0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как сделать солнечную батарею на 60 Вт

Как сделать солнечную батарею на 60 Вт

Сделай сам. Солнечная батарея своими руками

В то время как в Беларуси все больше и больше говорится об энергосбережении, субсидируемые тарифы на электроэнергию для населения далеки еще от уровня, при котором широкое использование альтернативной энергетики станет рентабельным. Солнечные модули и ветроустановки пока еще слишком дороги, чтобы получать с их помощью энергию для индивидуального потребления. Тем не менее альтернативная энергетика постепенно развивается и занимает свою нишу, позволяя экономить деньги.

В качестве примера можно привести недавно появившиеся на трассе Брест — Москва знаки, предупреждающие о пешеходном переходе. Они оборудованы светодиодной подсветкой, видной издалека. Над знаком установлен солнечный модуль, заряжающий в дневное время аккумулятор, который, в свою очередь, отдает энергию ночью.

Альтернативная энергетика выгодна там, где невозможно или очень дорого провести обыкновенную электролинию. В вышеописанном случае тянуть электричество к знаку перехода пришлось бы на многие километры, потратив при этом десятки миллионов рублей, в то время как солнечный модуль обошелся в несколько сотен долларов. Таких примеров можно привести множество: в южных странах уже появляются базовые станции сотовой связи на солнечных батареях, рекламные щиты с подсветкой и даже светодиодные фонари дорожного освещения.

Своими руками

У автора давно назрела необходимость в автономном источнике питания. Летом, выезжая на природу на пикник, хорошо иметь с собой прохладные напитки и свежие продукты. Для этих целей в свое время был куплен автохолодильник, который подключается к прикуривателю автомобиля. В дороге, когда вокруг жара, в холодильнике всегда прохладно, и продукты доезжают к пикнику свежими и охлажденными. Но дальше возникали проблемы: включенным в машине холодильник надолго не оставишь — потребляя энергию, как автомобильная фара, он быстро посадит аккумулятор. В общем, к середине жаркого дня от холода не оставалось и следа.

Солнечная батарея как нельзя лучше должна подойти для вышеописанного случая. Ведь выезды на пикники происходят обычно в солнечную погоду, и отдача от солнечной батареи должна быть максимальной. Вот так возникла идея с помощью солнца получать холод.

Готовые солнечные модули, к сожалению, все еще очень дороги. Судя по паспорту, автохолодильник потребляет 48 ватт, и нужный по мощности модуль будет стоить никак не меньше 300 долларов. Это в России. В Беларуси такая диковинка будет стоить еще больше. Дороговато для пикника.

Выход был найден на блоге одного американского умельца, который для своей экспериментальной установки самостоятельно собрал солнечную батарею из некондиционных модулей. Такие в бесчисленном множестве продаются на известном аукционе eBay с пометкой «DIY» (что расшифровывается как Do It Yourself, «сделай сам»). Для поиска предложений достаточно ввести словосочетание «solar cells». Обычно продаются плохо порезанные некондиционные модули с неровными кромками (sharpen edges). Качество модуля от этого сильно не страдает, и их вполне можно использовать для построения своей батареи.

Для сборки стандартной батареи мощностью 50 ватт обычно используют 36 модулей размером 3×6 дюймов с КПД 11%. Каждый модуль вырабатывает 0,5 вольт, ток — около 3 ампер. Соединяя модули последовательно, можно получить батарею мощностью около 50 ватт (напряжение при этом будет 18 вольт, а ток — до 3 ампер). Почему 18 вольт? Потому что это наилучшее напряжение для зарядки стандартных 12-вольтовых аккумуляторов. Ведь солнечная батарея обычно работает в связке с аккумулятором, который накапливает вырабатываемую энергию, позволяя расходовать ее, когда это нужно потребителю.

В нашем же случае мы можем обойтись и без аккумулятора, так как потреблять энергию мы будем днем, в солнечную погоду, непосредственно от солнечной батареи. Преобразователь на 12 вольт нам тоже не нужен, потому как автохолодильник не критичен к уровню напряжения и его стабильности. Более того, автохолодильник создаст такую нагрузку, что напряжение «просядет» до нормативных 12 вольт. Или даже ниже. Как показывают дальнейшие опыты, такие предположения оправданны.

Итак, необходимые 36 модулей были куплены на eBay с помощью банковской карты за 48,9 доллара (без торга, по «Buy It Now»). Доставка из США обошлась в 17,64 доллара. Хочу заметить, что за посылки стоимостью более 120 евро (включая стоимость доставки) придется платить таможенную пошлину. Поэтому не стоит заказывать много элементов сразу. При доставке выбирайте USPS — это почтовая служба США. Доставка экспресс-службами DHL, UPS и прочими будет стоить дороже, к тому же придется платить пошлину.

Посылка пришла на удивление быстро. Меньше чем за две недели. Модули, несмотря на их хрупкость, оказались целыми — видимо, благодаря хорошей упаковке. Более того, продавец положил два запасных, на всякий… Забегая вперед, скажу, что они оказались не лишними. Модули действительно очень хрупкие. Достаточно неаккуратно нажать пальцем, и модуль разлетается на мелкие осколки, как кусочек слюды. В итоге два модуля по неосторожности расколол при монтаже.

