Как сделать солнечные батареи своими руками

Разработка проекта солнечной энергосистемы

Проектирование необходимо для более удачного размещения панелей на крыше дома. Чем больше солнечных лучей попадет на поверхность батарей и чем выше их интенсивность, тем больше энергии они произведут. Для установки понадобится южная сторона кровли. В идеале лучи должны падать под углом 90 градусов, поэтому следует определить, в каком именно положении работа модулей принесет больше пользы.

Дело в том, что самодельная солнечная батарея, в отличие от заводской, не имеет специальных датчиков движения и концентраторов. Для изменения угла наклона существует возможность изготовить механизм на ручном управлении. Он позволит устанавливать модули почти вертикально в зимний период, когда солнце стоит низко над горизонтом, и опускать их летом, когда солнцестояние достигает своего пика. Вертикальное зимнее расположение имеет и защитную функцию: оно препятствует скапливанию на панелях снега и наледи, чем продлевает срок эксплуатации модулей.

Энергоэффективность модульной конструкции можно увеличить, если создать простейший механизм управления, который позволит менять угол наклона батареи в зависимости от времени года и даже времени суток

Возможно, перед монтажом батарей потребуется усиление кровельной конструкции, так как комплект из нескольких панелей имеет довольно большую массу. Необходимо вычислить нагрузку на крышу с учетом тяжести не только солнечных батарей, но и снежного пласта. Вес системы во многом зависит от материалов, которые применяются при ее изготовлении.

Количество панелей и их размер рассчитывают исходя из требующей мощности. Например, 1м² модуля производит приблизительно 120 Вт, этого не хватит даже для полноценного освещения жилых помещений. Примерно 1 кВт энергии при 10м² панелей позволит функционировать осветительным приборам, телевизору и компьютеру. Соответственно, солнечная конструкция площадью 20м² обеспечит нужды семьи из 3 человек. Приблизительно на такие размеры следует рассчитывать, если частный дом предназначен для постоянного проживания.

Изготовление солнечной батареи не обязательно заканчивается первоначальной сборкой, в дальнейшем можно наращивать элементы, тем самым увеличивая КПД оборудования

Солнечные батареи на загородных участках

Конечно, с гаджетами все понятно, ситуаций, где используется их зарядка от солнечной батареи, большое количество. Но тут встает другой вопрос, а можно ли использовать эти устройства для нужд на дачах? К примеру, соорудить садовый светильник на солнечных батареях своими руками.

Как показывает практика, ничего невозможного нет. Правда, это устройство более сложное в плане сбора электрического тока. Поэтому для того чтобы светильник горел ночью, когда солнца нет, нужны аккумуляторы.

Комплектация светильника

Итак, потребуется:

• Аккумулятор емкостью 1500 мАч. Выходное напряжение на клеммах должно составлять 3,7 В. Такие аккумуляторы приобрести не проблема.
• Солнечная панель. Ее параметры: напряжение 5,5 В, ток 200 мА. Такая батарея зарядит аккумулятор часов за восемь.
• Несколько резисторов, транзистор, диоды. Их количество видно на рисунке ниже.

Все комплектующие в сборе поместятся на колпачок от обычного дезодоранта. Только схему из диодов, транзисторов и резисторов, а также аккумулятор, можно разместить внутри колпачка. Солнечную же панель размещают снаружи. Ее просто можно приклеить специальным термоклеем. Чтобы усилить отражающую способность всей конструкции, к колпачку надо приклеить обычный компакт-диск. По сути, сборка очень похожа на детский конструктор.

Такая батарея спокойно потянет светодиод мощностью до 3 Вт. А его хватит для одного дачного уличного светильника. Самое интересное, что на основе данной схемы сам светильник будет автоматически включаться с приходом темноты и отключаться ранним утром. Как видите, даже такие сложные солнечные батареи своими руками сделать не проблема.

Правда, практика показывает, что иногда солнечные батареи для дома или дачи на улицу горят с меньшей яркостью и вдруг затухают совсем. Это связано с низким сопротивлением схемы. Поэтому данная проблема решается просто. Необходимо в цепь врезать резистор сопротивления (последовательно) с номиналом 20-80 Ом. Специалисты рекомендуют выбирать резистор по току. Его показатель – 5 мА, что хватит с лихвой обеспечить электричеством светодиод в течение нескольких часов. Кстати, в этом случае можно использовать аккумулятор меньшей емкости.

