Гелиоэнергетика – это настоящая находка для получения дешевой электроэнергии. Однако даже одна солнечная батарея стоит достаточно дорого, а для того чтобы организовать эффективную систему их нужно немалое количество. Поэтому многие решаются собрать солнечную батарею своими руками. Для этого нужно уметь немного паять, так как все элементы системы собираются в дорожки, а потом крепятся на основание.

Основная и довольно сложная задача – найти и купить фотоэлектрические преобразователи. Они представляют собой кремниевые пластины, которые преобразовывают солнечную энергию в электричество. Фотоэлементы делятся на два типа: монокристаллические и поликристаллические. Первые более эффективны и отличаются высоким КПД – 20-25%, а вторые всего до 20%. Поликристаллические фотоэлементы ярко синие и менее дорогостоящие. А моно- можно отличить по форме – она не квадратная, а восьмиугольная, и цена на них выше.

Если паять получается не очень хорошо, то для подключения солнечной батареи своими руками рекомендуется приобретать готовые фотоэлементы с проводниками. Если же присутствует уверенность, что припаять элементы получится самостоятельно, не повредив преобразователь, можно приобрести набор, в котором проводники приложены отдельно.

Самостоятельно вырастить кристаллы для фотоэлементов — довольно специфическая работа, и сделать её практически нереально в домашних условиях. Поэтому фотоэлементы лучше покупать готовые.

Как выбрать и где приобрести преобразователи

Дешевле будет приобрести фотоэлементы на китайских интернет-площадках, хоть, конечно же, там зачатую продаются заводские детали, имеющие брак. Для старта и это неплохо, тем более, что цена у них ниже. А после того, как придет опыт в сборке батарей, можно брать более качественные детали с завода.

Некоторые продавцы продают преобразователи все скопом запаянные в воск, дабы во время транспортировки они не повредились, ведь кремниевые пластины хрупкие, как хрусталь. Очищение их от воска – весьма трудоёмкое занятие. Для начала необходимо погрузить их в горячую воду и после того, как воск расплавится, очень осторожно разделить их. После нужно опустить каждый фотоэлемент в мыльный раствор, а потом в чистую горячую воду. И так, пока воск не отстанет от пластин полностью. Потом нужно разложить их сушиться на махровом полотенце. В общем, это лишние хлопоты, так что лучше покупать пластины без воска.

На проверенных китайских площадках Ebay и Alibaba приобретать фотоэлементы для установки солнечных батарей своими руками надёжно. Для покупки нужно зарегистрироваться и вписать в поисковую строку нужный запрос. На экран выведется несколько предложений.

Выбирать нужно не только из тех соображений, что понравился именно этот товар – необходимо обязательно обращать внимание на отзывы и рейтинг продавца. Если нет желания переплатить за товар вдвое из-за платной доставки, нужно посмотреть, есть ли у выбранного товара опция «бесплатная доставка». Если нет – это неподходящий вариант, так как это — чересчур затратное дело.

Деньги за товар нужно перечислить сразу. Продавцу они попадут только после подтверждения о получении товара покупателем. Платить можно прямо платежной картой или через промежуточные сервисы – всё зависит от степени доверия к таким торговым интернет-ресурсам. Возвратить товар тоже можно, но лучше сразу отовариваться у продавца с хорошей репутацией, дабы избежать тяжб по поводу возврата. Посылка может идти и месяц, и полтора – это уже во власти почты.

Пайка и сборка панелей

Сборку солнечных панелей своими руками можно разделить на три этапа:

1. Изготовление каркаса;
2. Пайка фотоэлектрических преобразователей;
3. Установка их в каркас и герметизация.

Каркас можно сбить из деревянных планок или сварить из алюминиевых уголков. Так или иначе, его габариты, форма и выбор материалов для изготовления напрямую зависят от того, как он будет монтироваться.

Необходимые материалы и инструменты

Для сборки солнечной батареи понадобятся следующие материалы:

• алюминиевый или стальной уголок сечением 25х25;
• болты 5х10 мм – 8 шт;
• гайки 5 мм – 8 шт;
• стекло или поликарбонат 5-6 мм;
• клей – герметик Sylgard 184;
• клей – герметик Ceresit CS 15;
• поликристаллические преобразователи;
• флюс фломастер (смесь канифоли и спирта);
• серебряная лента для подключения к панелям;
• лента для шины;
• тонкий припой;
• поролон – 3 см, опилки или стружка;
• плотная полиэтиленовая пленка 10 мкм.

Инструменты, которые понадобятся для сборки:

• напильник;
• ножовка по металлу с полотном 18;
• дрель, сверла на 5 и 6 мм;
• ключи рожковые;
• паяльник.