Сначала на ровном столе спаял 4 цепочки по 9 модулей. Затем начал их монтировать. На заводах солнечные модули монтируют твердую поверхность, закрывая сверху специальным каленым стеклом. В дождь с градом панель использовать не собираюсь, поэтому из подручных материалов подойдет и оргстекло. В качестве подложки использовал обыкновенную фанеру. Вырезав куски 66 на 77 см, с помощью строительного скотча прикрепил все 4 цепочки модулей к оргстеклу. Далее спаял все 4 цепочки между собой, прикрепил колодку с винтиками, выведя туда провода.

По краям оргстекла был проложен вспененный двухсторонний двухмиллиметровый скотч. То же самое было сделано и в промежутках между цепочками. Сверху накрыл все фанерой. Получился такой «пирог»: фанера, воздух, модули, оргстекло. Толстый скотч не дает соприкасаться фанере и оргстеклу, сохраняя пространство для хрупких модулей. Ведь их очень легко раздавить.

Вот что получилось:

В следующие же выходные выехали на Вилейку на тестирование. День был не самый удачный. По России гудели пожары, а у нас была легкая дымка, изредка скрывающая солнце пеленой так, что на него можно было смотреть. Тем не менее батарея показала неплохие результаты.

Для тестирования в качестве нагрузки был использован холодильник, потребляющий автомобильные 12 вольт, 4 ампера. Замерялось напряжение, выдаваемое батареей при подключенном холодильнике, и его потребляемый ток:

Как видно, мощность батареи не достигла заявленных идеальных 50 ватт. Этого и стоило ожидать. Все-таки у нас не Сахара, солнце не такое сильное. Также стоит учесть некондиционность модулей и покрытие из примитивного оргстекла.

Однако даже когда скрывалось солнце и тень сливалась с окружающим фоном, холодильник продолжал работать, выдавая холод. Все продукты оставались холодными целый день. Цель достигнута!

Если у вас частный дом

…то об альтернативных источниках энергии можно задуматься уже сейчас.

Первое, с чего нужно начать, — это меры по энергосбережению. Экономичные лампочки, утепление стен, хорошие стеклопакеты, вентиляция с рекуперацией тепла. Неразумно обвешивать дом дорогими солнечными батареями, для того чтобы «раскочегарить» старую «лампочку Ильича» с КПД 5%.

Солнце — неисчерпаемый источник энергии. Именно она летом «обогревает» нашу половину земного шарика, принося гигантское количество энергии. Считается, что в солнечный день на один квадратный метр поверхности попадает более 1000 ватт солнечной энергии. Если всю ее суметь преобразовать, то за пару минут можно вскипятить литр воды (сравните, мощность одного чайника обычно составляет 2000 ватт).

На практике КПД распространенных солнечных элементов составляет около 20%. То есть с 1 квадратного метра батареи вы получите около 200 ватт электрической энергии. Возьмите среднюю стоимость батареи такой площади, умножьте на количество нужных вам ватт. Добавьте сюда хитрую электронику (стоимостью в тысячи долларов), которая позволяет накапливать энергию либо отдавать излишки во внешнюю сеть… Сделайте поправку на количество ясных дней в Беларуси (их около 30-40 в год). И поймете, что сэкономить на электричестве, используя солнечные батареи, вам не удастся. Разве что питать «халявной» энергией некритичные источники: светодиодные светильники на лужайке в саду.

Для отопления дома и подогрева горячей воды есть другие, более эффективные способы. Солнечные коллекторы. Их все больше и больше устанавливают в Европе. КПД вакуумных солнечных коллекторов (а именно такие лучше всего использовать в наших условиях) достигает 80%. По свидетельству пользователей, в минских условиях, в летнее время и в межсезонье, в частных домах удается забыть о подогреве горячей воды с помощью традиционных видов топлива. Принцип работы вакуумного коллектора заключается в том, что солнце через прозрачную колбу с разреженным воздухом нагревает трубку с жидкостью-теплоносителем. Поскольку трубка с горячей жидкостью отделена от окружающей среды, потерь тепла не происходит. Такие коллекторы могут работать даже в солнечный зимний день.

Читать еще:  Ламельный фрезер из УШМ или как сделать паз без фрезера

Солнечные перспективы

Для того чтобы оценить перспективы развития солнечной энергетики в Беларуси, необходимо ответить на следующие вопросы:

1. Какую нишу может занять солнечная энергетика?
2. Каковы перспективы развития солнечных технологий?

Как было показано выше, уже сейчас имеет смысл использовать солнечные батареи в местах, удаленных от линий электропередач и не критичных к постоянному наличию электроэнергии. Со временем солнце может занять свою нишу и в большой энергетике. На данный момент основными генерирующими мощностями в Беларуси являются ТЭЦ и ГРЭС. И если КПД ТЭЦ, благодаря когенерации тепловой энергии, достигает 80-90%, то КПД ГРЭС не превышает 40%. ТЭЦ являются основными источниками энергии в отопительный период, ГРЭС — летом. Также стоит отметить, что потребление энергии днем в 2 раза превышает потребление ночью. Получается, что дороже всего электроэнергия обходится нам летним днем, то есть в период максимальной выработки энергии солнечными батареями. Вопрос, как всегда, в цене.