Светодиодные светильники на солнечных батареях

Собрать самому или с помощью специалистов

Но перед этим изучите литературу по самостоятельной установке солнечных батарей, выберите правильное место, исходя из вышеприведенных особенностей, запаситесь необходимыми инструментами и смело приступайте к установке.

Плюсы от самостоятельного монтажа безусловные — экономия денег и приобретение бесценного опыта, который в дальнейшем может вам пригодится. Но и недостатки имеются — вы потеряете свое время, а в случае неправильной установки и, следовательно, низкой эффективности батареи виноваты в этом будете только вы.

Свое время на это вы не потратите, но понесете материальные потери. Поэтому взвесьте самостоятельно все «за» и «против» перед окончательным выбором варианта установки.

Расчёт размера батареи

Размер батареи зависит от требуемой мощности и габаритов источников тока

При выборе последних вы обязательно обратите внимание на предлагаемое разнообразие фотоэлементов. Для использования в самодельных устройствах удобнее всего выбирать солнечные ячейки среднего размера

Например, рассчитанные на выходное напряжение 0.5 В и силу тока до 3 А поликристаллические панели размером 3×6 дюймов.

При изготовлении солнечной батареи они будут последовательно соединяться в блоки по 30 шт, что позволит получить требуемое для зарядки автомобильной батареи напряжение 13–14 В (учитывая потери). Максимальная мощность одного такого блока составляет 15 В × 3 А = 45 Вт. Исходя из этого значения, будет нетрудно подсчитать, сколько элементов понадобится для постройки солнечной панели заданной мощности и определить её размеры. Например, для постройки 180-ваттного солнечного электрического коллектора понадобится 120 фотоэлементов общей площадью 2160 кв. дюймов (1.4 кв.м).

Этапы работы

Процесс пайки элементовПри покупке всех необходимых материалов и инструментов можно переходить к сборке панели.

Сборка солнечной панели несложное мероприятие, требует определенных навыков пайки и общего понимания схемы.

Пайка проводников панели:

1. При помощи кусачек нарезаем проводники нужной длины.
2. Пинцетом аккуратно вставляем в ячейку отрезанный проводник.
3. Наносим две капли паяльной кислоты и припой. Для точного нанесения припоя лучше использовать настольное увеличительное стекло, которое продается в каждом супермаркете.
4. Аккуратно припаиваем проводник, не нажимая на фотоэлемент.

Вот в принципе и вся пайка. Сам процесс долгий и потребует несколько часов. Желательно после каждого часа работы нужно отдохнуть хотя бы 30 минут. Это позволит идеально припаять фотоэлементы.

Далее собираем корпус и фиксируем ячейки. Рекомендуем собирать корпус под солнечную панель из алюминиевых уголков. Так надежно и эстетично.

Обрезаем уголки до нужных размеров

Важно выбрать уголки, которые не будут бросать тень на фотоэлементы.
На внутренней стороне уголков наносим слой силиконового клея или герметика. Это нужно, чтобы изолировать фотоэлементы от попадания влаги.

На слой клея аккуратно кладем обрезанное до необходимых размеров оргстекло

Аккуратно прижимаем, и ждем, пока высохнет герметик.
После полной фиксации стекла с алюминиевой конструкцией укрепляем ее метизами.
Далее, укладываем собранные фотоэлементы с проводниками на внутреннюю сторону конструкции. Между элементами должно быть расстояние 5-8 мм, так как при нагревании материал будет расширяться.

Желательно заранее карандашом разметить места, где будут фиксироваться элементы. Это позволит сократить время сборки.

Объединяем ячейки в одну энергосистему:

Согласно ранее составленной схеме все элементы панели фиксируем между собой паяльником

Важно, чтобы в схеме были соединительные диоды Штоке, фиксирующиеся в положительном проводнике. Это нужно чтобы система не разряжалась в темное время суток.

После сборки панель тестируется на поступление напряжения.
Затем крепим фотоэлементы и надежно герметизируем панель.
После этого панель устанавливаем в алюминиевую конструкцию и герметизируем швы.
Солнечная панель готова к испытаниям.