Этапы сборки

Сборка состоит из нескольких этапов:

1. Для начала нужно определиться с размерами рамы каркаса. Они будут зависеть от габаритов самих панелей и их количества. При расположении солнечных батарей на крыше, панели могут полностью покрыть скат или занять небольшую его часть – тут нет определенных правил, поэтому какая ширина и длина будет у рамы, выбирает сам сборщик.
2. Сверху каркаса необходимо установить стекло для того чтобы защитить фотоэлементы от разрушения. Закрепить его можно тонким слоем силиконового герметика, а вот эпоксидную смолу для этих целей лучше не использовать, так как снять стекло в случае необходимости проведения ремонтных работ и не повредить панели будет крайне сложно.
3. При подключении солнечных батарей к сети схему лучше выбрать смешанную, так как она оптимальна. Собранные панели укладываются в ранее подготовленный каркас. На этом этапе важно не перепутать тыльную сторону панели с лицевой.
4. Чтобы защитить заднюю часть батареи во время сборки, можно сделать поролоновый мат и обернуть его в полиэтиленовую пленку. Также подойдут опилки или стружка, но главное, чтоб их частицы не остались на элементах.
5. После этого нужно убрать пузырьки воздуха, которые образуются между фотоэлементами и стеклом, так как их присутствие помешает эффективной работе батареи. Для этого на панели нужно уложить груз, а на мягкий мат твердый лист фанеры. Таким образом, фотоэлементы оказываются зажатыми и так их нужно оставить на полсуток. Потом груз убирается, а фанера и мат снимаются. Монтировать батарею после этого пока рано, надо чтоб герметик полностью схватился.
6. Последний этап – это изготовление задней стенки батареи из ДСП или ДВП с подложкой – это предотвратит деформацию панелей.

Возможные места установки

В качестве места установки можно предложить несколько различных вариантов:

1. Если решено осуществить монтаж солнечных батарей на крыше, то её уклон должен быть не больше 40 градусов. Такой вариант предполагает использование профилей в качестве несущей конструкции для солнечной батареи. Если же уклон кровли от 30-40 градусов, можно поставить солнечные панели без кронштейна.
2. Для установки солнечной батареи на плоской крыше, придется изготовить каркас со специальной наклонной подставкой, так как конструкция должна находиться под уклоном к крыше дома.
3. На стене установка солнечных батарей осуществляется довольно редко. В этом случае, как и в других, понадобится стальной наклонный каркас, который обеспечит расположение батареи под уклоном.
4. Если в зимнюю пору для местности характерны обильные осадки, то установку можно расположить на земле. Для этого понадобится опереть её на специальную штангу.
5. Батарею можно разместить на крыше балкона или лоджии, в случае если это верхний этаж частного дома или квартира находится на последнем этаже. Если инсоляция позволяет, то установить солнечную панель можно и на внешней стороне балкона.

Схемы подключения системы

Схема подключения солнечных батарей состоит из нескольких устройств:

1. Солнечная панель , которая будет аккумулировать свет, и преобразовывать его в электричество.
2. Контроллер , который будет отслеживать уровень заряда в устройстве. Когда аккумуляторы заряжены, это приспособление автоматически отключает зарядку, а когда уровень заряда упадет, контроллер снова заработает.
3. Аккумулятор , который нужен для сбора сгенерированной энергии.
4. Инвертор – это устройство создает нужное напряжение для сети, получая из аккумулятора электроэнергию и преобразовывая её в 220 В.

Между всеми участниками сети должны быть обязательно установлены предохранители, дабы избежать короткого замыкания и поломки одного из устройств.

Если планируется использовать одну солнечную панель, то здесь всё понятно.

При установке же двух и более для начала необходимо выбрать одну из следующих схем подключения солнечных батарей загородного дома или квартиры:

• Параллельная. Такой способ укладки панелей происходит посредством соединения одноименных клемм. Напряжение при этом не меняется и остается на том же уровне.
• Последовательная. В такой схеме плюс одного из фотоэлементов подключается к минусу другого. Осуществить такое соединение достаточно просто, однако на выходе получится 24 В.
• Смешанная. Такая система состоит из нескольких групп. Элементы внутри группы соединяются параллельно, а крайние панели групп объединяются между собой последовательно.

Последняя параллельно-последовательная схема подключения солнечных батарей является оптимальной для того, чтобы сэкономить на приобретении контроллера, поскольку мощное устройство для такой схемы не понадобится. В такой системе создается баланс между высокими напряжениями, которые возникают при последовательном соединении и большими токами параллельной схемы.

Монтаж конструкции

Первостепенно надо определиться с местом установки – или прямо на крыше, или с использованием в качестве подставки каркаса из специальных ферм. Как крепить гибкую солнечную батарею на крышу? Её нужно закрепить болтами к профилям, что и место сэкономит и имеет эстетически привлекательный вид.

Если же решено установить панели на фермы, то необходимо:

1. Приобрести фермы. Так как они продаются в виде уголков, их потребуется самостоятельно собрать.
2. Соединить элементы каркаса болтами.
3. Определится с местом установки панелей.
4. Крепление солнечной батареи к ферме происходит посредством болтового соединения. Это следует выполнять тщательно, чтобы любые погодные условия не могли повлиять на прочность конструкции.
5. Последний этап – это подсоединение всех участников в сеть: батареи, аккумулятора, контроллера и инвертора.