В последнее время солнечные технологии переживают бурное развитие. Достаточно сказать, что максимально достижимый КПД солнечных элементов за последние 10 лет увеличился с 32 до 42%. Объемы производства растут на 60-100% каждый год. Даже в кризисный 2009 год, когда цена нефти упала до 30$ за баррель, рынок солнечных элементов вырос на 25%. Также постоянно снижается и их себестоимость. Появляются новые дешевые способы производства солнечных батарей. При средней стоимости солнечных модулей 4$ за ватт установленной мощности в США уже продаются тонкопленочные модули с ценой 1$/Вт. Причем уже достигнута себестоимость производства 0,3$/Вт. Средняя себестоимость киловатт-часа солнечной энергии в США сегодня составляет 19 центов и снизилась более чем на 10% за последние два года. Для сравнения: на сегодняшний день субсидируемый тариф на электричество для населения в Беларуси равен 125 рублям, или 4 центам.

Вместе с тем тариф для нужд отопления и горячего водоснабжения с присоединенной мощностью оборудования более 5 кВт равен 865 рублям, или 29 центам. В условиях Беларуси при себестоимости 0,3$/Вт стоимость солнечного аналога проектируемой АЭС составит $4-7 млрд при сравнимом сроке эксплуатации и практически нулевых эксплуатационных затратах. На практике заменить АЭС на СЭС, конечно же, не получится ввиду непостоянства выработки энергии на СЭС.

Таким образом, достигнутый уровень развития солнечных технологий и его динамика позволяют сделать вывод о том, что солнечная энергетика рано или поздно появится и в Беларуси. На данном этапе в Беларуси целесообразно принять закон об альтернативной энергетике, который бы стимулировал развитие этого направления. Также необходим пересмотр технических стандартов электросетей и оборудования с тем, чтобы предоставить возможность отдачи выработанной локально, с помощью солнечных батарей, энергии в общую сеть.

Другие источники

Первое, что приходит на ум после солнечных установок, — это использование ветра. К сожалению, ветряки — очень дорогое удовольствие. И установишь их не на каждом подворье. Более перспективной для обогрева дома зимой представляется… геотермальная энергия. Да-да, в Беларуси, где нет вулканов и подземных озер с кипятком.

Появился целый класс установок, называемых тепловыми насосами. Тепловой насос позволяет «выкачивать» из земли тепловую энергию и пустить ее на обогрев дома. Внешний контур насоса закладывается в землю, на уровень, где почва всегда остается положительной температуры. Внутренний контур обогревает дом. Для описания принципа работы теплового насоса часто приводят аналогии «холодильника наоборот». Выкачивая малые доли тепла из-под земли, насос нагревает внутренний контур отопления до температуры около 30 градусов Цельсия.

Стоимость тепловых насосов для частных домов на текущий момент упала ниже десяти тысяч евро, что в свете повышения цен на топливо представляется рентабельным. Многие продавцы заявляют о 200-300% КПД таких установок. Потребляя из сети около 3 киловатт энергии, установка дает тепла в 2-3 раза больше. К сожалению, в Беларуси есть проблемы с установкой таких устройств. Энергетики считают, что дом отапливается электричеством, и повышают цены на потребляемую электроэнергию в разы. Кроме того, высокие таможенные пошлины на ввоз таких установок не имеют ничего общего с попытками Беларуси стать энергонезависимым государством.

Сергей Коростель, Александр Лукьянчик, ET CETERA

Как сделать солнечную батарею на 60 Вт

Чтобы изготовить эту солнечную панель автору потребовалось 36 поликристаллических солнечных элементов. Размер элементов составляет 3 на 6 дюйма. Так как каждый элемент отдельно производит напряжение в 0.5 В, то соединив последовательно 36 элементов соответственно получается напряжение в 18 В. Этого напряжения вполне достаточно, чтобы питать 12 В аккумулятор даже в не солнечную погоду.

Материалы потребовавшиеся для изготовления данной модели солнечной панели:
1) солнечные элементы
2) саморезы
3) клей
4) деревянные бруски 20 на 20 мм
5) лист фанеры толщиной 10 мм
6) орг. стекло
7) пылезащитная перфорированная лента
8) ДВП
9) медная проволока
10) силиконовый клей

Рассмотрим более подробно процесс изготовления солнечной панели.

Для начала были приобретены солнечные элементы у двух разных продавцов. Один из них перестраховался и для того, чтобы элементы не повредились в дороге склеил их при помощи воска между собой. Второй комплект элементов от второго продавца не был столько аккуратно упакован, поэтому на нем обнаружились различные сколы по краям элементов. Однако даже со сколами элементы все еще продолжают работать и вырабатывать электричество, поэтому подобные недочеты больше относятся к внешнему виду будущей солнечной панели.

