L'abitare biologico, un'idea tanto popolare negli ultimi anni, implica un armonioso "rapporto" dell'uomo con l'ambiente. L'ostacolo di ogni approccio ecologico è l'uso dei minerali per produrre energia.

Le emissioni di sostanze tossiche e di anidride carbonica nell'atmosfera, rilasciate durante la combustione dei combustibili fossili, stanno gradualmente uccidendo il pianeta. Pertanto, il concetto di "energia verde", che non danneggia l'ambiente, è alla base di molte nuove tecnologie energetiche. Una di queste aree per ottenere energia rispettosa dell'ambiente è la tecnologia di conversione della luce solare in corrente elettrica. Sì, è vero, parleremo di pannelli solari e della possibilità di installare sistemi di alimentazione autonomi in una casa di campagna.

Al momento, le centrali elettriche industriali basate su pannelli solari, utilizzate per la piena fornitura di energia e calore di un cottage, costano almeno 15-20 mila dollari con una durata garantita di circa 25 anni. Il costo di qualsiasi impianto ad elio in termini di rapporto tra la vita utile garantita e il costo medio annuo di manutenzione di una casa di campagna è piuttosto elevato: in primo luogo, oggi il costo medio dell'energia solare è commisurato all'acquisto di risorse energetiche dalla centrale reti e, in secondo luogo, sono necessari investimenti di capitale una tantum per installare il sistema.

Di solito è consuetudine separare i sistemi solari progettati per il riscaldamento e l'alimentazione. Nel primo caso viene utilizzata la tecnologia dei collettori solari, nel secondo l'effetto fotovoltaico viene utilizzato per generare corrente elettrica nei pannelli solari. Vogliamo parlare della possibilità di autoproduzione di pannelli solari.

La tecnologia di assemblaggio manuale di un sistema a energia solare è abbastanza semplice ed economica. Quasi tutti i russi possono assemblare singoli sistemi energetici ad alta efficienza a costi relativamente bassi. È redditizio, conveniente e persino alla moda.

La scelta delle celle solari per il pannello solare

Quando si inizia a produrre un sistema solare, è necessario prestare attenzione che con l'assemblaggio individuale non è necessaria l'installazione una tantum di un sistema completamente funzionante, può essere costruito gradualmente. Se la prima esperienza si è rivelata positiva, allora ha senso espandere la funzionalità del sistema solare.

Al suo interno, una batteria solare è un generatore che funziona sulla base dell'effetto fotovoltaico e converte l'energia solare in energia elettrica. I quanti di luce che colpiscono un wafer di silicio fanno uscire un elettrone dall'ultima orbita atomica del silicio. Questo effetto crea un numero sufficiente di elettroni liberi che formano un flusso di corrente elettrica.

Prima di assemblare la batteria, è necessario decidere il tipo di convertitore fotoelettrico, ovvero: monocristallino, policristallino e amorfo. Per l'autoassemblaggio di una batteria solare, vengono selezionati moduli solari monocristallini e policristallini disponibili in commercio.

In alto: moduli monocristallini senza contatti saldati. In basso: moduli policristallini con contatti saldati

I pannelli a base di silicio policristallino hanno un'efficienza piuttosto bassa (7-9%), ma questo svantaggio è compensato dal fatto che il silicio policristallino praticamente non riduce la potenza con tempo nuvoloso e nuvoloso, la durata della garanzia di tali elementi è di circa 10 anni. I pannelli a base di silicio monocristallino hanno un'efficienza di circa il 13% con una vita utile di circa 25 anni, ma questi elementi riducono notevolmente la potenza in assenza di luce solare diretta. L'efficienza dei cristalli di silicio di diversi produttori può variare in modo significativo. Secondo la pratica delle centrali solari sul campo, possiamo parlare della durata dei moduli a cristallo singolo per oltre 30 anni e per i moduli policristallini - più di 20 anni. Inoltre, nell'intero periodo di funzionamento, la potenza dissipata nelle celle di silicio mono e policristallino non supera il 10%, mentre nelle batterie amorfe a film sottile la potenza diminuisce del 10-40% nei primi due anni.

Celle solari Evergreen Solar Cells con contatti in un set da 300 pz.

Sull'asta di eBay, puoi acquistare un kit di celle solari per assemblare un pannello solare di 36 e 72 celle solari. Tali set sono disponibili per la vendita in Russia. Di norma, per l'autoassemblaggio dei pannelli solari vengono utilizzati moduli solari di tipo B, ovvero moduli scartati nella produzione industriale. Questi moduli non perdono le loro prestazioni e sono molto più economici. Alcuni fornitori offrono moduli solari su una scheda in fibra di vetro, il che implica un alto livello di tenuta degli elementi e, di conseguenza, affidabilità.

Nome	Caratteristiche	Costo, $
Celle solari Everright (EBay) senza contatti	policristallino, set - 36 pz., 81x150 mm, 1,75 W (0,5 V), 3A, efficienza (%) - 13 in un set con diodi e acido saldante a matita	$46.00 $ 8,95 di spedizione
Celle solari (novità USA)	monocristallino, 156x156 mm, 81x150 mm, 4W (0,5 V), 8A, efficienza (%) - 16,7-17,9	$7.50
	monocristallino, 153x138 mm, U freddo corsa - 21,6 V, io corto. vice - 94 mA, P - 1,53 W, efficienza (%) - 13	$15.50
Celle solari su pannello in fibra di vetro	policristallino, 116x116 mm, U freddo corsa - 7,2 V, ho corto. vice - 275 mA., P - 1,5 W, efficienza (%) - 10	$14.50
		$87.12 $ 9,25 di spedizione
Celle solari (EBay) senza contatti	policristallino, set - 72 pz., 81x150 mm 1,8W	$56.11 $ 9,25 di spedizione
Celle solari (EBay) con contatti	monocristallino, set - 40 pz., 152x152 mm	$87.25 $ 14,99 di spedizione

Sviluppo di un progetto per un sistema energetico ad elio

La progettazione di un futuro sistema solare dipende in gran parte dal metodo di installazione e installazione. I pannelli solari devono essere installati ad angolo per garantire che la luce solare diretta colpisca ad angolo retto. Le prestazioni di un pannello solare dipendono in gran parte dall'intensità dell'energia luminosa, nonché dall'angolo di incidenza dei raggi solari. La posizione della batteria solare rispetto al sole e l'angolo di inclinazione dipendono dalla posizione geografica del sistema dell'elio e dal periodo dell'anno.

Dall'alto verso il basso: i pannelli solari monocristallini (80 watt ciascuno) nella casa di campagna sono installati quasi in verticale (inverno). I pannelli solari monocristallini nel paese hanno un angolo più piccolo (primavera) Sistema meccanico per il controllo dell'angolo della batteria solare.

Gli impianti solari industriali sono spesso dotati di sensori che assicurano il movimento rotatorio del pannello solare nella direzione del movimento dei raggi solari, nonché di specchi che concentrano la luce solare. Nei singoli sistemi, tali elementi complicano notevolmente e aumentano il costo del sistema e quindi non vengono utilizzati. È possibile utilizzare il più semplice sistema di controllo meccanico dell'angolo di inclinazione. In inverno i pannelli solari vanno installati quasi in verticale, questo protegge anche il pannello dalla neve e dal ghiaccio sulla struttura.

Schema per il calcolo dell'angolo di inclinazione del pannello solare in base al periodo dell'anno

I pannelli solari sono installati sul lato soleggiato dell'edificio per fornire la massima quantità di energia solare disponibile durante le ore diurne. A seconda della posizione geografica e del livello del solstizio, viene calcolato l'angolo della batteria, che è più adatto alla tua posizione.

Con la complessità del progetto è possibile realizzare un sistema per il controllo dell'angolo di inclinazione della batteria solare a seconda della stagione e dell'angolo di rotazione del pannello a seconda dell'ora del giorno. L'efficienza energetica di un tale sistema sarà maggiore.

