DIY napelem generátor: útmutató alternatív energiaforrás készítéséhez

Az alternatív energiaforrások, amelyek lehetővé teszik a lakótér szükséges mennyiségű hő- és villamosenergia-ellátását, nem olcsó „öröm”, amely jelentős pénzügyi költségeket igényel a vásárlás, a telepítés és a telepítés során.

A napelem generátor saját kezű készítése sokkal olcsóbb, és sok otthoni kézműves lehetőségei közé tartozik. Nézzük meg az utasításokat, amelyek egyértelműen leírják a gyártási folyamat minden árnyalatát.

Hogyan működik a napelemes generátor?

A napelem generátor fotovoltaikus félvezető elemekből álló komplexum, amely közvetlenül átalakítja napenergia elektromosra.

Amikor a sugarak által keltett fénykvantumok elérik a fényképezőlemezt, kiütnek egy elektront a működő elem végső atomi pályájáról. Ez a hatás sok szabad elektront hoz létre, amelyek folyamatos elektromos áramot képeznek.

Egyáltalán nem szükséges azonnal összeszerelni egy nagy, nagyméretű komplexumot, ha saját kezűleg telepít egy napelemes generátort. Kezdheti egy kis egységgel, és ha szükséges, növelheti a hangerőt a jövőben

Aktív anyagként szilíciumot használnak.Rendkívül hatékony és 20%-os fotovoltaikus átalakítási hatékonyságot biztosít normál üzemben, és akár 25%-ot is kedvező körülmények között.

A szilícium fotocellák kifejezett hatékonysága miatt az ezekre épülő generátorok nagy teljesítményt garantálnak viszonylag kis térfogat mellett. Egy 1 méteres egység teljesítménye óránként 125 W-ot produkál, ami nagyon lenyűgöző eredménynek számít.

A szilícium lapka egyik oldalára passzív kémiai elemekből álló vékony bevonatot - bórt vagy foszfort - visznek fel. Ezen a felületen történik az intenzív napfény hatására az elektronok aktív felszabadulása. A foszforfilm biztonságosan egy helyen tartja őket, és nem engedi szétrepülni.

Magán a munkalapon fém „pályák” találhatók. Szabad elektronok épülnek rájuk, így rendezett mozgást, azaz elektromos áramot hoznak létre.

Az ostyák egyetlen hátránya a szilícium tisztítási folyamatának bonyolultsága és költsége, és e problémák elkerülése érdekében aktívan kutatják az alternatívák alkalmazását gallium, kadmium, indium és különféle rézvegyületek formájában. A szilícium elemeknek azonban egyelőre nincs igazi versenytársa.

A napenergia átalakító villamos energiává alakításának legegyszerűbb módja, ha vásárol egy kész napelem akkumulátort, és felszereli egy ház vagy garázs tetejére:

Mi kell a munkához?

Egy készletből álló generátor gyártásához napelemek, a következő eszközökre és anyagokra van szükség:

• modulok a napfény energiává alakításához;
• alumínium sarkok;
• fa lécek;
• forgácslapok;
• átlátszó elem (üveg, plexi, plexi, polikarbonát) a szilícium lapkák védelmére;
• önmetsző csavarok és különböző méretű csavarok;
• sűrű habszivacs 1,5-2,5 mm vastag;
• kiváló minőségű tömítőanyag;
• diódák, kivezetések és vezetékek;
• csavarhúzó vagy csavarhúzókészlet;
• forrasztópáka;
• fémfűrész fához és fémhez (vagy darálóhoz).

A szükséges anyagok mennyisége közvetlenül függ a generátor tervezett méretétől. A nagyszabású munka többletköltséggel jár, de mindenesetre olcsóbb lesz, mint a megvásárolt modul.

A szilícium lapkák védőalapja üvegből, plexiből, polikarbonátból vagy plexiből készülhet. Az első három anyag minimális veszteséget okoz az átalakított energiában, de a negyedik sokkal rosszabbul továbbítja a sugarakat, és jelentősen csökkenti az egész komplexum hatékonyságát.

