DIY aurinkogeneraattori: ohjeet vaihtoehtoisen energialähteen tekemiseen

Vaihtoehtoiset energialähteet, jotka mahdollistavat asuintilan tarjoamisen lämmöllä ja sähköllä vaaditussa määrässä, eivät ole halpa "ilo", joka vaatii huomattavia taloudellisia kustannuksia ostoon, asennukseen ja asentamiseen.

Aurinkogeneraattorin valmistaminen omin käsin on paljon halvempaa ja on monien kotikäsityöläisten kykyjä. Katsotaanpa ohjeita, jotka kuvaavat selvästi kaikki valmistusprosessin vivahteet.

Miten aurinkosähkögeneraattori toimii?

Aurinkogeneraattori on aurinkosähköpuolijohdeelementtien kompleksi, joka muuntuu suoraan aurinkoenergia sähkölle.

Kun säteiden tuottama valon kvantti osuu valokuvalevyyn, ne syrjäyttävät elektronin työelementin lopulliselta atomiradalta. Tämä vaikutus luo monia vapaita elektroneja, jotka muodostavat jatkuvan sähkövirran virran.

Ei ole ollenkaan tarpeen koota välittömästi suurta, laajamittaista kompleksia, kun asennat aurinkogeneraattorin omin käsin. Voit aloittaa pienellä yksiköllä ja tarvittaessa lisätä äänenvoimakkuutta tulevaisuudessa

Aktiiviaineena käytetään piitä.Se on erittäin tehokas ja tarjoaa aurinkosähkömuunnostehokkuuden 20 % normaalikäytössä ja jopa 25 % suotuisissa olosuhteissa.

Piivalokennojen huomattavan tehokkuuden ansiosta niihin perustuvat generaattorit takaavat korkean tehon suhteellisen pienellä tilavuudella. Yhden metrin mittaisen yksikön teho tuottaa 125 W tunnissa, mitä pidetään erittäin vaikuttavana tuloksena.

Piikiekon toiselle puolelle levitetään ohut pinnoite passiivisia kemiallisia alkuaineita - booria tai fosforia. Juuri tällä pinnalla tapahtuu intensiivisen auringonvalon altistumisen seurauksena elektronien aktiivista vapautumista. Fosforikalvo pitää ne turvallisesti yhdessä paikassa eikä anna niiden lentää erilleen.

Itse työlevyssä on metalliset "raiteet". Niihin rakennetaan vapaita elektroneja, mikä luo järjestetyn liikkeen eli sähkövirran.

Kiekkojen ainoat haitat ovat itse piin puhdistusprosessin monimutkaisuus ja kustannukset, ja näiden ongelmien välttämiseksi ne tutkivat aktiivisesti vaihtoehtojen käyttöä galliumin, kadmiumin, indiumin ja erilaisten kupariyhdisteiden muodossa. Toistaiseksi piielementeillä ei kuitenkaan ole todellisia kilpailijoita.

Helpoin tapa rakentaa aurinkoenergian muuntaja sähköksi on ostaa valmis aurinkoakku ja asentaa se talon tai autotallin katolle:

Mitä tarvitset työhön?

Sarjasta koostuvan generaattorin valmistukseen aurinkopaneelit, tarvitaan seuraavat työkalut ja materiaalit:

• moduulit auringonvalon muuntamiseen energiaksi;
• alumiiniset kulmat;
• puiset säleet;
• lastulevy levyt;
• läpinäkyvä elementti (lasi, pleksilasi, pleksilasi, polykarbonaatti) suojaamaan piikiekkoja;
• itsekierteittävät ruuvit ja erikokoiset ruuvit;
• tiheä vaahtokumi, paksuus 1,5-2,5 mm;
• korkealaatuinen tiiviste;
• diodit, liittimet ja johdot;
• ruuvimeisseli tai ruuvimeisselisarja;
• juotin;
• rautasaha puulle ja metallille (tai hiomakoneelle).

Tarvittavien materiaalien määrä riippuu suoraan generaattorin suunnitellusta koosta. Laajamittainen työ aiheuttaa lisäkustannuksia, mutta joka tapauksessa se on halvempaa kuin ostettu moduuli.