Quando si progetta un sistema solare da installare sul tetto di una casa, è fondamentale scoprire se la struttura del tetto è in grado di sopportare il peso richiesto. L'autosviluppo del progetto prevede il calcolo del carico sul tetto, tenendo conto del peso del manto nevoso in inverno.

Selezione dell'angolo di inclinazione statico ottimale per un sistema solare sul tetto di un tipo a cristallo singolo

Per la produzione di pannelli solari, puoi scegliere diversi materiali in base al peso specifico e ad altre caratteristiche. Quando si scelgono i materiali di costruzione, è necessario tenere conto della temperatura di riscaldamento massima consentita della cella solare, poiché la temperatura del modulo solare funzionante a piena capacità non deve superare i 250°C. Quando la temperatura di picco viene superata, il modulo solare perde drasticamente la sua capacità di convertire la luce solare in corrente elettrica. I sistemi solari pronti per l'uso individuale, di norma, non richiedono il raffreddamento delle celle solari. La produzione fai-da-te può comportare il raffreddamento del sistema solare o il controllo dell'angolo del pannello solare per garantire la temperatura funzionale del modulo, nonché la selezione di un materiale trasparente appropriato che assorba la radiazione IR.

La progettazione competente del sistema solare consente di fornire la potenza richiesta della batteria solare, che sarà vicina al valore nominale. Quando si calcola la struttura, è necessario tenere conto del fatto che elementi dello stesso tipo danno la stessa sollecitazione, indipendentemente dalle dimensioni degli elementi. Inoltre, la forza attuale delle celle di grandi dimensioni sarà maggiore, ma anche la batteria sarà molto più pesante. Per la fabbricazione di un sistema solare vengono sempre presi moduli solari della stessa dimensione, poiché la corrente massima sarà limitata dalla corrente massima del piccolo elemento.

I calcoli mostrano che in media, in una giornata di sole limpido, non si possono ottenere più di 120 W di potenza da 1 m di un pannello solare. Tale potere non garantirà nemmeno il funzionamento di un computer. Un impianto di 10 m fornisce più di 1 kW di energia e può fornire elettricità ai principali elettrodomestici: lampade, TV, computer. Per una famiglia di 3-4 persone sono necessari circa 200-300 kW al mese, quindi un impianto solare installato sul lato sud con una dimensione di 20 m può soddisfare pienamente il fabbisogno energetico della famiglia.

Se consideriamo i dati statistici medi sull'alimentazione elettrica di un singolo edificio residenziale, allora: il consumo energetico giornaliero è di 3 kWh, l'irraggiamento solare dalla primavera all'autunno - 4 kWh/mq al giorno, il consumo di picco - 3 kW (quando il lavaggio macchina, frigorifero, ferro da stiro e bollitore elettrico accesi). Al fine di ottimizzare il consumo energetico per l'illuminazione all'interno della casa, è importante utilizzare lampade AC a basso consumo energetico - LED e fluorescenti.

Realizzazione di un telaio per batterie solari

Un angolo in alluminio viene utilizzato come cornice della batteria solare. Su ebay puoi acquistare cornici già pronte per i pannelli solari. Il rivestimento trasparente viene selezionato come desiderato, in base alle caratteristiche richieste per questo design.

Kit telaio in vetro solare a partire da $ 33

Quando scegli un materiale protettivo trasparente, puoi anche concentrarti sulle seguenti caratteristiche del materiale:

Materiale	Indice di rifrazione	Trasmissione di luce, %	Peso specifico g/cm 3	Dimensioni foglio, mm	Spessore, mm	Costo, rub./m 2
Aria	1,0002926	—	—	—	—	—
Bicchiere	1,43-2,17	92-99	3,168	—	—	—
plexiglas	1,51	92-93	1,19	3040x2040	3	960.00
policarbonato	1,59	fino a 92	0,198	3050x2050	2	600.00
Plexiglass	1,491	92	1,19	2050x1500	11	640.00
Vetro Minerale	1,52-1,9	98	1,40	—	—	—

Se consideriamo l'indice di rifrazione della luce come criterio per la scelta di un materiale. Il plexiglas ha l'indice di rifrazione più basso, il plexiglass domestico è un'opzione più economica per un materiale trasparente e il policarbonato è meno adatto. È disponibile per la vendita il policarbonato con rivestimento anticondensa e questo materiale offre anche un alto livello di protezione termica. Quando si scelgono materiali trasparenti in termini di peso specifico e capacità di assorbire lo spettro IR, il policarbonato sarà il migliore. I migliori materiali trasparenti per pannelli solari sono materiali ad alta trasmissione della luce.

Quando si fabbrica una cella solare, è importante scegliere materiali trasparenti che non trasmettano lo spettro IR e quindi riducano il riscaldamento delle celle di silicio che perdono potenza a temperature superiori a 250°C. Nell'industria vengono utilizzati vetri speciali con rivestimento in ossido di metallo. Il vetro ideale per i pannelli solari è considerato il materiale che trasmette l'intero spettro ad eccezione della gamma IR.

Schema di assorbimento della radiazione UV e IR da parte di vari vetri.
a) vetro normale, b) vetro IR, c) duplex con vetro termoassorbente e vetro normale.

Il massimo assorbimento dello spettro IR fornirà vetro protettivo di silicato con ossido di ferro (Fe 2 O 3), ma ha una sfumatura verdastra. Lo spettro IR assorbe bene qualsiasi vetro minerale, ad eccezione del quarzo, il plexiglass e il plexiglass appartengono alla classe dei vetri organici. Il vetro minerale è più resistente ai danni superficiali, ma è molto costoso e non disponibile. Per i pannelli solari viene utilizzato anche uno speciale vetro ultrachiaro antiriflesso, che trasmette fino al 98% dello spettro. Inoltre, questo vetro assume l'assorbimento della maggior parte dello spettro IR.

La scelta ottimale delle caratteristiche ottiche e spettrali del vetro aumenta notevolmente l'efficienza di fotoconversione del pannello solare.

Pannello solare in teca di plexiglass

Molte officine di pannelli solari consigliano di utilizzare il plexiglass per i pannelli anteriore e posteriore. Ciò consente l'ispezione dei contatti. Tuttavia, la struttura in plexiglass difficilmente può essere definita completamente ermetica, in grado di garantire il funzionamento ininterrotto del pannello per 20 anni di funzionamento.

Montaggio dell'alloggiamento del pannello solare

La master class mostra la produzione di un pannello solare da 36 celle solari policristalline che misurano 81x150 mm. Sulla base di queste dimensioni, puoi calcolare le dimensioni della futura batteria solare. Quando si calcolano le dimensioni, è importante creare una piccola distanza tra gli elementi, che terrà conto della variazione delle dimensioni della base sotto l'influenza atmosferica, ovvero ci dovrebbero essere 3-5 mm tra gli elementi. La dimensione risultante del pezzo dovrebbe essere 835x690 mm con una larghezza dell'angolo di 35 mm.

	Un pannello solare fatto in casa realizzato utilizzando un profilo in alluminio è molto simile a un pannello solare fabbricato in fabbrica. Ciò garantisce un elevato grado di tenuta e resistenza strutturale.
	Per la produzione, viene preso un angolo in alluminio e vengono realizzati telai grezzi 835x690 mm. Per poter fissare l'hardware, è necessario praticare dei fori nel telaio.
	Il sigillante siliconico viene applicato due volte all'interno dell'angolo.
	Assicurati che non ci siano spazi vuoti. La tenuta e la durata della batteria dipendono dalla qualità dell'applicazione del sigillante.
	Successivamente, nella cornice viene posizionata una lastra trasparente del materiale selezionato: policarbonato, plexiglass, plexiglass, vetro antiriflesso. È importante lasciare asciugare il silicone all'aria aperta, altrimenti i fumi creeranno una pellicola sugli elementi.
	Il vetro deve essere accuratamente pressato e fissato.
	Per un fissaggio affidabile del vetro protettivo, avrai bisogno di hardware. È necessario fissare 4 angoli del telaio e posizionare due ferramenta sul lato lungo del telaio e una ferramenta sul lato corto lungo il perimetro.
	L'hardware è fissato con viti.
	Le viti sono serrate saldamente con un cacciavite.
	Il telaio della batteria solare è pronto. Prima di fissare le celle solari, è necessario pulire il vetro dalla polvere.