Как избежать распространенных ошибок

При сборке и монтаже обратите внимание на следующие нюансы:

1. Не нужно осуществлять сборку на каркасе с задней стенкой из брусьев, так как дерево может разбухнуть и конструкция деформируется. Кроме того, брус очень утяжеляет её.
2. Нельзя использовать в качестве крышки оргстекло, так как оно перегревается и за счёт этого контакты между панелями приходят в негодность, а сама система может разгерметизироваться.
3. Соединительные клеммы – не лучший вариант объединения панелей друг с другом, так как в случае ремонта их невозможно будет разъединить — лучше пользоваться специально предназначенными для этого коннекторами.

1. Панели необходимо тщательно очищать от снега, грязи и пыли, так как это существенно снижает поглощение солнечной энергии устройством.
2. Пышные кроны высоких деревьев, которые препятствуют попаданию солнечных лучей на батарею, придется проредить. Если дом находится в тени других построек, то установка солнечных панелей целесообразна разве что только поликристаллических, и то эффективность будет снижена.
3. Прежде чем приниматься за сборку панелей, нужно произвести небольшой расчёт. Для начала нужно проанализировать, сколько киловатт нужно получить из системы в день. Одна панель способна выработать 0,12 кВт, так что может быть, что при небольшом потреблении их установка окупится лет через 50, поэтому она не целесообразна. В зависимости от требуемой средней дневной нормы и подбирается количество панелей.
4. При монтаже солнечных батарей своими руками, панели лучше ориентировать на юг, так как в солнечные часы с этой стороны поступает максимальное количество солнечной энергии.

Видео

Смотрите в нашем видео подробную инструкцию по сборке солнечной батареи.

Альтернативный источник энергии на базе солнечных батарей – отличный вариант для организации независимого энергоснабжения. Он обеспечит высокую энергетическую эффективность не только в знойные деньки, но и в пасмурную погоду. Было бы неплохо иметь такое устройство у себя дома, не так ли?

Для этого нужно лишь грамотно подобрать технические компоненты и произвести монтаж. Сделать это может каждый, зная схемы и способы подключения солнечных батарей. Мы расскажем, как сооружается производительная система, перерабатывающая “зеленую энергию” в электричество, необходимое для питания бытового оборудования.

Кроме того, вы узнаете, как выбрать место для установки гелиопанелей и как совместить их со стационарной электросетью. Полезные советы и важные рекомендации окажут действенную помощь домашним мастерам. Для упрощения восприятия приведены тематические фотографии, схемы и видеоролики.

Планируя выполнить подключение солнечных панелей собственноручно, необходимо иметь представление, из каких элементов состоит система.

Солнечные панели состоят из комплекта , основное предназначение которых – преобразовывать солнечную энергию в электрическую. Сила тока системы зависит от интенсивности света: чем ярче излучения, тем больший ток генерируется.

Помимо солнечного модуля в устройство такой электростанции входят фотоэлектрические преобразователи – контроллер и инвертор, а также подключенные к ним аккумуляторы

Основными конструктивными элементами системы выступают:

• Солнечная батарея – преобразует солнечный свет в электрическую энергию.
• Аккумулятор – химический источник тока, который накапливает сгенерированную электроэнергию.
• Контроллер заряда – следит за напряжением аккумуляторов.
• Инвертор , преобразующий постоянное электрическое напряжение аккумуляторной батареи в переменное 220В, которое необходимо для функционирования системы освещения и работы бытовой техники.
• Предохранители , устанавливаемые между всеми элементами системы и защищающие систему от короткого замыкания.
• Комплект коннекторов стандарта МС4 .

Помимо основного предназначения контроллера – следить за напряжением аккумуляторов, устройство по мере необходимости отключает те или иные элементы. Если показатель на клеммах аккумулятора в дневное время достигает отметки в 14 Вольт, что указывает на их перезарядку, контроллер прерывает зарядку.

В ночной период, когда показатель напряжения аккумуляторов достигает предельно низкой отметки в 11 Вольт, контроллер останавливает работу электростанции.

Где лучше установить панели?

Первое, что необходимо сделать перед тем, как установить и подключить солнечную батарею – определиться с местом размещения агрегата.

Подключение разнонаправленных элементов

Применяя последовательную схему монтажа солнечных батарей, чтобы не снизить эффективность работы устройств, все панели общей цепи следует размещать под одним углом и на одной плоскости.

Если же панели будут располагаться в различных плоскостях, это может привести к тому, что ближняя или более освещенная станет работать мощнее расположенных чуть дальше.

Это значит, что ближняя панель будет генерировать электричество, часть которого будет отходить для нагрева дальних панелей. И причина кроется в том, что ток течет по пути наименьшего сопротивления. Чтобы минимизировать потери, для каждой панели лучше задействовать отдельный контроллер.