Piikiekkojen suojapohja voi olla lasia, pleksilasia, polykarbonaattia tai pleksilasia. Kolme ensimmäistä materiaalia aiheuttavat minimaalisen muunnetun energian häviön, mutta neljäs siirtää säteet paljon huonommin ja vähentää merkittävästi koko kompleksin tehokkuutta

Kootun yksikön lopputestaukseen käytetään ampeerimittaria. Sen avulla voit tallentaa asennuksen todellisen tehokkuuden ja auttaa määrittämään todellisen tehon.

Valomuuntimen tyypin valinta

Toiminta aurinkogeneraattorin luomiseksi omilla käsillä alkaa valitsemalla aurinkosähköpiimuuntimen tyyppi.

Näitä komponentteja on kolmea tyyppiä:

• amorfinen;
• yksikiteinen;
• monikiteinen.

Jokaisella vaihtoehdolla on omat hyvät ja huonot puolensa, ja valinta minkä tahansa niistä hyväksi tehdään kaikkien järjestelmäkomponenttien ostoon varatun varojen määrän perusteella.

Amorfisten lajikkeiden ominaisuudet

Amorfiset moduulit eivät koostu kiteisestä piistä, vaan sen johdannaisista (silaani tai vetypii). Ruiskuttamalla tyhjiössä ne levitetään ohuena kerroksena korkealaatuiselle metallikalvolle, lasille tai muoville.

Valmiissa tuotteissa on haalistunut, epäselvä harmaasävy. Pinnalla ei havaita näkyviä piikiteitä. Tärkein etu joustavat aurinkopaneelit Hintaa pidetään edullisena, mutta niiden tehokkuus on erittäin alhainen ja vaihtelee 6-10%.

Piistä valmistetuissa amorfisissa aurinkokennoissa on enemmän joustavuutta, niiden optinen absorptio on korkea (20 kertaa suurempi kuin mono- tai monikiteiset vastineet) ja ne toimivat huomattavasti tehokkaammin pilvisellä säällä.

Monikiteisten tyyppien erityispiirteet

Monikiteinen aurinkopaneelit syntyy piisulan asteittaisella erittäin hitaalla jäähdytyksellä. Tuloksena saadut tuotteet erottuvat täyteläisestä sinisestä väristä, niiden pinnalla on selvästi rajattu kuvio, joka muistuttaa huurrekuviota, ja niiden hyötysuhde on noin 14-18%.

Parempaa tehokkuutta haittaavat materiaalin sisällä olevat alueet, jotka on erotettu kokonaisrakenteesta rakeisilla rajoilla.

Monikiteiset aurinkokennot toimivat vain 10 vuotta, mutta tänä aikana niiden tehokkuus ei laske. Tuotteiden asentamiseksi yhdeksi kokonaisuudeksi on kuitenkin käytettävä vahvaa, kiinteää pohjaa, koska levyt ovat melko jäykkiä ja vaativat vahvan, luotettavan tuen.

Monokratyylisten varianttien ominaisuudet

Yksikiteisille moduuleille on ominaista tiheä tumma väri ja ne koostuvat kiinteistä piikiteistä. Niiden tehokkuus ylittää muiden elementtien tehokkuuden ja on 18-22% (suotuisissa olosuhteissa - jopa 25%).

Toinen etu on vaikuttava käyttöikä - valmistajien mukaan yli 25 vuotta.Pitkäaikaisessa käytössä yksittäiskiteiden tehokkuus kuitenkin laskee ja 10-12 vuoden kuluttua valon palautus on enintään 13-17%.

Yksikiteiset moduulit ovat huomattavasti kalliimpia kuin muut laitteet. Ne valmistetaan sahaamalla keinotekoisesti kasvatettuja piikiteitä

Aurinkogeneraattorin luomiseksi kotona omin käsin otat pääasiassa erikokoisia poly- ja yksikiteisiä levyjä. Ne ostetaan suosituista verkkokaupoista, mukaan lukien eBay tai Aliexpress.

Koska valokennoja arvostetaan melko korkealla, monet toimittajat tarjoavat asiakkaille B-ryhmän tuotteita, eli täyskäyttöön sopivia paloja, joissa on pieni vika. Niiden hinta eroaa normaalihinnasta 40-60%, joten generaattorin kokoaminen maksaa kohtuullisen hinnan, joka ei ole liian kallis.