Az összeszerelt egység végső teszteléséhez ampermérőt használnak. Lehetővé teszi a telepítés valós hatékonyságának rögzítését, és segít meghatározni a tényleges teljesítményt.

A fotokonverter típusának kiválasztása

A napelem generátor saját kezű létrehozására irányuló tevékenységek a fotovoltaikus szilícium átalakító típusának kiválasztásával kezdődnek.

Ezeknek az összetevőknek három típusa van:

• amorf;
• monokristályos;
• polikristályos.

Mindegyik lehetőségnek megvannak a maga előnyei és hátrányai, és bármelyikük melletti választás az összes rendszerelem megvásárlására elkülönített pénzösszeg alapján történik.

Az amorf fajták jellemzői

Az amorf modulok nem kristályos szilíciumból, hanem annak származékaiból (szilán vagy hidrogén-szilícium) állnak. Vákuumos permetezéssel vékony rétegben felviszik őket kiváló minőségű fémfóliára, üvegre vagy műanyagra.

A kész termékek halvány, elmosódott szürke árnyalatúak. A felületen nem láthatók szilíciumkristályok. A fő előny rugalmas napelemek Az ár megfizethetőnek tekinthető, azonban hatékonyságuk nagyon alacsony, és 6-10% között mozog.

A szilíciumból készült amorf napelemek megnövelt rugalmasságot mutatnak, nagy optikai abszorpciót mutatnak (20-szor nagyobb, mint a mono- vagy polikristályos társaik), és jelentősen hatékonyabban működnek felhős időben.

A polikristályos típusok sajátosságai

Polikristályos napelemek a szilícium olvadék fokozatos nagyon lassú lehűlésével keletkezik. Az így kapott termékeket gazdag kék szín jellemzi, felületük egyértelműen fagyos mintára emlékeztető mintázatú, és 14-18% körüli hatékonyságot mutatnak.

A nagyobb hatékonyságot nehezítik az anyag belsejében lévő területek, amelyeket szemcsés határok választanak el a teljes szerkezettől.

A polikristályos napelemek mindössze 10 évig működnek, de ezalatt a hatékonyságuk nem csökken. A termékek egyetlen komplexumba történő beépítéséhez azonban erős, szilárd alapot kell használni, mivel a lemezek meglehetősen merevek és erős, megbízható alátámasztást igényelnek.

A monokratil változatok jellemzői

A monokristályos modulokat sűrű, sötét szín jellemzi, és szilíciumkristályokból állnak. Hatékonyságuk meghaladja a többi elemét, és eléri a 18-22% -ot (kedvező körülmények között - akár 25%).

További előny a lenyűgöző élettartam - a gyártók szerint több mint 25 év.Azonban hosszan tartó használat esetén az egykristályok hatékonysága csökken, és 10-12 év elteltével a fotoreturnum nem haladja meg a 13-17% -ot.

A monokristályos modulok lényegesen drágábbak, mint más típusú berendezések. Mesterségesen termesztett szilíciumkristályok fűrészelésével állítják elő

Ahhoz, hogy saját kezűleg készítsen napelemes generátort otthon, elsősorban különböző méretű poli- és monokristályos lemezeket vesz igénybe. Népszerű online áruházakból vásárolják, beleértve az eBay-t vagy az Aliexpress-t.

Tekintettel arra, hogy a fotocellákat meglehetősen nagyra értékelik, sok beszállító kínál a vásárlóknak a B csoportba tartozó termékeket, vagyis a teljes használatra alkalmas töredékeket, enyhe hibával. Költségük 40-60%-kal eltér a normál ártól, így a generátor összeszerelése elfogadható áron kerül, ami nem túl drága.

Hogyan készítsünk keretet tányérokhoz?

A jövőbeli generátor keretének elkészítéséhez erős fa léceket vagy alumínium sarkokat használnak. A fából készült változat kevésbé praktikus, mivel az anyag további feldolgozást igényel a későbbi rothadás és rétegvesztés elkerülése érdekében.