Selezione e saldatura di celle solari

Al momento, l'asta Ebay presenta una vasta gamma di prodotti per pannelli solari di autoproduzione.

Il kit di celle solari include un set di 36 celle di polisilicio, conduttori di celle e sbarre collettrici, diodi Schottke e un bastoncino di acido saldante

Poiché una batteria solare fai-da-te è quasi 4 volte più economica di una finita, l'autoproduzione rappresenta un notevole risparmio sui costi. Puoi acquistare celle solari difettose su eBay, ma non perdono la loro funzionalità, quindi il costo di un pannello solare può essere notevolmente ridotto se puoi sacrificare ulteriormente l'aspetto della batteria.

Le fotocellule danneggiate non perdono la loro funzionalità

Alla prima esperienza conviene acquistare dei kit per la realizzazione di pannelli solari; in commercio sono disponibili celle solari con conduttori saldati. La saldatura dei contatti è un processo piuttosto complicato, la complessità è esacerbata dalla fragilità delle celle solari.

Se hai acquistato celle di silicio senza conduttori, devi prima saldare i contatti.

	Ecco come appare un elemento in silicio policristallino senza conduttori.
	I conduttori vengono tagliati utilizzando un cartone bianco.
	È necessario posizionare con cura il conduttore sulla fotocellula.
	Applicare acido per saldatura e saldatura nel luogo di saldatura. Per comodità, il conduttore è fissato su un lato con un oggetto pesante.
	In questa posizione saldare accuratamente il conduttore alla fotocellula. Durante la saldatura, non premere sul cristallo, perché è molto fragile.

Gli elementi di saldatura sono un lavoro piuttosto meticoloso. Se non riesci a ottenere una connessione normale, devi ripetere il lavoro. Secondo le norme, il rivestimento in argento sul conduttore deve resistere a 3 cicli di saldatura in condizioni termiche consentite; in pratica, si incontra il fatto che il rivestimento si distrugge. La distruzione della galvanica avviene a causa dell'utilizzo di saldatori con potenza non regolata (65W), ciò può essere evitato abbassando la potenza come segue: è necessario accendere la cartuccia con una lampadina da 100W in serie al saldatore. La potenza nominale di un saldatore non regolabile è troppo alta per saldare contatti in silicio.

Anche se i venditori dei conduttori affermano che c'è della saldatura sul connettore, è meglio applicarla in aggiunta. Durante la saldatura, cerca di maneggiare gli elementi con cura, con il minimo sforzo si rompono; non impilare gli elementi in un pacco, il peso degli elementi inferiori potrebbe rompersi.

Montaggio e saldatura della batteria solare

Quando si assembla un pannello solare per la prima volta, è meglio utilizzare un supporto di marcatura che ti aiuti a posizionare gli elementi in modo uniforme a una certa distanza l'uno dall'altro (5 mm).

Substrato di marcatura per celle solari

La base è in compensato con segni d'angolo. Dopo la saldatura, un pezzo di nastro di montaggio viene attaccato a ciascun elemento sul retro, è sufficiente premere il pannello posteriore contro il nastro adesivo e tutti gli elementi vengono trasferiti.

Nastro di montaggio utilizzato per il montaggio, sul retro della cella solare

Con questo tipo di fissaggio, gli elementi stessi non sono ulteriormente sigillati, possono espandersi liberamente sotto l'influenza della temperatura, ciò non danneggerà la batteria solare e romperà i contatti e gli elementi. Solo le parti di collegamento della struttura possono essere sigillate. Questo tipo di montaggio è più adatto per i prototipi, ma difficilmente può garantire un funzionamento a lungo termine sul campo.

Un piano di assemblaggio sequenziale della batteria si presenta così:

	Disponiamo gli elementi sulla superficie del vetro. Ci deve essere una distanza tra gli elementi, che implica un libero cambio di dimensione senza compromettere la struttura. Gli elementi devono essere pressati con pesi.
	Saldiamo secondo lo schema elettrico sottostante. I binari portanti "Plus" si trovano sul lato anteriore degli elementi, "meno" - sul retro. Prima di saldare, è necessario applicare il flusso e la saldatura, quindi saldare accuratamente i contatti d'argento.
	Tutte le celle solari sono collegate secondo questo principio.
	I contatti degli elementi estremi vengono emessi sul bus, rispettivamente, al "più" e al "meno". Il bus utilizza un conduttore d'argento più largo, disponibile nel kit Solar Cells. Ti consigliamo inoltre di far risaltare il punto "medio"; con il suo aiuto, vengono posizionati due diodi shunt aggiuntivi.
	Il terminale è installato anche all'esterno del telaio.
	Ecco come appare il diagramma di connessione degli elementi senza un punto medio derivato.
	Ecco come appare la morsettiera con il punto "medio" disegnato. Il punto "medio" consente di inserire un diodo shunt su ciascuna metà della batteria, che impedirà alla batteria di scaricarsi quando l'illuminazione diminuisce o una metà viene oscurata.
	La foto mostra un diodo shunt sull'uscita "positiva", resiste alla scarica delle batterie attraverso la batteria durante la notte e alla scarica di altre batterie durante il blackout parziale. Più spesso, i diodi Schottke sono usati come diodi shunt. Danno meno perdite sulla potenza totale del circuito elettrico. Un cavo acustico con isolamento in silicone può essere utilizzato come conduttore di corrente. Per l'isolamento, puoi usare i tubi da sotto il contagocce. Tutti i fili devono essere fissati saldamente con silicone.
	Gli elementi possono essere collegati in serie (vedi foto), e non tramite bus comune, quindi la 2a e 4a fila devono essere ruotate di 1800 rispetto alla 1a fila.

I principali problemi di montaggio di un pannello solare sono legati alla qualità dei contatti di saldatura, quindi gli esperti suggeriscono di testarlo prima di sigillare il pannello.

Collaudo pannello prima della sigillatura, tensione di rete 14 Volt, potenza di picco 65 W

Il test può essere eseguito dopo aver saldato ogni gruppo di elementi. Se presti attenzione alle foto nella master class, la parte del tavolo sotto gli elementi solari viene ritagliata. Questo viene fatto intenzionalmente per determinare le prestazioni della rete elettrica dopo aver saldato i contatti.

Sigillatura di pannelli solari

La sigillatura dei pannelli solari nell'autoproduzione è la questione più controversa tra gli esperti. Da un lato, la sigillatura dei pannelli è necessaria per migliorarne la durata, è sempre utilizzata nella produzione industriale. Per la sigillatura, esperti stranieri consigliano di utilizzare il composto epossidico Sylgard 184, che fornisce una superficie trasparente, polimerizzata e altamente elastica. Il costo di "Sylgard 184" su Ebay è di circa $ 40.

Sigillante ad alto grado di elasticità "Sylgard 184"

D'altra parte, se non vuoi sostenere costi aggiuntivi, è del tutto possibile utilizzare il sigillante siliconico. Tuttavia, in questo caso, non è necessario riempire completamente gli elementi per evitare il loro possibile danneggiamento durante il funzionamento. In questo caso gli elementi possono essere fissati al pannello posteriore con silicone e solo i bordi della struttura possono essere sigillati. È difficile dire quanto sia efficace tale sigillatura, ma non è consigliabile utilizzare mastici impermeabilizzanti non consigliati, la probabilità di rottura di contatti ed elementi è molto alta.