Kuinka tehdä kehys levyille?

Tulevan generaattorin rungon valmistamiseksi käytetään vahvoja puisia säleitä tai alumiinikulmia. Puista versiota pidetään vähemmän käytännöllisenä, koska materiaali vaatii lisäkäsittelyä myöhemmän mätänemisen ja delaminoitumisen välttämiseksi.

Jotta puurunko kestää käyttökuormituksen eikä mätäne ensimmäisen sateen jälkeen, se on kyllästettävä erityisellä koostumuksella, joka suojaa puuta kosteudelta.

Alumiinilla on paljon houkuttelevammat fysikaaliset ominaisuudet, eikä se keveytensä ansiosta aiheuta tarpeetonta rasitusta kattoon tai muuhun tukirakenteeseen, johon laite on suunniteltu asennettavaksi.

Lisäksi korroosionestopinnoitteen ansiosta metalli ei ruostu, ei mätäne, ei ime kosteutta ja kestää helposti aggressiivisten ilmakehän ilmentymien vaikutuksia.

Jos haluat luoda runkorakenteen alumiinikulmista, määritä ensin tulevan paneelin koko. Vakioversiossa käytetään 36 valokennoa, joiden mitat ovat 81 mm x 150 mm.

Oikeaa myöhempää käyttöä varten fragmenttien väliin jätetään pieni rako (noin 3-5 mm). Tämä tila mahdollistaa sen, että voimme ottaa huomioon muutokset ilmakehän vaikutuksille alttiina olevan pohjan perusparametreissa. Tämän seurauksena työkappaleen kokonaiskoko on 83 mm x 690 mm ja rungon kulman leveys 35 mm.

Alumiiniprofiilikehykseen sijoitetut piikiekot näyttävät melkein tehdasvalmisteisilta tuotteilta. Kestävä ja vahva runko antaa järjestelmälle moitteettoman tiiviyden ja antaa koko rakenteelle korkean jäykkyyden

Mittojen määrittämisen jälkeen tarvittavat palaset leikataan kulmista ja kootaan kehyskehyksiin kiinnikkeillä. Rakenteen sisäpinnalle levitetään kerros silikonitiivistettä varmistaen, ettei siinä ole rakoja tai aukkoja.

Tästä riippuu asennetun rakenteen eheys, lujuus ja kestävyys. Päälle asetetaan suojaava läpinäkyvä materiaali (heijastuksenestopinnoitettu lasi, pleksilasi tai polykarbonaatti erityisillä parametreilla) ja kiinnitetään tukevasti raudoilla (1 per lyhyt ja 2 per pitkä rungon osa ja 4 kappaletta rungon kulmissa).

Käytä työhön ruuvimeisseliä ja sopivan halkaisijan omaavia ruuveja. Lopussa läpinäkyvä pinta puhdistetaan huolellisesti pölystä ja pienistä roskista.

Läpinäkyvän elementin valinta

Pääkriteerit läpinäkyvän elementin valitsemiseksi generaattorin luomiseksi:

• kyky absorboida infrapunasäteilyä;
• auringonvalon taittumisaste.

Mitä pienempi taitekerroin, sitä korkeampi hyötysuhde piikiekot osoittavat. Plexiglasilla ja pleksilasilla on alhaisin valon heijastuskerroin. Polykarbonaatin suorituskyky ei myöskään ole paras mahdollinen.

Kodin aurinkosähköjärjestelmien runkorakenteiden luomiseksi on suositeltavaa käyttää mahdollisuuksien mukaan heijastamatonta läpinäkyvää lasia tai erityistä polykarbonaattia, jossa on kondensaation estävä pinnoite, joka tarjoaa tarvittavan lämpösuojan tason.

Parhaat ominaisuudet IR-säteilyn absorptiossa ovat kestävä lämpöä vaimentava pleksi ja lasi IR-absorptiomahdollisuudella. Tavallisella lasilla nämä luvut ovat huomattavasti alhaisemmat. IR-absorption tehokkuus määrittää, kuumenevatko piikiekot käytön aikana vai eivät.

