabel gesoldeerd, die door een gat in de onderkant van de behuizing naar buiten wordt gebracht - dit is nodig om het paneel op de batterij aan te sluiten. Om schade aan de platen te voorkomen, is de kabel stevig aan het houten frame bevestigd.

Na het installeren van de platen worden alle scharnierende elementen bevestigd met hete lijm of kit.

Van bovenaf is de zonnebatterij bedekt met een plaat van plexiglas, die wordt bevestigd met hoeken of zelftappende schroeven. Om de fotocellen tegen vocht te beschermen, wordt tussen het frame en het glas een laag siliconenkit aangebracht. Hierop kan de montage als voltooid worden beschouwd: u kunt de zonnebatterij naar het dak brengen en aansluiten op consumenten.

Na het plaatsen en bevestigen van de glasafdekking is het zonnepaneel klaar voor gebruik.

De efficiëntie van de zonnebatterij hangt af van de oriëntatie op de zon: het maximale vermogen wordt bereikt wanneer de zonnestralen in een rechte hoek vallen. Om de productiviteit van de installatie te verhogen, is deze op een draaibaar frame geplaatst. Dit ontwerp is een houten of metalen frame gemonteerd op een draaibare horizontale as.

Voor maximale efficiëntie Het zonnepaneel moet direct op de zon gericht zijn. Deze taak kan het beste worden uitgevoerd door automatische installaties die zonnetrackers worden genoemd.

Om het frame te roteren en vast te zetten, kan het worden gebruikt als mechanische aandrijving (bijvoorbeeld kettingaandrijving), en een vasthoudstang met getrapte verstelling. De meest geavanceerde roterende apparaten zijn uitgerust met een rotatie-eenheid in het verticale vlak en een automatisch volgsysteem voor de zon. Dergelijke apparatuur kan worden samengesteld met behulp van stappenmotoren en een moderne microcontroller, zoals Arduino.

Thuis een zonnetracker bouwen is een uiterst moeilijke taak, dus meestal slagen vakmensen erin eenvoudig kader met schuin of vast frame

Het aansluiten van een zonnebatterij op een autonoom voedingssysteem moet gebeuren met behulp van een laadregelaar. Dit apparaat verdeelt niet alleen de elektrische energiestromen correct, maar voorkomt ook een diepe ontlading van de batterij, waardoor de levensduur ervan wordt verlengd. Alle verbindingen, inclusief de aansluiting van een 220 volt-omvormer, moeten worden gemaakt met koperdraden met een doorsnede van minimaal 3-4 vierkante meter. mm - dit voorkomt ohmse energieverliezen.

Dankzij de laadregelaar voor zonne-energie kan deze met maximale stroomopbrengst werken en worden de accu's beschermd tegen overmatige ontlading.

Ten slotte zou ik willen aanbevelen dat u de zonnebatterij niet alleen bewaakt met indicatoren en instrumentpijlen. Houd er rekening mee dat vuil glas de prestaties van de installatie met 50% of meer kan verminderen. Vergeet niet uit te voeren regelmatige schoonmaak, en een doe-het-zelf-installatie zal u terugbetalen met kilowatt volledig gratis en vooral milieuvriendelijke energie.

Video: doe-het-zelf montage van zonnepanelen

Tegenwoordig zijn er geen belemmeringen om met uw eigen handen een zonnepaneel te monteren. Er zijn geen problemen bij de aanschaf van fotocellen, noch bij de aanschaf van een controller of energieconverter. We hopen dat dit artikel je startpunt zal zijn op weg naar een autonome woning, en dat je eindelijk aan de slag gaat. Wij wachten op uw vragen, ideeën en suggesties met betrekking tot het ontwerp en de verbetering van zonnepanelen. Tot snel!

Gerelateerde berichten:

Geen gerelateerde vermeldingen gevonden.