Преимущества солнечных панелей, собранных своими руками очевидны:

• можно самому заказывать подходящие фотоэлементы различных видов;
• самостоятельно подбирать схемы, проводить сборку и тестировать панель;
• себестоимость готовой конструкции собранной в домашних условиях намного дешевле предлагаемых интернет порталами.

Из минусов можно отметить потраченное время и терпение на сборку. Еще есть шанс ошибиться, если нет определенных навыков в работе с паяльником.

Но в любом случае сборка солнечной панели — это отличный способ стать независимым от общей электроэнергии.

Смотрите видео, в котором опытный пользователь подробно показывает процесс сборки солнечной панели своими руками:

Список необходимых инструментов

Хороший паяльник — залог качественной работыВ процессе сборки солнечной панели из поликристаллических фотоэлементов понадобятся следующие инструменты:

• паяльник 25-30 Вт, канифоль, олово;
• паяльная кислота;
• карандаш для подготовки места пайки;
• кусачки;
• пинцет.

Для сборки корпуса:

• деревянные брусья или алюминиевые уголки (размеры индивидуальны);
• шуруповерт;
• силиконовый клей или герметик;
• болты, гайки или другие крепления (метиз);
• пила и ножовка по металлу (для нарезания оргстекла).

Эта статья о разновидностях солнечных электростанций.

Статью о различных видах солнечных батарей читайте здесь.

Порядок сборки

Специфика изготовление каркаса

По сути, это традиционная простейшая рама, материал для которой выбирается в зависимости от места расположения батареи. Обычно на тематических сайтах указывается алюминиевый уголок или древесина. Целесообразность использования последней (при всем уважении к авторам статей) вызывает определенные сомнения. Основная причина – в особенностях любого дерева. Она заключается в содержании влаги, независимо от степени осушки.

Сколько бы процентов ее ни было, скручивания, а то и растрескивания дерева не избежать. С учетом хрупкости панелей – не вариант, однозначно. Долго такая батарея, даже при закреплении на окне внутри строения, не прослужит.

Монтаж батареи

Размеры рамы выбираются исходя из линейных параметров панелей. Горизонтальная ориентация или вертикальная – это зависит от специфики установки батареи, и принципиального значения не имеет.

На каркас крепится лист стекла или поликарбоната (только не ячеистого, а монолитного). Он выполняет защитную функцию, предохраняя фотоэлементы от механического разрушения.

На него, с внутренней стороны каркаса, наносятся капли силиконового герметика (по центру панелей), или он намазывается тончайшим слоем. Рекомендации по использованию смолы (эпоксидной) вряд ли заслуживают внимания, так как о ремонтопригодности батареи в этом случае говорить не приходится.

В раму укладывается расчетное количество панелей (сборка делается заранее). Одна дает напряжение порядка 0,5 В (небольшое отклонение номинала не в счет)

Здесь важно не перепутать, где лицевая сторона изделий, а где тыльная

Задняя часть закрывается мягким съемным матом. Для его изготовления своими руками можно взять поролон (4 см, как минимум) и пленку п/э. Соединяются ее кромки скотчем или спаиваются (если есть специальная машинка).

На этом работа не заканчивается. Между стеклом (поликарбонатом) и панелями останутся воздушные пузырьки, которые снижают эффективность солнечной батареи. Их необходимо удалить. Для этого на мат укладывается плотный материал. Например, фрагмент, подобранный по размерам каркаса, толстой (многослойной) фанеры.

Сверху – груз, вес которого достаточный, чтобы панели слегка придавить. В таком положении батарея оставляется на полсуток, не менее. Здесь следует ориентироваться на ее габариты и равномерность распределения нагрузки.

По истечении этого времени гнет, фанера и мат демонтируются. Сразу же крепить батарею по месту установки нельзя. Понадобится еще некоторое время, чтобы герметик окончательно просох.

Вместо мата можно использовать и иную мягкую подложку. К примеру, опилки, стружку.

Завершающий этап – изготовление задней стенки и ее постановка на место. Для этого берется ДСП, ДВП, фанера, но обязательно с той же подложкой, чтобы защитить панели от деформации.

Особенности сборки схемы

Спайка пластин – процесс сложный, требующий кропотливости и внимательности. Лучше работать паяльником маломощным (24 – 36 Вт). Если используется распространенный в быту на 65, то его следует включать через ограничительное сопротивление. Простейший вариант – последовательное присоединение лампочки-«стоваттки».