Jos lämmitys on vähäistä, valokennot kestävät pitkään ja tarjoavat vakaan tehon. Levyjen ylikuumeneminen johtaa toiminnan keskeytyksiin ja järjestelmän yksittäisten osien tai koko kompleksin nopeaan epäonnistumiseen.

Piivalokennojen asennus

Välittömästi ennen asennusta alumiinikehyksiin asetettu suojalasi puhdistetaan hyvin pölystä ja poistetaan rasvasta alkoholipitoisella koostumuksella.

Ostetut valokennot asetetaan tasaisesti merkintäalustalle 3-5 millimetrin etäisyydelle toisistaan ​​ja kokonaisrakenteen kulmat merkitään. Sitten he alkavat juottaa elementtejä - tärkein ja työvoimavaltaisin osa generaattorin kokoonpanotyöstä.

Generaattorin käyttöelementtien juottaminen suoritetaan kaavion mukaisesti, jossa "+" ovat ulkopuolisia raitoja ja "-" ovat levyn alapuolella olevia kanavia.

Kytkeäksesi koskettimet oikein, levitä ensin juoksutetta (juottohappoa) ja juottaa ja käsittele ne sitten tiukassa järjestyksessä ylhäältä alas. Lopussa kaikki rivit yhdistetään toisiinsa.

Seuraava vaihe on valokennojen liimaus. Tätä varten jokaisen piikiekon keskelle puristetaan pieni tiiviste, tuloksena olevat elementtiketjut käännetään ulkopuoli ylöspäin ja asetetaan tiukasti aiemmin tehtyjen merkintöjen mukaisesti.

Paina levyjä varovasti käsilläsi ja kiinnitä ne oikeaan paikkaan. He toimivat erittäin huolellisesti yrittäen olla vahingoittamatta tai taivuttamatta materiaalia.

Reunoilla sijaitsevien valokennojen koskettimet lähetetään erilliseen väylään (leveä hopeajohdin) "+" ja "-". Lisäksi kompleksi on varustettu estodiodilla. Liittämällä kontakteihin se estää akkuja purkamasta runkorakenteen läpi yöllä.

Rungon alaosaan tehdään poralla reiät, joiden läpi johdot tuodaan ulos. Käytä silikonitiivistettä, jotta ne eivät painu.

Seuraava kuvagalleria esittelee aurinkopaneelin kokoamisen vaiheet 60 elementistä:

Juottamalla kootut aurinkokennot on nyt kiinnitettävä alustaan. Voidaan liimata vaneriin ja peittää lasilla. Esimerkissä liimaus tehdään kuitenkin ensin lasiin:

Sen varmistamiseksi, että varauksen keräämiseen tarkoitettu akku ei absorboi valokennojen tuottamaa energiaa, sen aurinkoparisto on kytketty sauvadiodin kautta:

Kokoamme esimerkissä näkyvän mini-aurinkoaseman kuvassa olevan kaavion mukaisesti. Kytkemiseen käytämme johtoa, jonka kuparijohtimen poikkileikkaus on 1 m²

Tämä minivoimala pystyy tuottamaan jopa 15 V. On huomattava, että maksimiteho havaitaan vain aurinkoisina, pilvettöminä päivinä. Pilvisellä säällä laite tuottaa huomattavasti vähemmän energiaa tai ei tuota ollenkaan. Siksi sen akku valitaan siten, että varaus riittää vähintään päiväksi.

Kuinka testata asennettu yksikkö?

Ennen kootun generaattorin lopullista tiivistämistä se on testattava mahdollisten juottamisen aikana ilmenevien toimintahäiriöiden tunnistamiseksi. Järkevin vaihtoehto on tarkistaa jokainen juotettu rivi erikseen. Näin käy heti selväksi, missä koskettimet on kytketty huonosti ja vaativat uudelleenkäsittelyä.

Käytä testin suorittamiseen kotitalousampeerimittaria. Mittaus suoritetaan pilvettömänä aurinkoisena päivänä lounasaikaan (klo 13-15). Rakenne sijoitetaan pihalle ja asennetaan sopivaan kaltevuuskulmaan.

Kotitalouden ampeerimittari auttaa mittaamaan todellisen virran. Sen lukemien perusteella on mahdollista määrittää asennetun aurinkojärjestelmän suorituskykytaso ja tunnistaa rikkomukset piivalokennojen kytkentäjärjestyksessä

Aurinkopariston lähtöliittimiin liitetään ampeerimittari ja oikosulkuvirta mitataan. Jos laite näyttää tuloksia yli 4,5 A, järjestelmä on täysin oikea ja kaikki liitännät on juotettu selkeästi ja oikein.