	Prima di iniziare la sigillatura, è necessario preparare una miscela di "Sylgard 184".
	Innanzitutto, vengono versate le giunture degli elementi. La miscela dovrebbe stabilizzarsi per fissare gli elementi al vetro.
	Dopo aver fissato gli elementi, viene realizzato uno strato polimerizzante continuo di sigillante elastico, che può essere distribuito con un pennello.
	Ecco come appare la superficie dopo aver applicato il sigillante. Lo strato sigillante deve asciugarsi. Dopo la completa asciugatura, è possibile chiudere il pannello solare con il pannello posteriore.
	Ecco come appare la parte anteriore di un pannello solare fatto in casa dopo la sigillatura.

Schema di alimentazione della casa

I sistemi di alimentazione delle abitazioni che utilizzano pannelli solari sono comunemente chiamati impianti fotovoltaici, ovvero sistemi che forniscono la generazione di energia sfruttando l'effetto fotovoltaico. Per i singoli edifici residenziali vengono presi in considerazione tre sistemi fotovoltaici: un sistema di alimentazione autonomo, un sistema fotovoltaico ibrido batteria-rete, un sistema fotovoltaico senza batteria collegato a un sistema di alimentazione centrale.

Ciascuno dei sistemi ha il proprio scopo e vantaggi, ma il più delle volte negli edifici residenziali vengono utilizzati sistemi fotovoltaici con batterie di backup e collegamento a una rete elettrica centralizzata. La rete elettrica è alimentata da pannelli solari, di notte da batterie e quando vengono scaricate dalla rete elettrica centrale. Nelle aree difficili da raggiungere in cui non esiste una rete centrale, i generatori di combustibili liquidi vengono utilizzati come fonte di alimentazione di riserva.

Un'alternativa più economica a un sistema di rete a batteria ibrida sarebbe un sistema solare senza batteria collegato a una rete centrale. L'elettricità è fornita da pannelli solari e di notte la rete è alimentata dalla rete centrale. Tale rete è più applicabile per le istituzioni, perché negli edifici residenziali la maggior parte dell'energia viene consumata la sera.

Schemi di tre tipologie di impianti fotovoltaici

Consideriamo una tipica installazione di un impianto fotovoltaico a batteria-rete. I pannelli solari fungono da generatore di elettricità, che sono collegati tramite una scatola di derivazione. Successivamente, nella rete viene installato un regolatore di carica solare per evitare cortocircuiti ai picchi di carico. L'elettricità è immagazzinata in batterie di riserva, ed è fornita anche attraverso un inverter ai consumatori: illuminazione, elettrodomestici, una stufa elettrica ed, eventualmente, è utilizzata per riscaldare l'acqua. Per installare un sistema di riscaldamento, è più efficiente utilizzare i collettori solari, che appartengono alla tecnologia solare alternativa.

Impianto fotovoltaico ibrido batteria-rete in corrente alternata

Esistono due tipi di reti elettriche utilizzate negli impianti fotovoltaici: CC e CA. L'uso di una rete a corrente alternata consente di posizionare i consumatori elettrici a una distanza superiore a 10-15 m, oltre a fornire un carico di rete condizionatamente illimitato.

Per un edificio residenziale privato vengono solitamente utilizzati i seguenti componenti di un impianto fotovoltaico:

• la potenza totale dei pannelli solari dovrebbe essere di 1000 W, forniranno una produzione di circa 5 kWh;
• batterie con una capacità totale di 800 A/h ad una tensione di 12 V;
• l'inverter deve avere una potenza nominale di 3 kW con un carico di picco fino a 6 kW, tensione di ingresso 24-48 V;
• regolatore di scarica solare 40-50 A a 24 V;
• gruppo di continuità per fornire una carica a breve termine con una corrente fino a 150 A.

Pertanto, per un sistema di alimentazione fotovoltaica, avrai bisogno di 15 pannelli con 36 elementi, di cui un esempio di assemblaggio è fornito nella master class. Ogni pannello fornisce una potenza totale di 65 watt. Più potenti saranno i pannelli solari su monocristalli. Ad esempio, un pannello solare di 40 monocristalli ha una potenza di picco di 160 W, ma tali pannelli sono sensibili al tempo nuvoloso e nuvoloso. In questo caso, i pannelli solari basati su moduli policristallini sono ottimali per l'uso nella parte settentrionale della Russia.

L'energia alternativa è ora impegnata non solo negli specialisti. Le opzioni per le fonti di alimentazione autonome sono interessanti anche per i dilettanti che sono amici dell'ingegneria elettrica e radiofonica. Per quanto riguarda i pannelli solari, la principale difficoltà nella realizzazione del progetto è il loro prezzo elevato. E se consideriamo che per una casa privata sono necessari più pannelli, allora diventa comprensibile un certo scetticismo sul loro utilizzo nella vita di tutti i giorni.

Sebbene esista una buona soluzione per coloro che sono abituati a fare tutto con le proprie mani: assemblare una batteria solare da pannelli separati. Ad esempio, i cinesi, che sono relativamente economici.

Sulla base dell'esperienza della loro applicazione pratica, possiamo concludere che soddisfano pienamente le aspettative del maestro. E se ti concentri su un kit di classe B (prodotti più economici), i risparmi nell'autoassemblaggio dell'alimentatore sono significativi.

Per ottenere un campione di 145 W con una tensione totale di 18 V, dovrai pagare circa 3.100 rubli per pannelli cinesi (36 pezzi) (se acquistati via Internet, ad esempio, su Alibaba, Ebay) contro 6.180 (il costo di un analogo finito della produzione industriale). Si scopre che ha senso dedicare tempo e realizzare una batteria del genere.

Non solo cinesi, ma tutti i pannelli solari si dividono in mono- (più costosi) e policristallini (amorfi). Qual è la differenza? Senza entrare nella tecnologia di fabbricazione, basti sottolineare che i primi sono caratterizzati da una struttura omogenea. Pertanto, la loro efficienza è superiore a quella delle controparti amorfe (circa 25% contro 18%) e sono più costose.

Visivamente, possono essere distinti per la loro forma (mostrata nella figura) e la sfumatura di blu. I pannelli monocristallini sono leggermente più scuri. Bene, ha senso risparmiare energia, dovrai decidere da solo. Inoltre, va tenuto conto del fatto che la produzione di pannelli policristallini economici in Cina è svolta principalmente da piccole aziende che risparmiano letteralmente su tutto, comprese le materie prime. Ciò influisce direttamente non solo sul costo, ma anche sulla qualità dei prodotti.

Tutte le fotocellule sono collegate in un'unica catena energetica tramite conduttori. A seconda del tipo di pannelli, possono essere già fissati in posizione o mancanti. Quindi, dovrai saldarli con le tue mani. Tutti i campioni cristallini sono piuttosto fragili e devono essere maneggiati con estrema cura.

Se non hai le capacità di saldatura adeguate, è meglio acquistare pannelli di classe A (più costosi). Quando si acquistano analoghi economici (B), è consigliabile prenderne almeno uno in stock. La pratica di assemblare i pannelli solari mostra che i danni non possono essere evitati, quindi sarà sicuramente necessario un pannello aggiuntivo.

Quando si determina il numero richiesto di fotocellule, è possibile concentrarsi su tali dati. 1 m² di pannelli fornisce circa 0,12 kWh di elettricità. Le statistiche sui consumi energetici mostrano che per una piccola famiglia (4 persone) sono sufficienti circa 280 - 320 kW al mese.

I pannelli solari sono venduti in due possibili versioni: con rivestimento in cera (per proteggere dai danni durante il trasporto) e senza di esso. Se i pannelli sono con uno strato protettivo, dovranno essere preparati per il montaggio.