Основные требования при задействовании контроллера – мощность подключаемых панелей свыше 1 кВт и удаленность между батареями на достаточно большое расстояние

Решить вопрос можно и путем установки отсекающих диодов. Их размещают внутри между пластинами. Благодаря этому, выдавая максимальный показатель мощности, пластины не перегреваются.

Немаловажное значение имеет и падение напряжения в соединениях, а также самих проводах низковольтной части системы.

Таблица несоответствия передаваемой мощности сечению провода, красным указывающая параметры, при которых возникает риск сильного пожароопасного нагрева

В качестве примера может служить тот факт, что на метровый отрезок кабеля сечением 4 мм 2 при прохождении тока показателем 80А (напряжение 12 В) значения падают на 3,19%, что составляет 30,6 Вт. При задействовании скруток падение напряжения может варьироваться в пределах от 0,1 до 0,3 В.

Совмещение гелиоэнергии и стационарной сети

Планируя использовать электроэнергию от солнца параллельно с обустроенной централизованной стационарной сетью, схему подключения делают несколько иной. И основная причина такого решения в том, что у частного потребителя нет возможности «сбрасывать» оставшуюся энергию.

А это может спровоцировать перепады напряжения длительностью до одной секунды.

При совмещении солнечной электроэнергии со стационарной централизованной сетью руководствуются все тем же правилом: чем больше источников подключается, тем сложнее становится схема

Согласно выше приведенной схеме, напряжение от гелиополя первым делом направляется в сторону АКБ, а уже оттуда и передается на нагрузку.

Проектируя такой вариант монтажа в расчет стоит брать два вида нагрузки:

• не резервируемая – свет в доме, бытовая техника и пр.;
• резервируемая – аварийное освещение, холодильник, электрический котел.

Учитывайте: чем больше емкость аккумулятора, тем больше проработают в автономном режиме резервируемые электроприборы.

Выбирая такой способ генерации энергии в сеть, будьте готовы к тому, что придется оформлять разрешение в местных энергосетях.

Несмотря на то, что вырабатывают напряжение, качество которого порой выше того, что в централизованной сети, местные энергосети не дают добро на то, чтобы электросчетчик вращался в обратную сторону.

По этой причине согласно схеме солнечные инверторы прекращают работу в момент пропадания напряжения в сети. А резервируемая нагрузка начинает «запитываться» от АКБ.

Выводы и полезное видео по теме

Видео #1. Пример сборки и монтажа системы заводского образца:

Видео #2. Как правильно установить панели:

Ничего сложного в процессе соединения нескольких панелей с другими элементами системы нет. Но для начинающего мастера процесс может стать затруднительным. Поэтому при отсутствии опыта в расчетах и навыков монтажа стоит обратиться к специалисту, владеющему необходимыми знаниями.

Хотите рассказать, как собирали собственную солнечную электростанцию для дачи или загородного дома? Возможно, вам известны тонкости процесса, не описанные в статье? Пишите, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке, задавайте вопросы, делитесь мнением и фото по теме статьи.

Автономные системы электроснабжения загородных объектов позволяют жить в комфорте даже вдалеке от централизованных коммуникаций. Нередко наряду с традиционными схемами используют альтернативные, основанные на использовании энергии солнца.

Чтобы гелиосистема функционировала правильно, необходима грамотно составленная схема подключения солнечных батарей. Потребуется комплект качественного оборудования, способный справляться с возложенными обязанностями.

Мы расскажем, как грамотно спланировать размещение компонентов мини-электростанции. Вы узнаете, как выбрать технические устройства для сборки системы и как их правильно подключить. С учетом наших советов вы сможете соорудить эффективно действующую установку.

Рассмотрим, как устроена и работает гелиосистема для загородного дома. Главное ее назначение – преобразовать энергию солнца в электричество 220 В, которое является основным источником питания для домашних электроприборов.

Основные части, из которых состоит СЭС:

1. Батареи (панели), преобразующие солнечное излучение в ток постоянного напряжения.
2. Контроллер, регулирующий заряд АКБ.
3. Блок аккумуляторных батарей.
4. Инвертор, преобразующий напряжение АКБ в 220 В.

Конструкция батареи продумана таким образом, что позволяет оборудованию функционировать в различных погодных условиях, при температуре от -35ºС до +80ºС.

Выходит, что правильно установленные будут работать с одинаковой производительностью и зимой, и летом, но при одном условии – в ясную погоду, когда солнце отдает максимальное количество тепла. В пасмурную эффективность работы резко снижается.

Эффективность СЭС в средних широтах велика, но не настолько, чтобы полностью обеспечивать электричеством большие дома. Чаще гелиосистема рассматривается как дополнительный или резервный источник электроэнергии

Вес одной батареи на 300 Вт равен 20 кг. Чаще всего панели монтируют на крышу, фасад или специальные стойки, установленные рядом с домом. Необходимые условия: разворот плоскости в сторону солнца и оптимальный наклон (в среднем 45° к поверхности земли), обеспечивающий перпендикулярное падение солнечных лучей.