Annak érdekében, hogy a fakeret ellenálljon az üzemi terhelésnek, és ne rothadjon el az első eső után, speciális összetétellel kell impregnálni, amely megvédi a fát a nedvességtől.

Az alumínium sokkal vonzóbb fizikai tulajdonságokkal rendelkezik, és könnyűsége miatt nem terheli feleslegesen a tetőt vagy más tartószerkezetet, ahová az egységet tervezik.

Ezenkívül a korróziógátló bevonat miatt a fém nem rozsdásodik, nem rothad, nem szívja fel a nedvességet, és könnyen ellenáll az agresszív légköri megnyilvánulásoknak.

A keretszerkezet alumínium sarkokból történő létrehozásához először határozza meg a jövőbeli panel méretét. A standard kivitelben blokkonként 36 db 81 mm x 150 mm méretű fotocellát használnak.

A helyes későbbi működés érdekében a töredékek között egy kis rést (kb. 3-5 mm) hagynak. Ez a tér lehetővé teszi számunkra, hogy figyelembe vegyük a légköri megnyilvánulásoknak kitett bázis alapvető paramétereiben bekövetkezett változásokat. Ennek eredményeként a munkadarab teljes mérete 83 mm x 690 mm, a keret sarokszélessége 35 mm.

Az alumínium profilkeretbe helyezett szilícium ostyák szinte gyári termékekre hasonlítanak. A tartós és erős váz kifogástalan tömítettséget biztosít a rendszernek, és az egész szerkezetnek magas szintű merevséget biztosít

A méretek meghatározása után a sarkokból kivágják a szükséges töredékeket, és rögzítőelemekkel keretkeretekbe szerelik össze. A szerkezet belső felületére egy réteg szilikon tömítőanyagot kell felhordani, ügyelve arra, hogy ne legyenek rések vagy üregek.

Ettől függ a szerelt szerkezet integritása, szilárdsága és tartóssága. A tetejére egy védő átlátszó anyagot helyeznek (üveg tükröződésmentes bevonattal, plexi vagy polikarbonát speciális paraméterekkel), és biztonságosan rögzítik a vasalattal (1 rövid és 2 a keret hosszú részein, és 4 a test sarkainál).

A munkához csavarhúzót és megfelelő átmérőjű csavarokat használjon. A végén az átlátszó felületet gondosan megtisztítják a portól és apró törmeléktől.

Átlátszó elem kiválasztása

A generátor létrehozásához szükséges átlátható elem kiválasztásának fő kritériumai:

• infravörös sugárzás elnyelésének képessége;
• a napfény törésének mértéke.

Minél alacsonyabb a törésmutató, annál nagyobb a szilíciumlapkák hatékonysága. A plexi és a plexi a legalacsonyabb fényvisszaverési együtthatóval rendelkezik. A polikarbonát teljesítménye messze nem a legjobb.

Az otthoni napelemes rendszerek vázszerkezeteinek kialakításához lehetőség szerint tükröződésmentes átlátszó üveg vagy speciális típusú, kondenzációgátló bevonattal ellátott polikarbonát használata javasolt, amely biztosítja a szükséges hővédelmet.

Az infravörös sugárzás elnyelése szempontjából a legjobb tulajdonságokat a tartós hőelnyelő plexi és az infravörös abszorpciós lehetőséggel rendelkező üveg jelenti. A közönséges üveg esetében ezek az értékek lényegesen alacsonyabbak. Az infravörös abszorpció hatékonysága határozza meg, hogy a szilícium lapkák felmelegednek-e működés közben vagy sem.

Ha a fűtés minimális, a fotocellák sokáig bírják és stabil teljesítményt biztosítanak. A lemezek túlmelegedése a működés megszakítását és a rendszer egyes részeinek vagy az egész komplexum gyors meghibásodását eredményezi.