Cosa bisogna fare?

• Disimballare la merce.
• Immergere il set in acqua calda. Temperatura approssimativa - 90 ± 5 0С. La cosa principale è che non dovrebbe essere acqua bollente, altrimenti i pannelli sono parzialmente deformati.
• Separare i campioni. I segni che la cera si è sciolta sono visibili visivamente.
• Elabora ogni pannello. La tecnologia è semplice: immergendoli alternativamente in acqua calda e sapone, quindi pulirli. La procedura di “lavaggio” prosegue fino a quando non ci sono tracce di cera sulla superficie.
• Asciutto. I pannelli devono essere disposti su un panno morbido. Ad esempio, su una tovaglia di spugna.

Ordine di montaggio

Specifiche di fabbricazione del telaio

In realtà, si tratta di un telaio semplice tradizionale, il cui materiale viene selezionato in base alla posizione della batteria. Di solito, i siti tematici indicano un angolo in alluminio o legno. L'opportunità di utilizzare quest'ultimo (con buona pace degli autori degli articoli) solleva alcuni dubbi. Il motivo principale è nelle caratteristiche di qualsiasi albero. Si trova nel contenuto di umidità, indipendentemente dal grado di essiccazione.

Indipendentemente dalla percentuale, la torsione e persino il cracking dell'albero non possono essere evitati. Data la fragilità dei pannelli, non è un'opzione, sicuramente. Per molto tempo questo, anche se fissato su una finestra all'interno dell'edificio, non durerà.

Installazione della batteria

Le dimensioni del telaio sono selezionate in base ai parametri lineari dei pannelli. Orientamento orizzontale o verticale: dipende dalle specifiche dell'installazione della batteria e in linea di principio non ha importanza.

Al telaio è fissata una lastra di vetro o policarbonato (non cellulare, ma monolitico). Svolge una funzione protettiva, proteggendo le fotocellule da danneggiamenti meccanici.

Su di esso, dall'interno del telaio, vengono applicate gocce di sigillante siliconico (al centro dei pannelli) oppure viene spalmato con lo strato più sottile. Le raccomandazioni per l'uso della resina (epossidica) difficilmente meritano attenzione, poiché in questo caso non c'è bisogno di parlare della manutenibilità della batteria.

Il numero stimato di pannelli viene posizionato nel telaio (l'assemblaggio viene eseguito in anticipo). Si fornisce una tensione dell'ordine di 0,5 V (una leggera deviazione nel valore nominale non conta). È importante non confondere dove si trova il lato anteriore dei prodotti e dove si trova il retro.

La parte posteriore è chiusa con un morbido materassino removibile. Per realizzarlo con le tue mani, puoi prendere della gommapiuma (almeno 4 cm) e un film di polietilene. I suoi bordi sono collegati con nastro adesivo o saldati (se esiste una macchina speciale).

Il lavoro non finisce qui. Rimarranno bolle d'aria tra il vetro (policarbonato) e i pannelli, il che ridurrà l'efficienza del pannello solare. Devono essere rimossi. Per fare questo, sul tappetino viene posato un materiale denso. Ad esempio, un frammento, abbinato alle dimensioni del telaio, compensato spesso (multistrato).

Sopra: un carico, il cui peso è sufficiente per premere leggermente i pannelli. In questa posizione, la batteria viene lasciata per almeno mezza giornata. Qui dovresti concentrarti sulle sue dimensioni e sulla distribuzione uniforme del carico.

Trascorso questo tempo, l'oppressione, il compensato e la stuoia vengono smantellati. È impossibile riparare immediatamente la batteria nel sito di installazione. Ci vorrà ancora un po' di tempo prima che il sigillante si asciughi completamente.

Invece di un tappetino, puoi usare un altro substrato morbido. Ad esempio, segatura, trucioli.

La fase finale è la fabbricazione della parete di fondo e la sua installazione in posizione. Per questo vengono presi truciolare, fibra di legno, compensato, ma sempre con lo stesso substrato per proteggere i pannelli dalla deformazione.

Caratteristiche di assemblaggio del circuito

Le piastre saldanti sono un processo complesso che richiede scrupoloso e attenzione. È meglio lavorare con un saldatore a bassa potenza (24 - 36 W). Se viene utilizzato un 65 comune nella vita di tutti i giorni, allora dovrebbe essere attivato attraverso una resistenza limitante. L'opzione più semplice è collegare in serie una lampadina da "cento watt".

Ma non è tutto. È necessario escludere l'autoscarica della batteria (di notte, in caso di maltempo). Ciò è garantito dall'inclusione di diodi p / p nel circuito. Si consiglia di utilizzare un cavo acustico come conduttore (per i conduttori), anch'esso fissato al pannello con un sigillante.

L'opzione di una batteria solare a pellicola (ce n'è una) non è considerata. Nonostante alcuni vantaggi, presenta una serie di svantaggi significativi: bassa efficienza e necessità di posa su grandi aree. Per una casa privata, la soluzione è inaccettabile.

Perché pagare un sacco di soldi (o qualsiasi denaro) per un programma che ti mostra come realizzare un pannello solare quando puoi ottenere la stessa cosa gratuitamente?

Ti dirò come realizzare un pannello solare, il cui costo sarà la metà di quello della controparte acquistata. Tali sistemi sono realizzati con materiali venduti nei negozi di ferramenta e negozi di elettronica locali. Puoi anche acquistare i materiali online. È ora di raccogliere la luce solare e liberare l'elettricità!

Passaggio 1: come è iniziato tutto

Ho visto le mie bollette dell'elettricità aumentare anno dopo anno, semplicemente perché gli elettrodomestici moderni sono costantemente in standby. E questo non sta solo danneggiando l'ambiente, ma danneggia anche il mio conto in banca, perché in realtà sto pagando per "nulla". Non riuscivo a spegnere costantemente i dispositivi dalla rete, poiché ciò complicava il loro utilizzo e richiedeva più tempo per le impostazioni permanenti. A poco a poco, ho iniziato a cercare fonti di energia rinnovabile per compensare le mie spese inutili. non era un'opzione, vivo in una zona molto tranquilla e senza vento. Anche l'energia idroelettrica non è adatta, dal momento che vivo in una zona pianeggiante praticamente senza fiumi. Pertanto, l'energia solare mi è sembrata la scelta più vincente.

Il costo dei sistemi solari già pronti è semplicemente enorme, un'installazione del genere non si ripagherà da sola nemmeno in 20 anni di funzionamento continuo. Ho provato a vincere una delle sovvenzioni statali per un sistema del genere, ma ce ne sono pochissime e non ho avuto la mia. Ma questo non mi ha fatto rinunciare all'obiettivo, anche se non volevo pagare così tanti soldi per il sistema. La decisione logica era di farlo da soli. Sì, avete letto bene, volevo creare il mio sistema solare. Ora posso dire con certezza che questo è del tutto possibile, tutti i materiali sono disponibili nei negozi locali o su Internet. Non sono un genio tecnico e non ho molta esperienza nel lavorare con l'elettricità, ho solo studiato il design dei pannelli solari, di cosa sono fatti, come si può assemblare un sistema solare con le proprie mani. Il risultato è questa master class.

Passaggio 2: inizia

Per un pannello avrai bisogno di:

28 celle solari con una potenza di picco di 3,1 W
- 2 lastre di vetro
- Diodo di blocco 6A
- 24 m di filo a nastro largo 2 mm
- Cavo a nastro da 2 m largo 5 mm
- flusso
- scatola di giunzione
- morsettiera
- saldare
- Guaina termorestringente da 1 m
- Sigillante siliconico al 100%.
- croci per piastrelle
- 2 angoli in alluminio

Inoltre, avrai bisogno di materiali di montaggio. Il costo totale di un pannello è stato di 211,36 euro. Ho fornito un elenco dei materiali necessari per un pannello ond e il progetto ne prevede due, un inverter e un dispositivo per misurare la produzione. In totale, il costo dei materiali è di 441,72 euro o 20.778 rubli.