Testerin näytössä näkyvät pienemmät tiedot osoittavat rikkomuksia, jotka on seurattava ja juotettava uudelleen. Perinteisesti tee-se-itse-aurinkogeneraattorit valokennoista, joissa on pieni vika (ryhmä B), näyttävät testissä luvut 5-10 ampeeria.

Tehdasvalmisteisten yksiköiden tiedot ovat 10-20 % korkeammat. Tämä selittyy sillä, että tuotannossa käytetään ryhmän A piikiekkoja, joissa ei ole rakenteessa vikoja.

Työn viimeinen vaihe

Jos testi osoittaa, että akku on täysin toimiva, se tiivistetään erityisellä silikonitiivisteellä tai kalliimmalla ja kestävämmällä epoksiseoksella.

Työ sisältää kaksi tapaa tehdä se:

1. Täystäyttö - kun koko pinta on peitetty tiivisteaineella.
2. Osittainen käsittely - kun tiiviste levitetään vain ulkoelementteihin ja elementtien väliseen tyhjään tilaan.

Ensimmäistä vaihtoehtoa pidetään luotettavampana ja se tarjoaa järjestelmälle täydellisen suojan ulkoisilta tekijöiltä. Valokennot on kiinnitetty selvästi paikoilleen ja toimivat oikein mahdollisimman tehokkaasti.

Valokennojen tiivistämiseen kotelon sisällä on suositeltavaa käyttää pakkasenkestävää tiivisteainetta, joka kestää äkillisiä lämpötilan muutoksia ja alhaisia ​​pakkaslämpötiloja.

Kun täyttö on valmis, tiivisteen annetaan "kovettua". Sitten ne peitetään läpinäkyvällä elementillä ja painetaan tiukasti levyjä vasten.

Lisäsuojan ja iskunvaimennuksen tarjoamiseksi jotkut käsityöläiset suosittelevat tiheän vaahtomuovin sijoittamista silikonilevyn pinnan ja rungon takaosan väliin. Tämä tekee rakenteesta yhtenäisemmän ja suojaa herkkiä valokennoja tarpeettomalta kuormitukselta.

Sitten pinnalle asetetaan paino, joka vaikuttaa kerroksiin ja puristaa niistä ilmakuplia. Valmis generaattori testataan uudelleen ja lopulta asennetaan valmiiksi valmistettuun paikkaan.

Mihin ja miten generaattori sijoitetaan?

Aurinkogeneraattorin asennuspaikka valitaan erittäin huolellisesti ja ilman kiirettä. Valoa vastaanottavat levyt on sijoitettava kulmaan, jotta säteet eivät "pudota" kohtisuoraan pintaa vastaan, vaan näyttävät "virtaavan" siististi sitä pitkin.

Ihannetapauksessa rakenne on sijoitettu niin, että on mahdollista tarvittaessa säätää kaltevuuskulmaa, jolloin "saappaa" maksimi aurinko.

Aurinkojärjestelmän asentaminen on melko hyväksyttävää aurinkopaneelit maahan, mutta useimmiten sijoitettavaksi valitaan talon tai kodinhoitohuoneen katto, eli se osa siitä, joka on tontin pyhitetyimmälle, pääasiassa eteläpuolelle päin.

On erittäin tärkeää, että lähellä ei ole korkeita rakennuksia tai voimakkaita, leviäviä puita. Koska ne ovat lähellä, ne luovat varjon ja häiritsevät yksikön täydellistä toimintaa.

Jotta aurinkopaneelit toimivat hyvin, ne on pidettävä puhtaina ja siisteinä. Tartuntapaneelin pinnalle muodostuva likakerros vähentää tehokkuutta 10 % ja kiinnittynyt lumi sammuttaa laitteen kokonaan.Siksi säännöllinen huolto on välttämätöntä ja auttaa pitämään moduulit moitteettomassa toimintakunnossa.