Szilikon fotocellák beszerelése

Közvetlenül a beszerelés előtt az alumínium keretbe helyezett védőüveget jól megtisztítják a portól és zsírtalanítják egy alkoholtartalmú készítménnyel.

A megvásárolt fotocellákat egyenletesen, egymástól 3-5 milliméter távolságra elhelyezzük a jelölőfelületen, és megjelöljük a teljes szerkezet sarkait. Ezután megkezdik az elemek forrasztását - a generátor összeszerelésének legfontosabb és munkaigényes részét.

A generátor működési elemeinek forrasztása egy olyan séma szerint történik, amelyben a „+” a külső pályák, a „-” pedig a lemez alsó oldalán található csatornák.

Az érintkezők helyes csatlakoztatásához először alkalmazzon folyasztószert (forrasztósavat) és forrasztást, majd dolgozza fel őket szigorú sorrendben fentről lefelé. A végén minden sor össze van kötve.

A következő lépés a fotocellák ragasztása. Ehhez minden szilícium lapka közepébe egy kis tömítőanyagot préselnek, a kapott elemláncokat külső oldalukkal felfelé fordítják, és szigorúan a korábban alkalmazott jelöléseknek megfelelően helyezik el.

Óvatosan nyomja meg a tányérokat a kezével, rögzítse őket a megfelelő helyen. Nagyon óvatosan járnak el, igyekeznek nem károsítani vagy meghajlítani az anyagot.

Az élek mentén elhelyezkedő fotocellák érintkezői külön buszra (széles ezüst vezetőre) kerülnek kimenetre, „+” és „-” jelzéssel. Ezenkívül a komplexum blokkoló diódával van felszerelve. Az érintkezőkhöz csatlakoztatva megakadályozza az akkumulátorok éjszakai lemerülését a vázszerkezeten keresztül.

A keret alsó részén fúróval lyukakat készítenek, amelyeken keresztül a vezetékeket kivezetik. A megereszkedés elkerülése érdekében használjon szilikon tömítőanyagot.

Az alábbi képgaléria bemutatja a napelem 60 elemből történő összeállításának lépéseit:

A forrasztással összeállított napelemeket most az alaphoz kell rögzíteni. Rétegelt lemezre ragasztható és üveggel lefedhető. A példában azonban a ragasztás először az üvegre történik:

Annak érdekében, hogy a töltés felhalmozására szolgáló akkumulátor ne nyelje el a fotocellák által generált energiát, a szoláris akkumulátorát egy rúddiódán keresztül csatlakoztatják:

A példában látható mini napelem állomást a képen látható diagramnak megfelelően szereljük össze. A csatlakoztatáshoz 1 m²-es rézvezető keresztmetszetű vezetéket használunk

Ez a mini erőmű akár 15 V-ot is képes termelni. Megjegyzendő, hogy a maximális teljesítmény csak napsütéses, felhőtlen napokon érhető el. Felhős időben a készülék lényegesen kevesebb energiát termel, vagy egyáltalán nem. Ezért az akkumulátort úgy választják ki, hogy a tartalék legalább egy napra elegendő legyen.

Hogyan lehet tesztelni a telepített egységet?

Az összeszerelt generátor végleges lezárása előtt tesztelni kell a forrasztási folyamat során fellépő lehetséges meghibásodások azonosítása érdekében. A legésszerűbb lehetőség az egyes forrasztott sorok külön ellenőrzése. Így azonnal világossá válik, hogy hol vannak rosszul csatlakoztatva az érintkezők, és hol van szükség újrafeldolgozásra.

A teszt elvégzéséhez használjon háztartási ampermérőt. A mérést felhőtlen napsütéses napon, ebédidőben (13-15 óráig) végezzük. A szerkezetet az udvarban helyezzük el és a megfelelő dőlésszögben szereljük fel.

A háztartási ampermérő segít mérni a tényleges áramerősséget. Leolvasása alapján meg lehet határozni a szerelt napelemes rendszer teljesítményszintjét, és azonosítani lehet a szilícium fotocellák csatlakoztatási sorrendjének megsértését.