Poco dopo aver pianificato i materiali giusti, ho trovato i pannelli solari online. Dopo aver raccolto informazioni da varie fonti, ho realizzato uno schema elettrico e ho acquistato vetro normale da un negozio locale. Gli strumenti sono stati acquistati anche localmente.

I materiali di montaggio, come cavi, scatola di montaggio, viti, staffe di montaggio, non l'ho comprato, perché tutto questo stava già raccogliendo polvere nel capannone.

Passaggio 3: processo di produzione

Ho saldato le celle solari secondo lo schema elettrico in gruppi. Ciò ha sommato la tensione di tutte le celle per ottenere l'uscita desiderata (la massima possibile). Ho realizzato un pannello di 28 celle (4 file di 7 elementi). In questa disposizione e dimensione, il pannello si adatta perfettamente al mio giardino. Di conseguenza, ho ricevuto 28x0,5 V = 14 V (in teoria). Non conoscevo ancora la forza attuale, perché ho acquistato elementi di classe B economici per questo esperimento (l'ho appena salvato).

Quando ho finito di saldare le celle, erano tutte capovolte (dal momento che le ho saldate dal retro). Ho gocciolato del silicone su ogni pannello e li ho incollati su una lastra di vetro da 4 mm (questa lastra sarà il retro del pannello).

L'ho lasciato asciugare per consentire al silicone di evaporare a sufficienza (è davvero importante far uscire tutti i fumi in eccesso mentre reagiscono con la saldatura sulle batterie).

Poi ho ribaltato la lastra di vetro e inserito tra le sezioni delle piccole croci di piastrelle (usate solitamente quando si posano le piastrelle sui muri per mantenere la stessa fuga su tutti i lati). L'ho fatto in modo che, insieme alla seconda lastra di vetro, l'intera struttura fosse più densa e resistente. Dopo aver posizionato le croci, ho applicato uno strato di silicone attorno ai bordi della lastra di vetro ad una distanza di circa 3 cm dal bordo (ci servirà questo bordo per incastrare nei passaggi successivi).

Ho quindi posizionato un'altra lastra di vetro sopra gli elementi in modo che le celle solari siano ora racchiuse tra due lastre di vetro spesso 4 mm (si potrebbe dire che ho smaltato gli elementi, quello era il mio semplice piano).

Passaggio 4: evaporazione

Ho lasciato asciugare l'intera struttura per almeno un giorno. Più è lungo, meglio è. Tra le due lastre di vetro c'era uno spazio vuoto ai bordi. Ho riempito questo spazio con del sigillante. Ho sigillato le celle con due strati di silicone e, se uno di essi è depressurizzato, il secondo proteggerà in modo affidabile le batterie all'interno. Dopo aver applicato il secondo strato, ho lasciato asciugare la struttura per altri 3 giorni. Quando il silicone era completamente asciutto, ho realizzato una cornice in profilo di alluminio per proteggere il corpo in vetro del pannello.

Passaggio 5: scatola posteriore

Sul lato posteriore del pannello, ho realizzato una scatola di montaggio con una morsettiera. Su un lato del blocco c'è un + e sull'altro lato ci sarà un filo per l'inverter. C'è anche un diodo nella scatola posteriore tra il + dal pannello e il + che va all'inverter, questo impedisce all'elettricità di fluire al pannello quando il pannello non produce elettricità (es. di notte).

Passaggio 6: inverter

Ho contattato un fornitore di pannelli solari per ordinare un inverter adatto. Ho bisogno di un piccolo inverter (produrrò una piccola quantità di elettricità con il mio sistema). Ho preso un inverter OK-4 valutato per 24 - 50 V, 100 W max. Era l'inverter più piccolo. Si scopre che un pannello non sarà sufficiente, perché emette un massimo di 14 V. Avevo bisogno di un secondo pannello e in totale avrò 28V, che saranno sufficienti per l'inverter. Dato che questa non è una corrente forte, due pannelli potrebbero non essere sufficienti. E ho realizzato il terzo pannello, che ha ottenuto prestazioni costantemente elevate.

So che questo inverter ha un massimo di 100 watt e i miei tre pannelli faranno di più (135 watt), ma quel massimo dai pannelli verrà annullato dall'inverter. Tutto ciò che va oltre la potenza consentita verrà rilasciato sotto forma di calore. Sì, so cosa stai pensando: sto sprecando elettricità. Questo è vero, ma un tale busto sarà solo nelle ore più luminose, solo poche ore al giorno. Per la maggior parte della giornata, i pannelli non ricevono abbastanza luce per generare più di 100 watt. Ma con questo design, estraggo costantemente elettricità in quantità sufficiente, dall'alba al tramonto, semplicemente perché l'inverter è in grado di funzionare a bassa tensione. Ricevo molta più elettricità alimentando i pannelli tutto il giorno di quanta ne perdo la massima potenza di falciatura durante le ore zenitali.

Passaggio 7: cifre e fatti

Il mio inverter OK-4 non aveva un display di uscita integrato, quindi avevo bisogno di un misuratore separato.

Bene, ancora una volta, non volevo spendere molti soldi per questo dispositivo. In un negozio locale, ho acquistato proprio un modello del genere: ELRO M12 Power Calculator, progettato per calcolare il consumo di elettricità degli elettrodomestici, ma funziona bene per calcolare la generazione di elettricità solare (questo calcolatore funziona in entrambi i modi, può entrambi prendono e danno energia elettrica alla rete).

E questa calcolatrice si collega direttamente alla presa senza cablaggi super complicati (proprio quello che ti serve).

Ogni cella solare emette 0,5 V x 6 A = 3 W, ma questa è la potenza massima in condizioni ideali. Per l'intero pannello, questa potenza massima è di 28 celle x 3 W = 84 W.

Ma so per esperienza che si tratta di cifre molto ottimistiche, che in realtà di solito sono il 20% in meno. Quindi nella vita reale, mi aspetto una performance di circa 67 W.

Il mio pannello non è esattamente posizionato perfettamente al sole, ma non è così importante in questo momento. I pannelli sono ad un angolo di 10 gradi (invece di 35) e non esattamente a sud.

Ma questa è una configurazione temporanea, voglio solo vedere come si comportano in condizioni reali con temperature di aria fredda, molta pioggia e un sole nebbioso.

In un prossimo futuro sistemerò l'installazione.

Considerando tutti i fattori, i pannelli producono 15V x 3A = 45W ciascuno, a condizione che la tensione della cella sia utilizzata al massimo.
L'amperaggio può essere aumentato inclinando maggiormente i pannelli verso il sole, ma al momento non è possibile dove li ho posizionati.

Passaggio 8: prestazioni

Una batteria solare è una serie di celle fotovoltaiche assemblate in un alloggiamento che fornisce elettricità al consumatore. Le fotocellule stesse stanno diventando ogni giorno più accessibili, in gran parte a causa del fatto che la Cina ha iniziato a produrle in buona qualità.

La scelta delle fotocellule per una batteria solare

1. Policristallino o monocristallo. Non esiste una risposta univoca, i moduli policristallini sono più economici, ma hanno un'efficienza energetica inferiore. La maggior parte dei produttori industriali preferisce le celle solari policristalline. In Russia non viene prodotto né l'uno né l'altro, quindi acquistiamo su com o aliexpress.com.
2. Dimensione. Disponibile in 6x6(156x156mm), 5x5(127x127mm), 6x2(156x52mm) pollici. Dovresti prendere quest'ultimo. Il fatto è che tutte le fotocellule sono molto sottili e fragili, si rompono facilmente durante l'installazione, quindi è più vantaggioso rompere una piccola fotocellula. Inoltre, più piccola è la dimensione di un elemento, più facile sarà riempire l'area della batteria.
3. Contatti saldati. Ogni piastra sarà collegata in serie con le altre, quindi ci sarà molto lavoro con il saldatore. I contatti saldati ai pannelli facilitano notevolmente questo lavoro. Il collegamento di tali contatti a un bus comune sarà molto più semplice. Se non ci sono tali contatti, dovrai saldarli da solo.