При возможности устанавливают трекер, отслеживающий движение солнца и регулирующий положение панелей.

Верхняя плоскость батарей защищена закаленным противоударным стеклом, которое легко выдерживает удары града или тяжелые снежные наносы. Однако необходимо следить за целостностью покрытия, иначе поврежденные кремниевые пластины (фотоэлементы) перестанут работать

Контроллер выполняет насколько функций. Кроме основной – автоматической регулировки заряда АКБ, регулирует подачу энергии от солнечных батарей, предохраняя тем самым аккумулятор от полной разрядки.

При полном заряде контроллер автоматически отключает АКБ от системы. Современные устройства оборудованы панелью управления с дисплеем, показывающим напряжение батарей.

Для самодельных гелиосистем лучшим выбором являются гелевые аккумуляторы, отличающиеся сроком бесперебойного функционирования 10-12 лет. После 10-летней работы их емкость уменьшается примерно на 15-25 %. Это необслуживаемые и абсолютно безопасные устройства, не выделяющие вредных веществ.

Зимой или в пасмурную погоду панели также продолжают работать (если их регулярно очищать от снега), но выработка энергии снижается в 5-10 раз

Стоит знать, что бытовые электростанции способны обслуживать постоянно работающий холодильник, периодически запускаемый погружной насос, телевизор, систему освещения. Чтобы обеспечить энергией функционирование котла или даже микроволновки, потребуется более мощное и очень дорогое оборудование.

Простейшая схема солнечной электростанции, включающая главные составные элементы. Каждый из них выполняет свою функцию, без которой работа СЭС невозможна

Существуют и другие, более сложные , однако данное решение является универсальным и наиболее востребованным в быту.

Шаги подключения батарей к оборудованию СЭС

Подключение происходит поэтапно, обычно в следующем порядке: сначала соединяют контроллер с аккумулятором, затем контроллер с солнечными панелями, затем аккумулятор с инвертором, и уже в последнюю очередь делают разводку по потребителям.

Этап #1: подключение к аккумулятору

Аккумуляторы занимают в сети четко определенное место. Они подключены к солнечным панелям не напрямую, а через контроллер, который регулирует их загрузку/разгрузку. С другой стороны аккумуляторный блок подсоединяют к инвертору, преобразующему ток.

Таким образом, схема подключения к аккумулятору выглядит так:

• производим соединение аккумулятор/контроллер (затем контроллер/солнечные батареи);
• соединяем аккумулятор и инвертор.

Возможны и другие варианты подключения, но данный является оптимальным, так как сохраняет незатраченную энергию, а при необходимости отдает ее потребителям.

Существует два варианта приобретения аккумуляторов: в составе полностью готовой к установке солнечной электростанции или отдельно, по заданным параметрам. Недорогой китайский комплект стоит не более 2000 рублей

Если одного аккумулятора недостаточно, приобретают несколько батарей с одинаковыми характеристиками. Их устанавливают в одном месте и подключают последовательно.

Для удобства использования и обслуживания блоки устанавливают на металлическом стеллаже с полимерным покрытием.

Рассмотрим, как аккумулятор подключается к контроллеру и инвертору.

Галерея изображений

Следующий шаг – подключение контроллера к солнечным панелям, а аккумуляторного блока – к инвертору.

Этап #2: подключение к контроллеру

Рассмотрим вариант, который часто используют на практике владельцы загородных домов. Они заказывают недорогое оборудование производства КНР на одной из интернет-площадок.

Бюджетный контроллер с минимальным количеством настроек, оснащенный тремя парами клемм, способный обслужить блок солнечных батарей мощностью 150 Вт. Стоимость – 1300 рублей

Подключение происходит в следующем порядке:

• Сначала к контроллеру подключают блок аккумуляторных батарей. Это производится намеренно, чтобы проверить, как прибор выявит номинальное напряжение сети (стандартные значения – 12 В, 24 В). При соединении с АКБ используют первую пару клемм.
• Затем присоединяют непосредственно солнечные панели , используя прилагающиеся к ним провода, а у контроллера – вторую пару клемм.
• В последнюю очередь устанавливают оборудование для ночного освещени я – именно для этого и предназначена третья пара клемм. Кроме низковольтного освещения, которое действует исключительно после наступления темноты и запитывается от АКБ, другое оборудование использовать нельзя.

При любом виде подключения необходимо следить за полярностью.

Несоблюдение полярности приводит к мгновенной поломке контроллера, а также выходу из строя деталей солнечных панелей.

10 марта 2015 в 19:45

Мой личный опыт использования солнечных панелей без подключения к РЭС

• Энергия и элементы питания

В статье описывается самый обычный эксперимент с получением электрической энергии от солнца.