A szolár akkumulátor kimeneti érintkezőire ampermérőt csatlakoztatunk, és megmérjük a rövidzárlati áramot. Ha a készülék 4,5 A feletti eredményeket mutat, a rendszer teljesen megfelelő, és minden csatlakozás tisztán és helyesen van forrasztva.

A teszter kijelzőjén megjelenő alacsonyabb adat olyan szabályszegést jelez, amelyet nyomon kell követni és újraforrasztani kell. Hagyományosan az enyhe hibás fotocellákból (B csoport) készült barkácsolt napelem generátorok 5-10 Amperes értékeket mutatnak a teszten.

A gyárilag gyártott egységek 10-20%-kal magasabb adatokat mutatnak. Ez azzal magyarázható, hogy a gyártás során A csoportba tartozó szilícium ostyákat használnak, amelyeknek szerkezeti hibája nincs.

A munka utolsó szakasza

Ha a teszt azt mutatja, hogy az akkumulátor teljesen működőképes, akkor speciális szilikon tömítőanyaggal vagy drágább és tartósabb epoxi keverékkel kell lezárni.

A munka kétféle módon történik:

1. Teljes töltés - ha a teljes felületet tömítőanyag borítja.
2. Részleges kezelés - amikor a tömítőanyagot csak a külső elemekre és az elemek közötti üres térre alkalmazzák.

Az első lehetőség megbízhatóbbnak tekinthető, és teljes védelmet nyújt a rendszernek a külső tényezők ellen. A fotocellák egyértelműen a helyükön vannak rögzítve, és megfelelően, maximális hatékonysággal működnek.

A házon belüli fotocellák tömítésére célszerű olyan fagyálló tömítőanyagot használni, amely ellenáll a hirtelen hőmérséklet-változásoknak és az alacsony mínusznak.

Amikor a töltés befejeződött, a tömítőanyagot hagyjuk „megkötni”. Ezután átlátszó elemmel letakarják, és szorosan a tányérokhoz nyomják.

A további védelem és ütéselnyelés érdekében egyes mesterek azt javasolják, hogy a szilíciumlap felülete és a keret hátulja közé sűrű habgumit helyezzenek el. Ez integráltabbá teszi a szerkezetet, és megvédi a törékeny fotocellákat a szükségtelen terheléstől.

Ezután a felületre súlyt helyeznek, amely a rétegekre hat, és légbuborékokat présel ki belőlük. A kész generátort újra teszteljük, végül egy előre előkészített helyre telepítjük.

Hol és hogyan kell elhelyezni a generátort?

A napkollektor telepítési helyét nagyon gondosan és sietség nélkül választják ki. A fényt fogadó lemezeket ferdén kell elhelyezni, hogy a sugarak ne merőlegesen „essenek” a felületre, hanem szépen „folyjanak” rajta.

Ideális esetben a szerkezet úgy van elhelyezve, hogy szükség esetén lehetőség legyen a dőlésszög beállítására, ily módon „elfogva” a nap maximális mennyiségét.

Teljesen elfogadható a napelemes rendszer telepítése napelemek a földön, de leggyakrabban egy ház vagy háztartási helyiség tetejét választják elhelyezésre, mégpedig annak azt a részét, amely a telek legszentebb, főleg déli oldalára néz.

Nagyon fontos, hogy a közelben ne legyenek magas épületek vagy erős, szétterülő fák. Közelségükben árnyékot képeznek, és zavarják az egység teljes működését.

Ahhoz, hogy a napelemes berendezések jól működjenek, tisztán és rendben kell tartani azokat. A felfogópanel felületén kialakuló szennyeződésréteg 10%-kal csökkenti a hatékonyságot, a rátapadt hó pedig teljesen leállítja az egységet.Ezért a rendszeres karbantartás elengedhetetlen, és segít a modulok tökéletes működési állapotban tartásában.