Strumenti e materiali

Materiali:

• Angolo alluminio 25x25;
• Bulloni 5x10 mm - 8 pz;
• Dadi 5 mm - 8 pezzi;
• Vetro 5-6 mm;
• Colla - sigillante Sylgard 184;
• Sigillante adesivo Ceresit CS 15;
• Fotocellule policristalline;
• Pennarello flux (una miscela di colofonia e alcol);
• Nastro argentato per collegamento a fotocellule;
• Nastro per pneumatici;
• Saldare (ne serve uno sottile, perché un riscaldamento eccessivo disabiliterà la fotocellula);
• Schiuma poliuretanica (gomma espansa), spessore 3 cm;
• Film in polietilene denso 10 micron.

Attrezzo:

• File;
• Seghetto con lama 18;
• Trapano, trapani da 5 e 6 mm;
• chiavi a forchetta;
• saldatore;

Istruzioni per foto passo passo

Viene descritto nel modo più dettagliato possibile come assemblare una batteria solare da fotocellule su un telaio in alluminio con le proprie mani.

Lima gli angoli su un bordo su ciascun lato dell'angolo in alluminio a 45 gradi.

Taglia gli angoli con un seghetto a 45 gradi. Per comodità, puoi usare la sedia:

Su ciascun lato dell'angolo, dovresti ottenere qualcosa del genere:

Taglia l'angolo in alluminio

Realizziamo staffe per il collegamento degli angoli:

Attacciamo gli angoli con angoli tagliati l'uno all'altro
Mettiamo un angolo perpendicolarmente e su di esso tracciamo una linea di taglio Dovresti ottenere 4 angoli di collegamento

Ai lati di ogni staffa ricevuta, troviamo il centro e pratichiamo un foro con un diametro di 6 mm:

Trovare il centro di ciascun lato della staffa
Foro tra parentesi

Facciamo segni attraverso il foro in ciascuna staffa sull'angolo. Per non confondere in seguito, contrassegniamo ogni angolo e ogni parentesi con un numero:

Segnare i fori "sul posto"
Mettiamo i numeri per non confondere dopo

Pratichiamo dei fori nell'angolo con un trapano da 5 mm, dovrebbe risultare così:

Buchi nell'angolo

Montiamo il telaio con bulloni e dadi:

Incolliamo il vetro nel telaio assemblato usando il sigillante:

Il silicone deve essere trattato per giunti all'esterno e all'interno

Sgrassare la superficie in vetro dall'interno e disporre le fotocellule a faccia in giù in modo che le barre di contatto siano parallele:

Collegare le fotocellule tra loro con del nastro adesivo, in modo che non si sfaldino durante le successive operazioni.

Collega gli elementi secondo lo schema:

Schema di collegamento delle fotocellule in batteria

Montiamo la struttura di tenuta:

1. Ritagliare un rettangolo da un foglio di poliuretano espanso, 1 cm in meno rispetto all'interno del telaio su ciascun lato;
2. Saldiamo il rettangolo risultante in una pellicola di plastica usando del nastro adesivo o un saldatore.

Il design si inserisce all'interno del telaio:

La gommapiuma si adatta all'interno del telaio

Il telaio, insieme alla gommapiuma, viene capovolto e rimosso. Rimangono solo le fotocellule impilate e fissate tra loro con nastro adesivo:

Rimuovere il telaio in alluminio
Fotocellule su gommapiuma

Il Sigillante Sylgard 184 si applica a tutta la superficie delle fotocellule con un pennello e si ricopre con una cornice con sopra il vetro:

Sigillante su fotocellule
Coprire le fotocellule con una cornice con vetro

Mettiamo il carico sul vetro per diverse ore, durante le quali è necessario rimuovere le bolle d'aria:

Le bolle scompaiono in 2-3 ore

Dopo 12 ore, rimuoviamo il carico e strappiamo la gommapiuma. La batteria è pronta per il collegamento!

Errori durante l'assemblaggio di una batteria solare con le tue mani

Alcuni errori tipici commessi durante l'automontaggio dei pannelli, sui quali vorrei mettere in guardia.

• Montaggio su telaio in legno o truciolare. Una batteria solare fai-da-te ripaga solo se dura diversi anni, quindi una costruzione inaffidabile in legno non è sicuramente adatta a questo, perché. gonfiarsi e perdere forma in un anno o due. Il design risulta essere ingombrante e pesante, difficile da trasportare e trasferire.
• Stoccaggio incauto di Sylgard 184. Se non si esaurisce l'intero barattolo di questa colla, dopo l'uso deve essere spostata in un contenitore più piccolo in modo che il residuo non entri in contatto con l'aria al suo interno. In caso contrario, dopo sei mesi di conservazione, tutta la colla potrebbe indurirsi.
• L'uso del plexiglas. La batteria è sempre al sole (questa è la sua essenza), quindi fa molto caldo. Il plexiglas rimuove molto male il calore dalle celle fotovoltaiche. Questo riduce la loro efficacia. Ogni grado sopra i 25°C riduce l'efficienza dello 0,45%. Ma questo non è il principale svantaggio del plexiglass! A temperature superiori ai 50°C si deforma su tutti i piani, rompendo i contatti all'interno del circuito, depressurizzando la batteria e rendendola inutilizzabile.
• Attenzione insufficiente all'isolamento delle connessioni. Quando si assemblano i pannelli solari per la propria casa con le proprie mani, è meglio utilizzare connettori speciali (MC4) che collegano più pannelli in un'unica rete. Il fatto è che in futuro potrebbe essere necessario smontarli per la riparazione, girare nella direzione opposta, sostituire elementi, ecc. Torcere i contatti "strettamente" o utilizzare terminali di collegamento per questo scopo, destinati al lavoro interno, non è l'opzione migliore.

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Il potenziale energetico della luce solare è enorme: la sua influenza può essere stimata solo perché c'è una vita violenta sul pianeta, che ha portato all'emergere di una persona intelligente che consuma ed elabora attivamente energia. Per miliardi di anni, parte dell'energia solare è stata accumulata nei depositi di organismi morti (minerali), che sono in una forma relativamente facilmente accessibile per l'estrazione e la lavorazione.

Ma l'inquinamento ambientale e il limitato approvvigionamento delle viscere della terra stanno costringendo l'umanità a dare uno sguardo nuovo alle possibilità di utilizzo diretto dell'energia della luce solare.

Per soddisfare gli attuali bisogni energetici dell'umanità, basterebbe riempire un'area relativamente piccola del deserto del Sahara con centrali solari. Poiché l'elettricità è la forma di energia più conveniente da utilizzare e da elaborare, la conversione diretta della luce solare in energia elettrica utilizzando pannelli solari da celle fotovoltaiche.

I quadrati rossi indicano l'area necessaria per ospitare le centrali solari al fine di soddisfare il fabbisogno energetico rispettivamente della Terra, dell'Europa e della Germania.

Il principio di funzionamento delle fotocellule

Una fotocellula è un dispositivo che converte l'energia dei fotoni della luce in elettricità. Attualmente, tecnologie promettenti per la creazione di convertitori fotoelettrici a semiconduttore basati su effetto fotoelettrico interno. Con l'effetto fotoelettrico interno, gli elettroni vengono ridistribuiti in base al loro stato energetico nei semiconduttori sotto l'influenza della radiazione.