Предыстория

Захотел я переехать из города на природу. Требования были следующие:

• Недалеко от Киева, рассматривались участки до 30км
• Недалеко от родителей моих и супруги, которые остаются в Киеве
• Поменьше людей, побольше природы.

В результате было выбрано с. Зазимье, Броварского района. 10 километров до границы города. Удобно ехать домой на такси, если с машиной что-то не так. Был выбран участок, куплен. А потом местная энергокомпания «развела руками». Я был в шоке. Я рассчитывал решить вопрос максимум за 5K$, а получилось «как всегда». Таким образом я пришел к альтернативным источникам получения электроэнергии.

Первый опыт был интересным. Фундамент мы заливали с помощью генератора FIRMAN на 950Вт, небольшой бетономешалки (40л) и по выходным. Все это помещалось в Славуту. Был построен небольшой дом 18м2+чердак, на простом каркасе, в котором мы сейчас и обитаем время от времени. В основном в теплое время, конечно. Рядом в селе снимаем кусок дома на зимнее время. Речь и пойдет об электрификации этого дома.

Начало

Были куплены две солнечные панели китайского производства по 180Вт каждая. Был куплен контроллер ШИМ EPSOLAR на 20А. Два свинцово-кислотных аккумулятора по 100Ач достались по очень льготной цене и инвертор FORT FX55. Позднее мне еще подарили автомобильный преобразователь 12-220 на 300Вт. А до этого я еще купил на 150Вт без вентиляторный автомобильный преобразователь.

С оборудованием разобрались.

Вот снимок характеристик одной панели:

Вот то, что панели выдают на ХХ:

Фотография сразу после установки на крышу:

Быт, потребление

Живу я, сами понимаете, ИТ-жизнью. Убежденный фрилансер, периодически пытаюсь создать что-то большее чам самостоятельный фриланс. Кому интересно, можете зайти ко мне в гости

Все вышеописанное питает: Macbook Pro 2010, телефоны, книжки, планшеты, 3G-роутер, принтер HP LaserJet 1020. Зарядка шуруповерта, насосная станция для воды 1100Вт, пару прожекторов на улицу с датчиками движения и освещенности. Освещение в доме светодиодное 12В.

Есть так же генератор 2,5КВт Кентавр. 4-х тактный. Масло отдельно, а 95-й бензин отдельно. Расход 0,5л в час. Очень экономно получется. На нем сейчас работает бетономешалка, когда она требуется.

На кухне в мелком доме сейчас стоит газовый баллон на 4,8л, без редуктора. Типа «туристический», но работает постоянно. Хватает на две недели при готовке три раза в день. Мимо АГЗС проезжаю регулярно, так что с заправкой проблем нет.

Вот как мое хозяйство выглядело этой зимой:

Большой дом и планы на него

Как я уже писал, изначально планировалась сеть для него, поэтому куплен инвертор FORT FX55 (3500Вт / 5500Вт пусковой). Крыша спроектирована под 20 солнечных панелей 180Вт, что бы они «стали на угол 50 градусов». Широта у меня такая. Где-то вычитал, что на нашей широте и ставить надо под углом 50 градусов - это самый оптимальный угол. Аккумуляторы куплю гелевые, поставлю отдельный новый контроллер.

Будет печка, с которой я на освещение буду снимать зимой электричество (см. ru.wikipedia.org/wiki/Элемент_Пельтье). Так же с печки будет «снято»: горячая вода, водяное отопление (пол + батареи). Печка будет «двухколпаковая». Для эстетики добавлю камин.

На кухне газовая плита и газовая же (ох, и трудно было найти) духовка. Встроенная в мебель.
Вопросы? Комментарии?

Оговорюсь сразу, что несмотря на 4 балла по ТОЭ, основы электротехники я совсем не помню. Ну разве что закон Ома, который является частным случаем Второго правила Кирхгофа. Все делалось по логике и вычитанному из интернета.

Одним из наиболее практичных источников альтернативной энергии считается солнечная батарея. Она способна накапливать и преобразовывать свет в электричество даже в условиях облачности. Тем не менее, ее стоимость не позволяет отечественному потребителю перейти на независимое электроснабжение. Решение - самодельная солнечная батарея.

Устройство солнечной батареи

В отношении солнечной батареи, как нельзя к месту, фраза все гениальное - просто. Устройство состоит из двух элементов:

• блоков преобразователей;
• корпуса батареи.

Все остальное - это контакты, микросхемы и дополнительные гаджеты, которые нужны исключительно для увеличения функциональных возможностей солнечной батареи.

Блок преобразователь - это кремниевая пластина, которая изготовлена либо монокристаллическим, либо поликристаллическим методом. Первый вариант, более эффективный, второй - более дешевый.

Корпус батареи, как правило, изготавливают из пластика. Это обычная плита, к которой крепятся блоки преобразователи.

Электрическая схема солнечной батареи

Правильное подключение блоков преобразователей - это главный залог успешной работы солнечной батареи. При параллельном подключении увеличивается сила тока, при последовательном - напряжение. Для того, чтобы оба эти параметра были максимальными, используют параллельно-последовательное подключение.