A napelemes generátor felszereléséhez szükséges átlagos tetőlejtés szintje 45⁰. Ezzel az elrendezéssel a fotocellák nagyon hatékonyan veszik fel a napsugárzást és állítják elő a ház megfelelő működéséhez szükséges energiamennyiséget.

Ahhoz, hogy a panelek valódi megtérülést kapjanak, és az átlagos családot ellássák a szükséges energiamennyiséggel, 15-20 négyzetméter tetőfelületet kell elfoglalnia egy napkollektorhoz.

A FÁK-országok európai részére némileg eltérő mutatók vonatkoznak. A szakemberek azt javasolják, hogy az álló helyzetben 50-60°-os dőlésszöget használjanak alapul, és a mozgatható szerkezetekben a téli szezonban az akkumulátorokat a horizonthoz képest 70°-os szögben helyezzék el.

Nyáron változtassa meg a helyzetet és döntse meg a fotocellákat 30°-os szögben.

A generátorpanelek automatikus napkövetési lehetőséggel ellátott sínrendszerre szerelésével 50%-kal növelheti a teljesítményt. A modul önállóan érzékeli a sugarak intenzitását, és hajnaltól napnyugtáig a maximális megvilágításhoz igazodik.

Közvetlenül a telepítés előtt a tetőt megerősítik és speciális erős támasztékokkal látják el, mivel nem minden szerkezet képes ellenállni a napenergia átalakítására szolgáló berendezések teljes súlyának.

A napelem generátor tetőre történő megbízható és szilárd felszereléséhez érdemes speciális rögzítéseket vásárolni. Mindegyik tetőfedő típushoz külön készülnek, és mindig kaphatók eladásra.A panelek és a tető közötti felszereléskor rést kell hagyni a levegő teljes hozzáféréséhez és a napelnyelő elemek megfelelő szellőzéséhez

Egyes esetekben megerősített szarufákat helyeznek a tető alá, hogy megvédjék a tetőt az összeomlástól, potenciálisan a megnövekedett terhelés miatt, amely jelentősen megnövekszik a téli szezonban, amikor a hó felhalmozódik a tetőfedő felületén.

A napelemes rendszer üzembe helyezéséhez szüksége lesz akkumulátorok, inverter és töltésvezérlő. Az általunk ajánlott cikkekből megtudhatja az eszközök kiválasztásának szabályait és az áramkörbe való beillesztését.

Következtetések és hasznos videó a témában

A forrasztó fotocellák jellemzői és árnyalatai hatékony napelem generátor készítéséhez otthon saját kezűleg. Tippek és tippek kézműveseknek, érdekes ötletek és személyes tapasztalatok.

Hogyan kell megfelelően tesztelni egy fotocellát és mérni a fő paramétereit. Ezek az információk hasznosak lesznek a rendszer teljes működéséhez szükséges lemezek pontos számának későbbi kiszámításakor.

A napelem akkumulátorának otthoni generátorhoz való összeszerelési folyamatának teljes, lépésről lépésre történő leírása. Működési szabályok, kezdve a szükséges elemek beszerzésétől és a legyártott készülék általános teszteléséig.

A napelem generátorok szerkezetének ismerete nem lesz nehéz otthon összeszerelni őket. Természetesen a munka figyelmet, pontosságot és alaposságot igényel, de az eredmény igazolja az összes pénzügyi és munkaerőköltséget. Az elkészült egység teljes mértékben ellátja az épületet hő- és áramellátással, megteremtve a lakók számára a szükséges komfortszintet.

Nincs értelme azonnal belevágni egy nagy projektbe.Először is érdemes kipróbálni egy kis egység összeszerelését, majd miután teljesen elsajátította a folyamat minden árnyalatát, kezdje el egy erősebb és nagyobb méretű telepítés felépítését.

Milyen minierőmű-építési módot választott a nyaralója rendezéséhez? Kérjük, írjon megjegyzéseket, ossza meg hasznos információkat és fényképeket a cikk témájával kapcsolatban az alábbi blokkban. Tegyen fel kérdéseket az ellentmondásos vagy nem világos pontokról.