Для того чтобы стекло не запотевало на солнце, и лишняя флага выходила из корпуса панели, автор сделал в нижней части короба и средней планке вентиляционные отверстия диаметром 6 мм. Для защиты от пыли и мелких насекомых, которые могли бы пролезть через данные отверстия, их было решено закрыть при помощи пылезащитной перфорированной ленты.

Так же хотелось бы заметить, что отверстия на двп не несут никакой необходимости, просто автору попался именно такой материал.

Как уже было сказано автор использовал орг. стекло, чтобы защитить солнечную батарею и ее элементы от внешних погодных условий, однако не стоит забывать, что силикатное стекло довольно хрупкое, поэтому не рекомендуется использовать его для больших площадей без какого-либо укрепляющего материала (к примеру специальная пленка).

Так как сам корпус панели выполнен из древесины, то его тоже необходимо защитить от внешних погодных условий. Для этого автор обработал их антисептиком и накрыл несколькими слоями краски. Автор рекомендует красить конструкцию в светлые цвета, что существенно снизит температуру нагрева самого короба.

После того как основные части корпуса для солнечной панели были подготовлены, автор приступил к сборке самих солнечных элементов. Для начало необходимо было отделить элементы, которые были склеены между собой при помощи воска. Для этого они были опущены в теплую воду. Для того, чтобы элементы не повредились от скачков температуры, автор рекомендует класть их в воду комнатной температуры, затем медленно нагревать воду до 60-80 градусов. При данной температуре воск, скрепляющий элементы растает и их можно будет легко отсоединить друг от друга.

Для того чтобы полностью очистить элементы от воска автор рекомендует использовать емкость с нагретой водой и чистящим средством, а так же еще одну емкость с теплой водой, для ополаскивания.

После того, как элементы высохнут вы можете приступать к пайке. Для этого автор разложил элементы лицевой стороной вниз. Шины, которые уже были припаяны к лицевой стороне элементов необходимо припаять к тыльной стороне каждого последующего элемента.

Для того, чтобы предотвратить разряд аккумулятора через солнечные элементы в ночное время или пасмурную погоду, на выходе солнечной батареи был последовательно подключен диод. диод должен быть рассчитан на соответствующую силу тока.

Для того, чтобы случайно не вырвать элементы изнутри, на выходящих проводах был завязан узел, а отверстия замазаны силиконом.

После тестирования, которое показало отличную работу солнечной панели, автор оклеил края корпуса алюминиевой лентой. Это позволит предотвратит попадание пыли и влаги через щель между корпусом и стеклом.

Сборка солнечной батареи своими руками в домашних условиях

Преобразование света в электричество – идея не новая, давно практикуется. Сегодня можно сравнительно легко спроектировать, собрать батарею светочувствительных элементов. Инструменты, компоненты не составит труда приобрести в магазине, через интернет.

Какие лучше выбрать?

Солнечные батареи своими руками в домашних условиях могут быть собраны буквально за пару часов. Существует несколько разновидностей преобразователей света в электрическую энергию. Они различаются своим КПД, размерами, другими характеристиками. Основные категории:

Основное преимущество монокристаллической разновидности – сравнительно высокий коэффициент полезного действия. Его величина – 14-27%. Притом монокристаллический тип служит почти четверть века – 25-30 лет. Изготавливаются из кристаллов, выращенных искусственным способом. Единственным минусом является падение КПД с течением времени.

Хорошей альтернативой являются поликристаллические модули. Они имеют гораздо меньший срок эксплуатации (не более 10 лет). КПД также сравнительно невелик – 13%. Однако производительность остается практически неизменной на протяжении срока использования. Цена компонентов, работа которых основывается на кристаллах, сравнительно велика.

Более дешевой альтернативой являются аморфные. Представляют собой гибкую пленку (она является своеобразной основой). Поверх нанесен кремний – используется в качестве преобразователя. Сама технология появилась сравнительно давно, её возраст насчитывает не один десяток лет. Однако аморфный кремний появился в свободной продаже сравнительно недавно.

Читать еще:  Как сделать робота Валли на радиоуправлении из картона!

Солнечная батарея своими руками должна изготавливаться из модулей удовлетворяющих требованиям проекта. Выбирать необходимо учитывая следующие факторы:

· регион проживания – различается продолжительность дня;

· условия эксплуатации (влажность, температура, иное);

· количество необходимого электричества;

Желательно перед началом закупок определиться с целями и задачами. Это позволит выбрать оптимальный вариант, избежать стандартных ошибок. Например, нет необходимости покупать инвертор – если источник энергии используется для обеспечения напряжением устройств, работающих на постоянном токе.

Какие инструменты и материалы необходимы?

Преобразователь – основа проекта. Но для сборки, нормальной работы требуется сравнительно широкий перечень материалов:

· припой – оптимальным решением станет мягкий, низкотемпературный оловянный;

· провода одножильные или многожильные, медные (изолированные, оголенные) – тип выбирается с учетом используемых пластин;

· рама – представляет собой конструкцию из пластика, металла либо дерева;

· стекло, прозрачный полимер – позволяет предотвратить возможные механические, иные повреждения;

· герметик – хорошим решением станет эпоксидный компаунд (можно заменить обычным силиконом);

· аккумулятор – выступает в роли накопителя для поддержания заданного уровня напряжения в темное время суток;

· инвертор – преобразует постоянное напряжение в переменное (если требуется).