От перегревания и перегорания контактов при сверх нагрузках защищают диоды, по одному на каждую четверть фотоэлемента. Если диодов нет, то блок преобразователь выйдет из строя после первого дождя.

Так как напряжение и сила тока на солнечной батарее не соответствуют параметрам бытовой техники, необходимо осуществить накопление и перераспределение электроэнергии. Для этого подключаются два аккумулятора. Первый, является накопительным, второй - резервным.

Наличие двух аккумуляторов объясняется тем, что в хорошую солнечную погоду зарядка идет достаточно быстро, поэтому необходимо куда-то девать избыточную энергию. За процессом следит специальный контроллер, сделанный по принципу реостата. При достижении 80-90% заряда основного аккумулятора, контроллер переводит подачу электричества на дополнительный.

Важно: принцип работы описан поверхностно, поскольку для создания самодельной солнечной батареи особого значения не имеет.

Принцип солнечной батареи: как это работает

Блоки преобразователи или фотоэлемнты - это кремниевые пластины. Кремний или силиций - это морской песок, вернее это вещество наиболее соответствует чистому силицию по химическому составу. Песок, имеет ту же атомную решетку, что и алмаз. Хрупкость материала связанна с более длинным расстоянием между атомами. Именно эта схожесть позволила существенно удешевить технологию производства солнечных батарей и запустить ее на конвейер.

В чистом виде, кремний является полупроводником, поэтому его кристаллизуют. Поликристаллы изготовить проще, но они имеют значительно больше граней, в результате чего электроны не могут двигаться прямолинейно. Монокристалл обеспечивает прямолинейное поступательное движение частиц. Кроме того, электропроводность повышается добавлением в кристаллическую решетку атомов мышьяка или фосфора.

Еще одно интересное свойство силиция - он невидим для инфракрасного излучения. Таким образом, фотоэлемнты поглощают только полезную часть солнечного спектра.

Преобразование света проходит по следующему принципу:

• солнечная энергия попадает на кремниевые пластины;
• они нагреваются и высвобождают электроны;
• электроны начинают активное движение от пластин по проводникам;
• проводники заряжают аккумулятор.

Конструкция солнечных батарей

Переходя от теории к практике, первым делом, необходимо выполнить расчеты и определить количество блоков преобразователей. Для этого необходимо определить мощность солнечного света. На входе в атмосферу она составляет около 1300 Вт/м², но возле земли, особенно в облачную погоду, редко превышает 200 Вт/м², при этом следует понимать, что около 40% спектра - бесполезное инфракрасное излучение, т.е. реальная мощность всего 120 Вт/м². В солнечную погоду, когда солнце в зените, мощность возрастает до 500-600 Вт/м², но закладываться на такие высокие показатели не стоит, поэтому будем считать по минимуму.

Интенсивное солнечное излучение на протяжении года составляет в среднем 9 часов. Следовательно, солнечная батарея площадью 1 м² за день производит 120*9=1 кВт электроэнергии. При этом нужно учесть еще и КПД, максимальное - 25%. Таким образом, за сутки с солнечной батареи площадью 1 м² можно получить около 0,3 кВт электроэнергии. Если на дворе стоит солнечная погода, то около 0,6 кВт.

Далее необходимо рассчитать количество потребляемой энергии за день. Для этого нужно разделить предыдущие показания счетчика на 30. Т.е. если в прошлом месяце было израсходовано 300 кВт, то расход в день составит 10 кВт в сутки. Чтобы полностью обеспечить такой дом электроэнергией потребуется примерно 20 м² солнечных батарей.

Важно: для качественного и бесперебойного электроснабжения понадобятся дорогие аккумуляторы для солнечных батарей. Это обстоятельство объясняется не только большой емкостью, но и устойчивостью электролита к постоянному режиму зарядки-разрядки.

Производство солнечных батарей

Процедура самостоятельной сборки не требует особых навыков и сводится к выполнению простой инструкции:

1. Изготовить основу для фотоэлементов.

2. Подготовить основу к неблагоприятным факторам окружающей среды.

3. Закрепить блоки преобразователи.

4. Соединить блоки проводами.

5. Защитить фотоэлементы при помощи установки стеклянной крышки.

6. Подключить выход к аккумулятору.

С каждым из пунктов нужно разобраться детальнее, чтобы в последствии не было ошибок. Например, для основы используют либо твердый пластик, либо дерево. Другие материалы категорически не допускаются по технике безопасности. Пластик более прост в обработке, но от высоких температур он быстро теряет свои свойства. Термостойкие модификации стоят, как правило, дороже чем дерево.

Деревянная основа изготавливается из обычной фанеры не менее 4 мм в толщину. Вырезается основание, размеры которого зависят от количества и размеров фотоэлементов. По краю основания устанавливается защитная гарда или бортик. Такой же бортик должен быть по периметру каждого фотоэлемента. Лучше, если он будет изготовлен из рейки или деревянного массива.