Но это не все. Необходимо исключить саморазряд батареи (ночью, в ненастную погоду). Это обеспечивается включением в схему п/п диодов. В качестве проводника (для выводов) целесообразно использовать кабель акустический, который на панели также фиксируется герметиком.

Вариант пленочной солнечной батареи (есть и такой) не рассматривается. Несмотря на некоторые достоинства, у него есть ряд существенных минусов – низкий КПД и необходимость укладки на больших площадях. Для частного дома решение неприемлемое.

Солнечные панели своими руками: что понадобится

Для начала разберемся с вопросом, что вообще понадобится для самостоятельного изготовления солнечных панелей.  По большому счету, не так уж и много, и самое дорогое из нижнего списка – это сами элементы. Приобрести их можно через интернет – когда-то это можно было сделать в Китае, но теперь и у них они обходятся дорого, если, конечно, не попасть на распродажу. В общем, о них нужно подумать заранее.

1. Солнечный элемент. Как правило, их мощность не велика – если говорить о напряжении, то это порядка 0,5-4,5V, если говорить о выдаваемой мощности, то и того меньше. Поэтому элементов на одну панель понадобится ровно столько, чтобы при последовательном их подключении в сумме они выдавали 14-16V – как правило, это 36шт. Именно по этой причине они продаются комплектами из расчета на панель определенной мощности. Лучше приобретать комплект, в котором сразу указывается его мощность. Какая она должна быть? Чтобы в сутки получить 6-8 кВт энергии, понадобится как минимум 3 собранные солнечные панели мощностью по 250Вт каждая.
2. Шина для спайки солнечных элементов. В большинстве случаев она прилагается к комплекту. При этом используются два типа этих изделий. Тонкая шина применяется для последовательного соединения элементов в группы и широкая для объединения групп в единый контур.
3. Диод Шотки. Профессионалы советуют устанавливать его, а вот любители, которые до всего доходят сами, наоборот, говорят, что он мешает.
4. Стекло. Лучше если это будет поликарбонат – в таком случае панели получатся более легкими. Стекло предпочтительнее в том плане, что оно меньше преломляет свет, и эффективность панели становится несколько выше. Если решите использовать стекло, то его толщина должна составлять 4мм.
5. Алюминиевый профиль для корпуса панели. В принципе, его можно изготовить и из дерева, но это, опять же, увеличение веса конструкции.

6. Пленка для герметизации панели с тыльной стороны. Как вариант, можно использовать второе стекло, но тогда снова увеличивается вес солнечной панели.

В принципе, это все, что понадобится для сборки солнечной панели своими руками. Можно упомянуть еще и о специальной распаечной коробочке, но, по большому счету, можно обойтись и без нее.

Солнечные батареи на крыше

Для устройства солнечных батарей на крыше идеально подходят те здания, одна из сторон крыши которых смотрит на юг, и с оптимальным углом наклона. Лучше всего солнечные электрические панели работают в местах с теплым климатом, где короткая или мягкая зима. В иных климатических условиях важнейшее значение имеет система подстраховки – так например в систему дополнительно подключают дизельгенераторы, ветрогенераторы.

Солнечные панели установлены на крыше дома под оптимальным углом

Системы, у которых предусмотрена возможность резервирования энергии, пригодятся в ненастную погоду или поздним вечером.

Более изощренные и эффективные системы, включают в себя также автоматическое слежение за солнцем (поворотный механизм на котором установлены солнечные панели), изменением угла наклона от времени года и суток — что позволяет добиться максимального КПД выработки электроэнергии.

Здесь однако не будет вдаваться во все нюансы устройства, типов и эффективности солнечных панелей, читайте об этом отдельную статью.

Перед тем как перейти к описанию сборки самодельной солнечной батареи, интересно узнать с какой целью вы собираетесь использовать солнечную энергию, примите участие в опросе, это просто.

 Загрузка …

Рекомендация по выбору панелей

Не только китайские, а все солнечные панели делятся на моно- (более дорогие) и поликристаллические (аморфные). В чем разница? Не вдаваясь в технологию изготовления, достаточно указать, что первые характеризуются однородной структурой. Поэтому их КПД выше, чем у аморфных аналогов (примерно 25% против 18%) и стоят они дороже.