Illustrazione e descrizione dell'effetto fotoelettrico interno

La conversione dell'energia luminosa in elettricità avviene in strutture semiconduttrici disomogenee. L'eterogeneità delle strutture viene creata drogando, unendo e modificando la composizione chimica dei semiconduttori. Pertanto, c'è un gradiente di cambiamento nel gap di banda del semiconduttore sotto l'influenza della radiazione, che porta all'emergere di una forza elettromotrice.

Descrizione dell'applicazione dell'effetto fotoelettrico

L'efficienza di una fotocellula dipende dai seguenti fattori:

• fotoconduttività dei semiconduttori;
• dispersione e riflessione della luce proiettata;
• far passare parte della radiazione attraverso il convertitore fotoelettrico senza conversione;
• ricombinazione delle coppie di fotoelettroni risultanti;
• resistenza interna della fotocellula;
• altre caratteristiche fisiche e chimiche.

Leggi fondamentali dell'effetto fotoelettrico

I radioamatori sanno che se si taglia un diodo o un transistor e si illumina una giunzione a semiconduttore, è possibile ottenere un piccolo potenziale ai terminali dell'elemento. Questo effetto viene spesso utilizzato per creare sensori fotosensibili autoprodotti o ausili dimostrativi, ma questo metodo non è redditizio per la conversione su larga scala della luce in energia.

È ovvio che non è possibile realizzare una batteria solare in casa "da zero" a causa della complessità tecnologica del processo, quindi, per un consumatore ordinario, ha senso creare pannelli di generazione da celle fotovoltaiche già pronte con il suo proprie mani.

Celle fotovoltaiche pronte per pannelli solari in imballaggi protettivi per il trasporto

Efficienza delle fotocellule

Il gap di banda effettivo di una giunzione a semiconduttore dipende dalla lunghezza d'onda (spettro di luminescenza). Pertanto, le tecnologie a cascata hanno iniziato ad essere utilizzate nelle fotocellule di laboratorio e industriali, che consentono di separare la luce in spettri e di irradiare separatamente convertitori fotoelettronici progettati per una gamma ristretta di onde luminose.

Queste tecnologie implicano l'uso della conoscenza in vari rami della scienza con l'uso di ricerche complesse nei laboratori. Per la produzione di fotocellule vengono utilizzati wafer di silicio con impurità di vari elementi e composti chimici. Le prospettive redditizie per convertire l'energia solare in elettricità hanno consentito lo sviluppo di un intero settore, paragonabile in potenza alla produzione di radioelettronica.

I produttori di fotocellule sono impegnati nel miglioramento delle proprietà ottiche ed elettriche delle fotocellule mediante il rivestimento, la creazione di rivestimenti antiriflesso e l'utilizzo di una struttura a più stadi.

Al momento, l'efficienza media della conversione industriale della luce in elettricità (efficienza) è di circa il 14% e per i campioni migliori di circa il 25%. In condizioni di laboratorio è stata raggiunta un'efficienza di circa il 45%.

Formazione di una batteria di generazione

Il principio di funzionamento dei pannelli solari è collegamento di fotocellule in un'unica struttura che genera elettricità, che viene accumulata nelle batterie, con successiva trasformazione in elettricità di tensione e frequenza industriale.

Le fotocellule, come le altre batterie, se collegate in serie danno più tensione, se collegate in parallelo, la corrente in uscita aumenta e la resistenza interna totale della batteria diminuisce.

Questo principio di formazione di una batteria solare è scalabile, ovvero è applicabile sia per il collegamento di singole fotocellule che per il collegamento di gruppi già assemblati in un unico pannello.

Poiché le dimensioni delle giunzioni dei semiconduttori sono misurate in micron, i produttori combinano convertitori fotoelettronici in fotocellule già pronte che hanno caratteristiche di uscita (tensione, corrente, potenza) e sono adatte per un'ulteriore combinazione in una batteria.

Prima di realizzare un pannello solare con le proprie mani, è necessario conoscere la potenza di uscita prevista, che viene calcolata dalla corrente di carica delle batterie collegate agli inverter per generare la tensione di rete. Pertanto, conoscendo la massima corrente di carica delle batterie disponibili, è possibile calcolare il numero e l'area delle fotocellule necessarie per una batteria solare, tenendo conto della loro efficienza.

Accessori per batteria solare

Come si evince dalla figura sottostante, i leader mondiali nella produzione di celle fotovoltaiche per batterie solari di varie capacità sono Cina e Germania. Pertanto, nella maggior parte dei casi, i grandi produttori di centrali solari e i singoli utenti effettuano ordini via Internet, acquistando celle fotovoltaiche cinesi per assemblare pannelli di generazione.

Dinamica di crescita nella produzione di celle fotovoltaiche per la conversione dell'energia solare in energia elettrica

Poiché la piastra della fotocellula è molto fragile, è necessaria una struttura robusta per proteggere la fotocellula dalla flessione e dalle influenze ambientali. Questo design dovrebbe fornire:

• collegamento elettrico affidabile delle fotocellule;
• forza e invarianza dei parametri geometrici dell'assieme;
• protezione contro i danni meccanici;
• protezione da umidità, precipitazioni, polvere e sporco;
• bassa riflessione della luce (rivestimento antiriflesso);
• buona trasparenza del vetro protettivo.

Le ultime tecnologie rendono i pannelli solari flessibili, il che riduce notevolmente i problemi durante la loro installazione.

I produttori offrono fotocellule di varie dimensioni e tipi, che hanno le proprie sfumature di assemblaggio, installazione e connessione. Anche film spesso allegato antiriflesso rivestimenti che il maestro dovrà applicare lui stesso al pannello solare assemblato. Pertanto, è necessario studiare attentamente tutta la documentazione disponibile per le celle solari acquistate prima di assemblare i pannelli solari. Il video sottostante mostra una panoramica delle fotocellule più diffuse.

Ottenere elettricità da una batteria solare

Va ricordato che la corrente e la tensione di uscita della batteria solare dipendono dalla densità del flusso luminoso e dall'angolo di incidenza dei raggi solari. Pertanto, con tempo nuvoloso, così come al mattino e alla sera, la potenza di uscita della batteria sarà molte volte inferiore rispetto a mezzogiorno.

Poiché le condizioni meteorologiche non possono essere modificate, è possibile aumentare il numero totale di raggi diretti alla batteria solare che utilizza riflettori fatto di lamina.

Usando riflettori in lamina fatti in casa, puoi aumentare significativamente l'efficienza dei pannelli solari

Di norma, i pannelli solari sono installati perpendicolarmente a un'ipotetica linea del Sole, che è nel cielo a mezzogiorno. In altre parole, una perpendicolare posta sulla zona del pannello solare non deve proiettare ombra. Questo angolo di installazione cambierà in base al cambio delle stagioni: nel giorno del solstizio d'estate, il Sole sorge sopra l'orizzonte nel punto più alto.

Nella maggior parte dei casi i pannelli solari vengono installati in modo permanente e senza regolazioni, a volte anche su lati diversi del tetto della casa, ricevendo una produzione efficiente di energia elettrica solo in determinate ore del giorno.

Per massimizzare l'efficienza del pannello solare, è necessario installare un dispositivo che traccerà il movimento del Sole attraverso il cielo, dirigendo il pannello perpendicolarmente ai raggi incidenti.

La batteria solare è installata su un dispositivo rotante che segue il movimento del Sole durante le ore diurne.

Le batterie solari devono avere regolatore di carica per mantenere i parametri corretti della corrente di carica. Osservando la corrente di carica nel periodo più favorevole, annotando il tempo necessario, è possibile programmare un aumento della superficie dei pannelli solari o l'installazione di batterie aggiuntive.

Con il collegamento più semplice dei pannelli solari alla batteria, si consiglia di collegare un diodo in serie tra di loro per evitare la scarica di corrente inversa.