В получившихся квадратиках нужно просверлить дырки под контакты. В зависимости от размеров фотоэлементов, их число равняется 4, 6 или 8. Для сверления лучше использовать сверло в 6 или 8 мм, чтобы отверстие было достаточно большим и контакты не соприкасались с деревом. В идеале каждое отверстие желательно обработать жидкой резиной или битумом. Это исключит возможность возгорания.

Далее заготовку нужно обработать защитными антисептиками, прогрунтовать и покрасить. Краска, как не сложно догадаться, должна быть белой, чтобы не рассеивать солнечную энергию. Кроме того, акрилосодержащие краски лучше не использовать, поскольку они подвержены разрушению под воздействием прямых солнечных лучей.

Блоки преобразователи крепятся либо на клей, но в таком случае их повторное использование будет невозможно, либо вставляются в специальные защелки. Если размер солнечной батареи небольшой, до 1 м², допускается фиксация фотоэлементов без дополнительного крепления.

Следующий шаг - соединение всех контактов. Делать это можно либо параллельно, либо последовательно. Так как смешанная схема предполагает наличие дополнительного дорогостоящего оборудования и на реальное КПД влияет достаточно опосредованно. Для соединения контактов нужен паяльник и качественный припой, лучше, если это будет серебро.

Совет: работать с солнечными батареями намного удобнее при помощи газовых паяльников, поскольку они обеспечивают больше мобильности.

Когда конструкция готова, ее необходимо защитить от попадания влаги и мусора. Для этого подойдет ударопрочное оргстекло. Установка солнечных батарей предполагает минимальное участие в процессе преобразования и накопления электроэнергии, поэтому на защитном коробе экономить не стоит. Способ фиксации - молекулярный клей.

Совет: подобное клеящее вещество лучше покупать в узкопрофильных, специализированных магазинах, поскольку в строительных гипермаркетах, и тем более, на рынке, найти настоящий молекулярный клей практически невозможно.

Аккумулятор имеет два полюса, важно подключить фотоэлементы так, чтобы полюсность была одинаковой. Иначе, солнечная батарея спалит аккумулятор.

Еще один принципиальный момент подключения солнечных батарей - вольтаж. Напряжение на выходе должно быть на 30-40% больше, чем напряжение на аккумуляторе, иначе процесс зарядки не пойдет. Это обстоятельство является главным минусом любой солнечной батареи. Единственное решение проблемы - установка трансформатора, который будет выравнивать напряжение от аккумулятора к электросети. При этом не стоит забывать, что порядка 30% электроэнергии будут потеряны.

Система солнечных батарей

Описанная инструкция справедлива по отношению к одной солнечной батарее, но для обеспечения дома электричеством понадобится несколько таких изделий. Чтобы определить, как связывать между собой отдельные солнечные батареи, необходимо для начала определиться с порядком их работы. Варианта есть два:

• несколько малоемких аккумуляторов, подающих ток на трансформатор;
• один мощный аккумулятор.

Схема подключения солнечных батарей от нескольких аккумуляторов, также, имеет свои вариации:

• каждый отдельный аккумулятор питает конкретный прибор;
• все аккумуляторы передают электричество на трансформатор, который обеспечивает электричеством дом.

Первый вариант предпочтительнее, поскольку позволяет уменьшить нагрузку на отдельно взятый аккумулятор. Для реализации такой схемы солнечная батарея и прибор подключаются к источнику питания напрямую. При использовании трансформатора необходимо создать стационарную электроразводку. Этот вариант более актуален для мощных аккумуляторов.

Применение на практике

Учитывая, что стоимость новых фотоэлементов начинается от 900 руб. за штуку, а для сборки одной батареи их нужно не менее 30, становится очевидным - альтернативная энергетика является очень дорогим удовольствием. Определенным выходом станет приобретение б/у элементов солнечных батарей. Это снизит стоимость минимум вдвое.

Для изготовления батареи площадью 1 м², при использовании стандартных фотоэлементов, понадобится 60 шт. кремниевых пластин. Стоимость одной батареи 60*900=54 000 руб. Т.е. для полного перехода на независимое электропитание понадобится вложить более миллиона рублей.

Из-за такой дорогой стоимости, солнечные батареи применяются только в качестве вспомогательного электропитания. Наиболее часто встречается освещение на солнечных батареях. И этому есть вполне логичное объяснение.

При использовании энергосберегающих ламп на 20 или 40 В, достаточно собрать небольшую батарею, цена которой, вместе с аккумулятором и дополнительными материалами, будет около 30 000 руб. Этой батареи с лихвой хватит, чтобы обеспечить освещение не только внутри дома, но и на улице. Вместо стандартных включателей, устанавливают светореагирующие тумблеры, которые автоматически включают освещение при снижении интенсивности солнечного света. В доме лучше установить стандартные выключатели или диммеры.