Визуально их можно отличить по форме (показано на рисунке) и оттенку синего. Монокристаллические панели несколько темнее. Ну а есть ли смысл в экономии на мощности, решать придется самостоятельно. К тому же следует учесть, что производством недорогих поликристаллических панелей в Китае занимаются в основном мелкие фирмы, экономящие буквально на всем, в том числе, и на исходных материалах. Это напрямую отражается не только на себестоимости, но и на качестве продукции.

Все фотоэлементы соединяются в единую энергетическую цепочку проводниками. В зависимости от типа панелей, они могут быть уже зафиксированы по месту или отсутствовать. Значит, припаивать их придется своими руками. Все кристаллические образцы довольно хрупкие, и обращаться с ними нужно крайне аккуратно.

Если нет должных навыков работы паяльником, то лучше приобрести панели класса A (более дорогие). Покупая дешевые аналоги (B), желательно взять хотя бы один в запас. Практика сборки солнечных батарей показывает, что повреждений точно не избежать, поэтому лишняя панель однозначно понадобится.

При определении потребного количества фотоэлементов можно ориентироваться на такие данные. 1 м² панелей дает примерно 0,12 кВт/час электроэнергии. Статистика эн/потребления показывает, что для небольшой семьи (4 человека) в месяц достаточно порядка 280 – 320 кВт.

Солнечные панели продаются в двух возможных вариантах – с восковым покрытием (для предохранения от повреждений при транспортировке) и без него. Если панели с защитным слоем, то их придется подготовить к сборке.

Что необходимо сделать?

• Распаковать товар.
• Погрузить комплект в горячую воду. Примерная температура – 90±5 0С. Главное, чтобы это не был кипяток, иначе панели частично деформируются.
• Разъединить образцы. Признаки того, что воск растаял, заметны визуально.
• Обработать каждую панель. Технология простая – поочередное погружение их в воду горячую мыльную, потом – чистую. Процедура «омовения» продолжается до тех пор, пока на поверхности не останется следов воска.
• Просушить. Раскладывать панели следует на мягкой ткани. К примеру, на махровой скатерти.

Что представляет собой солнечная батарея и для чего она используется?

Солнечная батарея — это устройство, принцип работы которого основан на способности фотоэлементов преобразовывать энергию солнца в электричество. Эти преобразователи соединены между собой в общую систему. Получаемый электрический ток накапливается в специальных устройствах — аккумуляторах.

Чем больше площадь панелей, тем больше электрической энергии можно получить

Мощность солнечной батареи зависит от размера поля из фотоэлементов. Но это не означает, что только большие площади способны воспроизвести требуемое количество электроэнергии. Например, всем знакомые калькуляторы могут использовать портативные солнечные батареи, которые вмонтированы в их корпус.

Что такое солнечная батарея?

Солнечная батарея представляет собой панель, состоящую из соединённых между собой фотоэлементов. Она напрямую преобразует солнечную энергию в электрический ток. В зависимости от устройства системы, электрическая энергия аккумулируется или сразу идёт на энергообеспечение зданий, механизмов и приборов.

Солнечная батарея состоин из соединённых между собой фотоэлементов

Простейшими фотоэлементами пользовался почти каждый. Они встроены в калькуляторы, фонарики, аккумуляторы для подзарядки электронных гаджетов, садовые фонарики. Но этим использование не ограничивается. Существуют электромобили с подзарядкой от солнца, в космосе это один из основных источников энергии.

В странах с большим количеством солнечных дней батареи устанавливаются на крышах домов и используются для отопления и нагрева воды. Этот вид называют коллекторами, они преобразуют энергию солнца в тепловую.

Нередко электроснабжение целых городов и посёлков происходит только за счёт этого вида энергии. Строятся электростанции, работающие на солнечной радиации. Особенное распространение они получили в США, Японии и Германии.

Заключение по теме

Итак, в этой статье мы постарались ответить на вопрос, как сделать солнечную батарею в домашних условиях? Были рассмотрены две схемы для зарядки гаджетов и для светодиодного светильника, который можно установить на улице в загородном доме. Есть ли необходимость все это создавать, если рынок заполнен промышленными изделиями. Все, как обычно, упирается в стоимость. А у промышленных образцов она достаточно высокая. Так что все дело, как обычно, в деньгах. Но не стоит сбрасывать со счетов и хобби. Это занимательное и очень увлекательное дело – собирать солнечную батарею в домашних условиях своими руками.

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin