Альтернативный источник энергии для частного дома: солнечная батарея

Альтернативный источник энергии для частного дома: солнечная батарея
Многие обладатели частого дома в надежде усовершенствовать свою систему энергообеспечения пытаются найти альтернативные источники энергии, они хотят, чтобы они были более экономичными, эффективными и экологичными. Наиболее оптимальным вариантом является установка специальных батарей, преобразующих солнечную энергию в электричество.

Установка и покупка солнечной батареи - дорогое удовольствие, поэтому многие с целью сэкономить стараются собственноручно соорудить данное оборудование, что позволит значительно сэкономить. Существуют определенные проблемы, с которыми может столкнуться новичок, желающий установить такой альтернативный источник энергии, но если тщательно их разобрать, то тогда можно будет с легкостью избежать всех подводных камней.

Содержание

Общую информацию о конструктивных особенностях солнечных батарей смотрите на видео:

Солнечная батарея: создание проекта

Проект оборудования создается с целью более удачного и практичного размещения панелей для генерирования электроэнергии на крыше частного дома. Можно сказать, что чем больше будет падение лучей на данные элементы, тем больше электроэнергии будет ими произведено. Итак, панели лучше всего устанавливать на южную сторону крыши.

Для лучшего эффекта следует добиться того, чтобы солнечные лучи падали на них под углом в 90 градусов, поэтому для начала следует рассчитать лучшее положение модулей. Это связано с тем, что у собственноручно установленной батареи нет специальных датчиков, которые следят за движением панелей. Поэтому можно лишь изготовить ручное управление, которое позволит изменять угол их наклона. Это поможет эффективнее использовать солнечную энергию, то есть устанавливать панели в вертикальном положении в зимнее время года, и в горизонтальном положении в разгар лета.

Вертикальное расположение панелей кроме всего прочего позволяет продлить их срок службы, так как это препятствует накоплению снега и льда зимой.

Угол наклона

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

От чего зависит угол наклона панелей

Итак, как говорилось ранее, эффективности солнечной батареи можно добиться путем создания ручного механизма управления углом наклона, это позволит менять его направление не только в определенное время года, но и в зависимости от времени дня.

Для этого могут потребоваться следующие приготовления. Во-первых, усиление крыши, это необходимо, потому что солнечная конструкция достаточно тяжелая. Это связано со следующими особенностями:

- конструкция не только тяжелая сама по себе, но и необходимо учитывать снег и лед в зимний период года; - использующиеся материалы для изготовления батареи; - мощность солнечной батареи, она рассчитывается исходя из необходимого количества панелей (например, солнечная батарея площадью в 20 куб. метров позволит поддерживать электроэнергию на трех человек).
Батарея на крыше

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

Варианты сборки солнечной батареи

Окончательно установив батарею на крышу, совсем необязательно, что дальше ее нельзя будет усовершенствовать или дополнить, со временем постепенно солнечную конструкцию можно наращивать, увеличивая ее электроэнергию.

Солнечные панели в основном предназначены для того, чтобы собирать энергию от лучей солнца и создавать из них электрический ток. Лучшим вариантом при самостоятельной сборке батареи является приобретение монокристаллических и поликристаллических преобразователей, так как аморфные преобразователи быстро теряют свою мощность и уже после двух лет эксплуатации она уменьшается почти на 40 процентов.

Солнечный элемент

Стандартные монокристаллические элементы имеют размеры 3 х 6 дюймов и довольно хрупкую структуру, поэтому работать с ними нужно крайне бережно и аккуратно

Монокристаллические преобразователи очень хрупкие, поэтому при работе с ними следует быть очень осторожными и аккуратными.

Все преобразователи имеют свои положительные и отрицательные стороны. Поликристаллы обладают низким показателем КПД, а вот монокристаллы наоборот более высоким. Первые могут прослужить около 10 лет и сохраняют свою мощность даже при отсутствии сильного солнца, а вот вторые плохо работают в пасмурную погоду, но зато могут прослужить на 15-20 лет больше.

Для того чтобы самостоятельно построенная солнечная конструкция была и функциональной, и надежной, стоит некоторые ее элементы купить в готовом виде. На некоторых интернет сайтах можно найти большое количество модулей по сниженной цене из-за небольших дефектов. Царапины и другие простые поломки никак не сказываются на их качестве, но зато значительно уменьшают стоимость.

Элементы с проводниками

Лучший готовый вариант солнечного элемента — панель с проводниками, которые требуют лишь последовательного соединения. Модули без проводников стоят дешевле, но увеличивают время сборки батареи в несколько раз

Лучше всего приобретать панели для батареи с уже готовыми проводниками, где требуется их лишь правильно соединить. Панели без них стоят дешевле, но потребуется намного больше времени при сборке, кроме того можно допустить непростительные ошибки.

Солнечная батарея: основная инструкция

Существует огромное множество вариантов того, как можно соорудить солнечную конструкцию. Выбранная технология во многих случаях зависит от определенных двух условий:

- количества элементов в конструкции, - дополнительных элементов, предназначенных для создания корпуса конструкции.

Следует помнить, что чем больше площадь солнечных модулей, тем мощнее батарея, но тем она и тяжелее. Солнечная конструкция должна состоять из одинаковых панелей.

Дизайн конструкции может быть самым разным, поэтому следует создавать проект, предварительно осуществив все необходимые расчеты. Как говорилось ранее, панели без проводников намного дешевле, но из-за этого процесс сборки может увеличиться во много раз, так как необходимо будет припаять все проводники, а это очень долго и трудоемко.

Набор для сборки

Наиболее дешевые солнечные элементы — панели без проводников. Чтобы сделать их готовыми к сборке батареи, необходимо первоначально припаять проводники, а это долгий и кропотливый процесс

Корпус солнечной конструкции сооружается из определенных материалов, кроме того для этого требуется подготовить специальные инструменты:

- листы фанеры; - бортовые рейки; - клей (древесный или универсальный); - саморезы; - уголки; - дрель с различными насадками; - ДВП плиты; - оргстекло; - краску.

Процесс сборки состоит в следующих шагах. Во-первых, берется фанера, являющаяся основанием корпуса, по его периметру клеем приклеиваются рейки. Эти бортики не должны быть выше ¾ дюйма, в противном случае будут преграждать путь лучам к солнечным элементам, установленным в корпусе. Каждую рейку следует также закрепить с помощью саморезов, а углы – подготовленными уголками.

Деревянный каркас

Деревянный каркас — наиболее доступный вариант для размещения солнечных элементов. Его можно заменить рамой из алюминиевого уголка или покупным набором рама + стекло

Самым экономичным вариантом установки солнечных элементов является каркас из дерева. Можно также использовать вместо него алюминиевую раму или набор из рамы и стекла.

Чтобы в корпусе батареи циркулировал воздух, следует просверлить отверстия в нижней его части и по бортикам. В крыше данного сооружения не должно быть никаких дыр, так как это может привести к попаданию влаги в конструкцию. Вентиляционные отверстия позволят контролировать уровень влажности и давление внутри корпуса.

Элементы батареи крепятся на ДВП, но совсем необязательно, чтобы это был именно данный материал, его можно заменить на любой аналогичный. В этом случае самое главное, что следует знать – материал не должен обладать свойством электрического проводника.

Подложка для элементов

Маленькие отверстия для вентиляции необходимо просверлить по всей площади подложки, включая бортики и серединную рейку. Оно позволят регулировать уровень влаги и давления внутри каркаса

Крыша конструкции вырезается из подготовленного оргстекла, она должна соответствовать размерам корпуса. Обычное стекло использовать не рекомендуется, так как оно не достаточно прочное.

Для того чтобы защитить деревянные элементы конструкции от гниения и вредителей, следует использовать специальные вещества или краску, с помощью которой обрабатывается весь каркас. Хорошо, если цвет краски будет соответствовать оттенку крыши, на которую устанавливается солнечная батарея.

Покраска каркаса

Покраска выполняет не столько эстетическую функцию, сколько защитную. Каждую деталь следует покрыть минимум 2-3 слоями краски, чтобы в дальнейшем древесину не покоробило от влажного воздуха или перегрева

Покраска нужна не только для защиты, но и для красоты, чтобы придать конструкции большей эстетичности. Деревянные элементы следует покрыть краской в несколько слоев, это поможет спасти древесину от повышенной влажности и защитить ее от перегрева.

Солнечные панели раскладываются так, чтобы можно было припаять проводники. Для этого нужно будет припасти паяльник и припой. Там, где нужно будет паять, следует сделать отметку специальным обрабатываемым карандашом. Сначала можно немного потренироваться и проверить, как все устроено.

Сборка элементов

Каждый элемент устанавливаем строго по разметке и следим за тем, чтобы проводники соседних элементов пересекались в местах пайки

Сборка солнечной конструкции

Все элементы конструкции необходимо устанавливать в соответствии со сделанной разметкой. После их соединения конструкцию переворачивают на лицевую сторону. Если она большая и тяжелая, то следует попросить помочь других людей, так как перевернуть такое сооружение, не сломав его и не повредив, достаточно трудно.

Перед переворотом солнечные модули следует намазать клеем, но лучше применить герметик на силиконе. Следует знать, что его необходимо наносить точно по центру панели, а не по краю. Это делается с целью избежать поломки модулей, если вдруг фанерное основание будет повреждено. То есть, если фанера разбухнет от избытка влаги, то приклеенные панели могут треснуть и испортиться.

Закрепив солнечные модули, можно проверить работу солнечной батареи, осуществив пробный запуск устройства.

После этого солнечные элементы устанавливаются в готовый корпус и фиксируются шурупами. Для того чтобы избежать проблем с аккумуляторным устройством, на панели необходимо установить диод, закрепленный герметиком. Соединить элементы можно с помощью медного проводка или кабелей, которые закрепляют.

Крепление элементов

Для соединения цепочек можно использовать медный провод или оплетку кабеля, которые фиксируют каждый элемент с обеих сторон, а затем закрепляются герметиком

Тестирование

Пробное тестирование помогает сделать предварительные расчеты. В данном случае они оказались верными — на солнце без нагрузки батарея производит 18,88 В

Тестирование батареи

Пробный тест солнечной батареи позволяет проверить функциональность конструкции и проверить, правильно ли были сделаны предварительные расчеты мощности панелей.

Перед тем, как зафиксировать защитный экран, установленный на элементы, следует снова проверить работоспособность солнечной батареи. Кроме того проводить тестирование панелей можно в течение всей работы и процесса пайки.

Важно проследить, что герметик высох, иначе оргстекло может покрыться пленкой. Также необходимо оснастить конструкцию разъемом с двумя контактами, чтобы потом можно было установить контролер. Он необходим, чтобы предотвратить короткое замыкание при максимальном использовании электроэнергии.

Батарея в сборке

Одна панель собрана и полностью готова к работе. Все оборудование, включая купленные в интернете элементы, обошлось в 105 долларов

Виды электрических систем

Солнечные электрические системы подразделяются на несколько видов:

- автономный, - гибридный, - безаккумуляторный.

Если дом подключается к центральной энергетической сети, то лучшим вариантом будет использование смешанной системы: днем электроэнергия будет производиться батареями на солнечной энергии, а в ночное время суток – аккумуляторными устройствами. Центральная сеть здесь будет играть запасную роль. Аккумуляторы используются для накопления электроэнергии. Если отсутствует возможность воспользоваться центральной энергетической сетью, то используют генераторы на разном топливе – бензине или дизеле.

Схемы энергосистем

Контроллер необходим для предотвращения короткого замыкания в момент максимальной нагрузки, аккумулятор – для накопления энергии, инвертор – для распределения и подачи ее к потребителю

Для того чтобы выбрать лучшую систему, следует рассчитать, когда осуществляется максимальное потребление энергии. Обычно в частных домах это происходит вечером, когда солнце уже скрылось за облаками, поэтому оптимальным решением будет использование центральной сети или применение генераторов.

Схема дома

В фотоэлектрических системах энергоснабжения используют сети и с постоянным, и с переменным током, причем второй вариант подходит для размещения приборов на расстоянии более 15 м

Для дачников подходит такая система, чтобы функционировала с появлением первых солнечных лучей и прекращала свою работу в вечернее время суток.

Добавьте свой комментарий