Keskimääräiseksi katon kaltevuudeksi aurinkogeneraattorin asennuksessa katsotaan 45⁰. Tällä järjestelyllä valokennot absorboivat aurinkovirtaa erittäin tehokkaasti ja tuottavat talon oikeaan toimintaan tarvittavan määrän energiaa.

Saadaksesi todellista tuottoa paneeleista ja tarjotaksesi keskimääräiselle perheelle tarvittavan määrän energiaa, sinun on varattava 15-20 neliömetriä kattopinta-alaa aurinkogeneraattoria varten.

IVY-maiden Euroopan osassa sovelletaan hieman erilaisia ​​indikaattoreita. Ammattilaiset suosittelevat kiinteän 50-60°:n kallistuskulman käyttöä ja talvikaudella siirrettävissä rakenteissa akkujen asettamista 70°:n kulmaan horisonttiin nähden.

Kesällä vaihda asentoa ja kallista valokennoja 30 asteen kulmaan.

Asentamalla generaattoripaneelit telajärjestelmään, joka on varustettu automaattisella auringonseurannalla, voit lisätä tehoa 50 %. Moduuli havaitsee itsenäisesti säteiden intensiteetin ja säätyy maksimivalaistukseen aamunkoitosta auringonlaskuun

Välittömästi ennen asennusta katto on lisäksi vahvistettu ja varustettu erityisillä vahvoilla tuilla, koska kaikki rakenteet eivät kestä aurinkoenergian muuntamiseen tarkoitettujen laitteiden koko painoa.

Aurinkogeneraattorin luotettavasti ja tukevasti asentamiseksi katolle kannattaa ostaa erityiset kiinnikkeet. Ne valmistetaan erikseen kullekin kattotyypille ja ovat aina myynnissä.Asennettaessa paneelien ja katon väliin on jätettävä rako, jotta ilma pääsee kokonaan sisään ja aurinkoa vaimentavien elementtien oikea tuuletus

Joissakin tapauksissa katon alle sijoitetaan vahvistetut kattotuolit suojaamaan kattoa sortumiselta, mahdollisesti lisääntyneen kuormituksen vuoksi, joka lisääntyy merkittävästi talvikaudella, kun lunta kertyy katon pinnalle.

Aurinkojärjestelmän käyttöönottamiseksi tarvitset paristot, invertteri ja latausohjain. Opit laitteiden valintaa koskevista säännöistä ja niiden sisällyttämisestä piiriin suosittelemistamme artikkeleista.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Juotosvalokennojen ominaisuudet ja vivahteet tehokkaan aurinkogeneraattorin valmistamiseksi kotona omin käsin. Vinkkejä ja vinkkejä käsityöläisille, mielenkiintoisia ideoita ja omakohtaisia ​​kokemuksia.

Kuinka testata valokenno oikein ja mitata sen pääparametrit. Nämä tiedot ovat hyödyllisiä myöhemmissä laskelmissa järjestelmän täyden toiminnan edellyttämistä levyjen tarkasta määrästä.

Täydellinen vaiheittainen kuvaus generaattorin aurinkopariston kokoamisprosessista kotona. Toimintasäännöt alkaen tarvittavien elementtien hankinnasta ja päättyen valmistetun laitteen yleiseen testaukseen.

Aurinkogeneraattoreiden rakenteen tunteminen, niiden kokoaminen kotona ei ole vaikeaa. Tietenkin työ vaatii huomiota, tarkkuutta ja tunnollisuutta, mutta tulos oikeuttaa kaikki taloudelliset ja työvoimakustannukset. Valmis yksikkö toimittaa rakennukselle täysin lämmön ja sähkön, mikä luo asukkaille tarvittavan mukavuuden tason.

Ei ole mitään järkeä ryhtyä heti isoon projektiin.Aluksi on järkevää kokeilla käsiäsi pienen yksikön kokoamisessa ja sitten, kun olet oppinut täysin kaikki prosessin vivahteet, alkaa rakentaa tehokkaampaa ja laajempaa asennusta.

Minkä minivoimalaitoksen rakentamistavan valitsit kesämökkisi järjestelyyn? Kirjoita kommentteja, jaa hyödyllisiä tietoja ja valokuvia artikkelin aiheesta alla olevaan lohkoon. Esitä kysymyksiä kiistanalaisista tai epäselvistä kohdista.