Помимо материалов для сборки потребуется ручной инструмент:

1. набор отверток (шлицевых, крестовых);

2. дрель с набором сверл разного диаметра;

4. мультиметр (позволяющий замерять постоянный/переменный ток, напряжение);

5. паяльник подходящей мощности.

Понадобится несколько десятков саморезов. Выбирать их длину, диаметр следует исходя из выбранного материала. Если будет использоваться дерево – желательно предварительно обработать его антисептическими составами, покрыть лаком. Присутствие большого количества влаги обычно негативно сказывается на состоянии древесины, вызывает гниение.

Пластик более практичен. Устойчив к перепадам температур, не поддается коррозии. Некоторые умельцы используют для сборки рам полипропиленовые трубы малого диаметра. Приобрести такие очень просто, спайка занимает буквально пару часов. Но требуется специальный паяльник, набор насадок, фитинги.

Подготовка проекта и выбор места установки

Чтобы самодельная солнечная батарея отрабатывала на все 100%, следует правильно выбрать место монтажа. Учитывается множество различных факторов. Основные наиболее серьезные:

· количество падающих солнечных лучей;

· наличие либо отсутствие тени деревьев, строений расположенных рядом.

Например, в течение дня хорошо освещенное, солнечное место может превратиться в затемненный участок – солнце перемещается, заходит за различные постройки. Можно выбрать место расположение просто на земле. Оптимальным решением станет установка на крыше. Желательно заранее убедиться, что конструкция выдержит вес.

Нужно отметить: максимальный КПД отдельных разновидностей достигается за счет правильного расположения относительно солнца. Свет должен падать под определенным углом. Не лишним будет сконструировать поворотную раму, регулируемую по высоте. Например, монокристаллические/поликристаллические ячейки позволяют получить максимум электричества лишь при угле падения солнечных лучей 900.

Регулировки позволяют получить максимальный заряд. Солнце изменяет свое положение не только с течением суток. Многое зависит от времени года. Например, летом солнце стоит в зените. Зимой – опускается ниже, находится рядом с горизонтом. Потому если планируется эксплуатация в зимний период времени – желательно сделать конструкцию поворотной.

Интенсивность светового потока играет важную роль. Например, если летним днем «отдает» 6-7 кВт/ч, то вечером КПД уменьшится – на 50%. Следовательно, стационарное положение позволит добиться только минимальной производительности. Оптимальное решение – расположить конструкцию под углом 50-600. Пределы величины углов регулируемых конструкций:

Отсчет указанных выше углов начинается от горизонтальной плоскости. Важный момент – суммарная площадь используемых пластин. Зависимость сравнительно проста: чем она больше – тем более мощные потребители возможно подключить. Расчеты следует осуществлять с учетом КПД. Обычно 1 м2 пластин выдает 120 Вт электрической энергии. Получить 2.5 кВт возможно путем установки примерно 20 м2 панелей.

Солнечная панель своими руками не может обеспечить стабильное напряжение. На производительности сказывается время года, другие факторы. Потому необходимо приобрести дополнительно накопители – аккумуляторные. Оптимальным выбором станут литиево-полимерные элементы питания. Они быстро заряжаются, возможно самостоятельно подключить контролер питания, выбрать номиналы.

Процедура сборки: основные этапы

Разобраться, как сделать солнечную батарею своими руками, не составит большого труда. Достаточно лишь приобрести основные детали, инструменты. Выделяют 3 основных этапа:

· сборка – объединение нескольких отдельных пластин;

· изготовление рамы, защитного экрана (применяется стекло, прочный пластик);

· сборка отдельных компонентов.

Спайка отдельных пластин

После приобретения подходящих панелей можно начинать собирать конструкцию. Самодельная солнечная батарея своими руками сравнительно проста в изготовлении. Самый важный шаг – спайка модулей. Пластины любого типа (кристаллические, собранные на основе кремния) соединяются обычными проводниками (одножильные или многожильные). Необходимо использовать заранее подготовленный паяльник, низкотемпературный припой.

Причем желательно использовать олово. Низкая температура пайки позволит избежать повреждения пластин. Даже если работа выполняется аккуратно велика вероятность повредить компоненты. Оптимальное решение – использовать припой марки ПОС-61. Температура плавления составляет 1800С. Порядок пайки включает основные этапы:

· заранее нарезается достаточное количество проводников – которые будут объединять отдельные элементы (длина жилы должна быть в 2 раза больше длины элемента);

· далее модуль аккуратно раскладывается – желательно использовать ровную поверхность (столешница, большой лист фанеры);

· каждый контакт зачищается кусачками (если присутствует изоляция), лудится оловом;

· пропаиваются все контакты, пластины раскладываются в определенном порядке (работать необходимо аккуратно, элементы очень хрупкие);

Рассмотренным выше способом соединяются между собой отдельные элементы. Иногда приобретаемые компоненты снабжаются проводниками. Подобные решения существенно упрощают сборку, уменьшают количество требуемого времени. Желательно не использовать паяльник мощностью более 45 Вт. Оптимальный выбор – паяльная станция снабженная регулятором температурного режима. Использование такого паяльника позволит избежать порчи пластин, их повреждения.

Время, необходимое на осуществления данного этапа, зависит от сложности работы, количества элементов. Паять необходимо аккуратно, спешка станет причиной порчи.

Изготовление рамы

Солнечная батарея своими руками из подручных средств подразумевает изготовление специального основания в виде короба. Собирается он из пластика, также могут использоваться деревянные рейки либо металлический профиль. Невысокие бортики позволяют закрепить внутри плоское основание. После чего сверху укладывается прозрачное стекло – позволяет защитить элементы от дождя, иных неблагоприятных воздействий. Изготовить короб можно из прямоугольного листа фанеры либо ДСП. Выбирать основу необходимо с учетом площади поверхности основания.

Процесс изготовления рамы включает следующие основные этапы:

· дрелью, сверлом 10 мм делается некоторое количество отверстий (расстояние между ними – 10 см) – они создают приток холодного воздуха, отводят тепло (процесс работы элементов подразумевает их нагрев);

· края рамки снабжаются бортиками – высота должна составлять 2 см (тень на поверхность попадать не должна);

· удобным способом из прозрачного пластика либо обычного стекла вырезается лист площадью совпадающий с рамой;

· далее лист пластика/стекла аккуратно располагается на раме, крепится доступным способом (хорошее решение — клей);

Стоит помнить: крепление стекла должно осуществляться уже после расположения внутри спаянных деталей. После завершения предыдущих этапов работы требуется изготовить прижимной каркас. Отлично подходит алюминий.

Материал прозрачной крышки не должен создавать блики – иначе энергия солнечных лучей, преобразуемая кремнием, будет отражаться. КПД конструкции существенно упадет. После изготовления прижимной рамы, остальных необходимых компонентов можно собирать заранее подготовленные модули.

Сборка модулей

Рассматриваемый этап – самый ответственный. Собирается единая цепь, состоящая из различных элементов. При возникновении трещин, иных механических дефектов весь модуль придется спаивать заново – это приведет к потере времени. Важно подготовить, собрать контролер заряда. Можно приобрести уже готовое устройство либо самостоятельно собрать таковое. Чтобы спроектировать контролер следует рассчитать нагрузки, подобрать подходящие диоды.

Отличное решение – МРТ-7210 А. Готовое устройство снабжается светодиодным экраном, регулировками, индикаторами. Приобрести такое можно в магазине радиоэлектроники.

Можно попробовать собрать контролер самостоятельно. Для этого потребуются глубокие знания теоретических основ электротехники, электроники. Самостоятельная сборка обойдется дешевле. Стандартная схема контролера питания:

Основные этапы сборки отдельных модулей в единую конструкцию:

· компоненты аккуратно раскладываются на прозрачной крышке – необходимо выдержать между отдельными компонентами расстояние 3-5 мм (можно сделать небольшие пометки карандашом, маркером);

· паяльником, нагретым до температуры 1850С, спаиваются выводы каждого компонента – согласно маркировке.

Положительные контакты располагаются на фронтальной стороне. Отрицательные – на минусовой.

Необходимо размещать все отдельные компоненты в определенной последовательности. Иначе возникает вероятность повреждения. Вертикальные ряды аккуратно пропаиваются в общую шину. Дальнейшая работа включает основные этапы:

· фотоэлементы приклеиваются на прозрачную крышку – необходимо нанести некоторое количество герметика, убрать лишний (необходимо следить, чтобы все компоненты располагались согласно разметки);

· сверлом 8 мм изготавливается пара отдельных отверстий – через них пропускается пара проводов (положительный и отрицательный);

· цепь снабжается контролером заряда – конструкция аккуратно впаивается (устройство позволяет предотвратить разряд в темное время суток);

· каждый вывод должен быть обязательно зафиксирован – используется герметик;

· вся конструкция аккуратно располагается внутри рамы собранной ранее.

Когда сборка полностью завершена – следует обязательно проверить работу всей конструкции. Чтобы сделать это следует расположить раму под солнцем, проверить наличие напряжение мультиметром.

Значения, полученные путем измерения, требуется сравнить с расчетными. Для этого нужно перемножить количество пластин на ток одной. Если значения совпадут, либо погрешность будет в пределах 1-10% — все сделано правильно. Чтобы герметизировать все соединения желательно использовать специальные водостойкие герметики. Выбранный клей должен выдерживать резкие перепады температур.

Читать еще:  Сейф из пластиковой бутылки

Чтобы добиться максимальной герметизации следует расположить раму под прессом. Действовать нужно аккуратно – особенно если используется обычное стекло. Даже небольшая трещина может стать причиной падения КПД (создаст тень).

До начала заливки можно установить демпфер – изготавливается из поролона, располагается между фотоэлементами и плитой. Ширина должна быть меньше толщины бортиков. Подключить собранную конструкцию следует через инвертор, аккумулятор. По желанию допускается использовать стабилизатор напряжения. Разобраться как самому сделать солнечную батарею не составит труда. Большая часть работы требует базовых знаний физики. Все необходимое для сборки есть в магазинах электроники.

Если вам было интересно, возможно вас заинтересует также статья «Как сделать ветрогенератор своими руками»

Как сделать своими руками солнечную батарею в домашних условиях

Сегодня на рынке доступно большое количество солнечных батарей, некоторые обещают зарядить ваш телефон, в то время как у других достаточно энергии для зарядки ipad. Они стали вполне доступными и портативными. Однако у всех них есть один существенный недостаток, и он связан с тем, как зарядная схема в телефоне и планшете заряжает свою внутреннюю батарею.

Итак, вы нашли идеальную солнечную панель, которая имеет идеальный USB-разъем для вашего телефона, установили его под яркое солнце, и телефон заряжается, как и ожидалось. Однако, если вы не живете в пустыне, в небе всегда есть вещи, которые разрушат вашу идеальную систему зарядки. Это облака, птицы, дрожащие деревья или даже пролетающие самолеты. Зарядная цепь телефона оснащена защитой и когда она обнаруживает падение напряжения в источнике питания, он начинает считаться ненадежным, а она отключает его от внутренней батареи.

Тем не менее, для источников солнечной энергии на даче внезапные прерывания питания происходят постоянно. Достаточно просто пройти мимо кого-нибудь и бросить тень на солнечную панель, чтобы отключить процесс зарядки. Несмотря на то, что вы купили идеальную систему, вы можете вернуться через час и обнаружить, что телефон не заряжается. А иногда, что еще хуже, телефон запускает свои цепи, чтобы заблокировать колеблющийся источник питания и это на самом деле в конечном итоге использует еще больше заряда от батареи.

Данная инструкция о том, как сделать солнечную батарею в домашних условиях для хранения избыточного заряда при полном солнечном освещении и использовать этот избыточный заряд для того, чтобы выждать время, когда на панели есть тень. Я разработал систему для работы с 12 В, потому что это нормальное напряжение для обычных коммерческих солнечных панелей, с которыми можно работать.

Основные характеристики для моей схемы:

  • Номинальное напряжение ……………. 13,0 В
  • Емкость аккумулятора …………….. 3,3Ач
  • Энергетическая мощность……..> 40Wh
  • Химия аккумуляторов …………… LiFePO4
  • Максимальный ток зарядки ……….. 3А
  • Максимальный ток разряда …… 7А (непрерывный)
  • Импульсный ток разряда …. 27А (10сек)
  • Напряжение падения заряда … 1 В
  • Напряжение полного заряда ………… 14,4 В

Выходная мощность батареи оказалась намного более мощной, чем я первоначально ожидал, и она была достаточно мощной, чтобы питать небольшой инвертор для работы фар и других небольших приборов.

Химия LiFePO4 аккумуляторов выбрана потому, что она хорошо сочетается с выходным напряжением солнечной панели, а также за ее отличные характеристики мощности и длительный срок службы. Хорошая батарея должна обеспечивать более 1000 циклов зарядки.

Материалы, которые вам понадобятся для изготовления солнечных батарей:

  • 4 ячейки LiFePO4, приобретите их как предварительно собранный аккумулятор, либо соберите свой собственный
  • 1x 12V LiFePO4 схема защиты аккумулятора. Я использую PCM-LFP7A4S из-за низкого потребления тока холостого хода

Для контроллера заряда аккумулятора:

  • TL431 — Ленточный регулятор
  • VN2222 — Может быть заменен на любой слабый N-канальный MOSFET
  • 2x красных светодиода — тип не важен
  • LTV-816 — Оптический изолятор с выходом BJT, может быть заменен на аналогичный
  • IRF9Z24N — Мощный МОП-транзистор с каналом P-типа, для уменьшения потерь, можно использовать устройство большего тока.
  • диод Шоттки 2А — здесь будет работать любой диод с низким прямым напряжением
  • Потенциометр на 100К
  • Резисторы: 4,7 кОм, 100 кОм, 510 кОм и 1 кОм. Обычные 1/8 Вт работают нормально, или выберите SMD, если вы предпочитаете их

Я использую обычный 5-миллиметровый цилиндрический разъем для подключения питания к солнечной панели и автомобильный разъем для выхода

Amazon продает несколько светодиодных или жидкокристаллических измерителей напряжения по довольно низкой цене, любой из которых будет работать нормально.

Шаг 1: Справочная информация: Узнаём максимальную мощность солнечной панели

Вот некоторая основная справочная информация, которая поможет понять дизайн батарейного блока.

Солнечные батареи имеют постоянное напряжение и постоянную силу тока. Они имеют определенное расчетное напряжение, на которое рассчитана каждая панель. По мере того как нагрузка потребляет все больше и больше тока от панели, выходное напряжение немного падает, но не сильно. В какой-то момент потребление тока превышает количество тока, которое может генерировать панель (напрямую связано с количеством света, падающего на панель.) Эта точка называется точкой максимальной мощности. Проходя точку максимальной мощности, напряжение панели начинает падать, а выходная мощность уменьшается.

Таким образом, чтобы максимизировать количество энергии, генерируемой солнечной панелью, необходимо использовать солнечную панель как можно ближе к точке максимальной мощности. Это иллюстрируется графиком солнечной панели, которую я планирую использовать для проекта. Хотя окончательный дизайн будет работать со многими различными солнечными панелями, он будет наиболее эффективным, когда напряжение точки максимальной мощности солнечной панели соответствует проектному напряжению.

Для этого проекта я использую складную солнечную панель Mercury 27 производства Instapark.

Из графика мощности видно, что максимальная точка питания этой конкретной панели составляет 14 В.

Шаг 2: Базовые блоки схемы

Конструкция состоит из контроллера заряда, блока батарей, измерителя напряжения для наблюдения за состоянием заряда батареи и разъемов для ввода и вывода тока.

Шаг 3: Контроллер зарядки

Наиболее сложной частью конструкции является контроллер заряда. Есть несколько требований к дизайну, которым должен соответствовать контроллер заряда:

  1. Низкое падение напряжения, поскольку напряжение на солнечной панели немного превышает 14 В, а номинальное напряжение аккумулятора составляет 13,4 В (3,35 В на элемент), допустимое напряжение отключения контроллера заряда должно быть как можно меньше.
  2. Высокая сила тока. При максимальной выходной мощности солнечная панель будет выдавать ток около 2А. Таким образом, проходной транзистор должен иметь возможность пропускать как минимум 2 А тока с минимальным выпадением и не должен перегреваться.
  3. Минимальный ток утечки на аккумулятор при отсутствии тока от солнечной панели. Это необходимо для предотвращения разряда аккумулятора при хранении.
  4. Нет необходимости в регулировании силы тока. Поскольку солнечная панель является устройством постоянного тока, нет необходимости регулировать ток, протекающий через него, необходимо только регулировать напряжение.
  5. Настраиваемая регулировка напряжения. Идеально настроить её для максимального напряжения зарядки литиевого элемента. Для данной конструкции это 14,4 В (3,6 В на элемент).

Схема показана в верхней части страницы.

Главный проход через транзистор это силовой P-MOS. В нормальном рабочем состоянии МОП-транзистор приводится в действие выше порогового значения, чтобы обеспечить минимальное сопротивление во включенном состоянии (линейный режим).

Регулирование напряжения осуществляется с помощью регулятора TL431.

Выход МОП-транзистора соединен с диодом Шоттки, чтобы предотвратить обратный ток от батареи в контроллер заряда. Диод Шоттки используется для минимизации падения напряжения во включенном состоянии.

Оптический изолятор используется для разрыва соединения между батареей и цепью обратной связи TL431. Несмотря на то, что делитель напряжения имеет довольно высокое сопротивление (100 кОм), он все равно даёт нежелательную утечку тока, когда батарея не используется. Таким образом, использование оптического изолятора, подключенного к напряжению питания солнечной панели, может эффективно отключить делитель напряжения, когда солнечная энергия отсутствует, что обеспечит минимальные потери мощности.

Шаг 4: Батарея

Самодельная солнечная батарея сделанная своими руками состоит из четырех 26650 LiFePO4-элементов, соединенных последовательно. Я использовал модули на 3,3Ач. Аккумуляторная батарея подключена к монитору батареи 8А, который защитит аккумулятор от перезарядки, недозарядки и короткого замыкания.

Есть и другие готовые аккумуляторы, которые также можно использовать. Для людей, которые не имеют опыта в создании аккумуляторов, я рекомендую купить один из готовых аккумуляторов со встроенной схемой контроля аккумулятора.

Аккумуляторная батарея опасна, так как это просто литиевая батарея очень высокой мощности и может при коротком замыкании она может взорваться.

Готовый аккумуляторный блок содержит контрольную цепь, которая защитит аккумулятор при обнаружении короткого замыкания.

Шаг 5: Собираем всё воедино

Контроллер заряда построен с использованием макетной платы с проволочной обмоткой. Весь девайс помещен в коробку, которая была у меня на руках.

На верхнюю крышку я добавил измеритель напряжения, купленный на Amazon. Он позволяет контролировать напряжение батареи во время зарядки и разрядки.

Перед использованием, для первоначальной регулировки необходимо снизить выходное напряжение до расчетного заданного значения. Лучший способ сделать это — использовать лабораторный источник питания, чтобы полностью зарядить аккумулятор до 14,4 В, а затем оставить аккумулятор на 5 минут, напряжение должно упасть примерно до 14 В.

Подсоедините источник питания (солнечный или лабораторный источник питания) и отрегулируйте потенциометр, пока аккумулятор снова не зарядится до 14,4 В.

Транзистор P-MOS немного нагревается при использовании, я поместил на него небольшой радиатор, чтобы он не перегревался в жаркий день.

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector