גנרטור סולארי עשה זאת בעצמך: הוראות להכנת מקור אנרגיה חלופי
מקורות אנרגיה חלופיים המאפשרים לספק למרחב מחיה חום וחשמל בנפח הנדרש אינם "תענוג" זול הדורש עלויות כספיות משמעותיות לרכישה, התקנה והתקנה.
הכנת גנרטור סולארי במו ידיכם היא הרבה יותר זולה והיא במסגרת היכולות של אומנים רבים לבית. בואו נסתכל על ההוראות, המתארות בבירור את כל הניואנסים של תהליך הייצור.
תוכן המאמר:
כיצד פועל גנרטור חשמל סולארי?
גנרטור סולארי הוא קומפלקס של אלמנטים מוליכים למחצה פוטו-וולטאיים הממירים ישירות אנרגיה סולארית לחשמל.
כאשר כמות האור המופקת מהקרניים פוגעת בלוח הצילום, הן דופקות אלקטרון מהמסלול האטומי הסופי של היסוד הפועל. אפקט זה יוצר אלקטרונים חופשיים רבים, היוצרים זרימה מתמשכת של זרם חשמלי.
הסיליקון משמש כחומר הפעיל.הוא יעיל ביותר ומספק יעילות המרה פוטו-וולטאית של 20% בפעולה רגילה ועד 25% בתנאים נוחים.
ציפוי דק של יסודות כימיים פסיביים - בורון או זרחן - מוחל על צד אחד של פרוסת הסיליקון. על פני השטח הזה, כתוצאה מחשיפה אינטנסיבית לאור השמש, מתרחש שחרור אקטיבי של אלקטרונים. סרט זרחן מחזיק אותם בצורה מאובטחת במקום אחד ואינו מאפשר להם להתרחק.
יש "מסילות" מתכת הממוקמות על צלחת העבודה עצמה. עליהם בנויים אלקטרונים חופשיים וכך נוצרת תנועה מסודרת, כלומר זרם חשמלי.
החסרונות היחידים של פרוסות כוללים את המורכבות והעלות של תהליך טיהור הסיליקון עצמו, ועל מנת להימנע מבעיות אלו, הם בוחנים באופן אקטיבי את השימוש בחלופות בצורת גליום, קדמיום, אינדיום ותרכובות נחושת שונות. עם זאת, עד כה אין מתחרים אמיתיים לרכיבי סיליקון.
הדרך הקלה ביותר לבנות ממיר אנרגיה סולארית לחשמל היא לקנות סוללה סולארית מוכנה ולהתקין אותה על גג בית או מוסך:
מה אתה צריך לעבודה?
לייצור גנרטור המורכב מערכה פנלים סולאריים, נדרשים הכלים והחומרים הבאים:
- מודולים להמרת אור שמש לאנרגיה;
- פינות אלומיניום;
- דקים מעץ;
- יריעות סיבית;
- אלמנט שקוף (זכוכית, פרספקס, פרספקס, פוליקרבונט) ליצירת הגנה על פרוסות סיליקון;
- ברגים הקשה עצמית וברגים בגדלים שונים;
- גומי קצף צפוף בעובי 1.5-2.5 מ"מ;
- איטום איכותי;
- דיודות, מסופים וחוטים;
- מברג או סט מברגים;
- מלחם;
- מסור לעץ ומתכת (או מטחנה).
נפח החומרים הדרושים יהיה תלוי ישירות בגודל המתוכנן של הגנרטור. עבודה בקנה מידה גדול כרוכה בעלויות נוספות, אך בכל מקרה היא תהיה זולה יותר ממודול שנרכש.
לבדיקה סופית של היחידה המורכבת, נעשה שימוש במד זרם. זה מאפשר לך לתעד את היעילות האמיתית של ההתקנה ועוזר לקבוע את התפוקה בפועל.
בחירת סוג ממיר הצילום
פעילויות ליצירת גנרטור סולארי במו ידיך מתחילות בבחירת סוג ממיר הסיליקון הפוטו-וולטאי.
רכיבים אלו מגיעים בשלושה סוגים:
- גָלוּם;
- חד גבישי;
- רב גבישי.
לכל אפשרות יש יתרונות וחסרונות משלה, והבחירה לטובת כל אחת מהן נעשית על סמך כמות הכספים המוקצים לרכישת כל רכיבי המערכת.
תכונות של זנים אמורפיים
מודולים אמורפיים אינם מורכבים מסיליקון גבישי, אלא מנגזרותיו (סילאן או סיליקון מימן). בהתזה בוואקום מורחים אותם בשכבה דקה על רדיד מתכת איכותי, זכוכית או פלסטיק.
למוצרים המוגמרים יש גוון אפור דהוי ומטושטש. לא נצפים גבישי סיליקון גלויים על פני השטח. היתרון העיקרי פאנלים סולאריים גמישים המחיר נחשב למשתלם, אולם יעילותם נמוכה מאוד ונעה בין 6-10%.
פרטים ספציפיים של סוגים רב גבישיים
רב גבישי פנלים סולאריים מיוצר על ידי קירור איטי מאוד של התכת הסיליקון. המוצרים המתקבלים נבדלים בצבע כחול עשיר, בעלי משטח עם דפוס מוגדר בבירור המזכיר דפוס כפור, ומציגים יעילות של כ-14-18%.
ביצועי יעילות גבוהים יותר נפגעים על ידי האזורים הקיימים בתוך החומר, מופרדים מהמבנה הכללי על ידי גבולות גרגירים.
מאפיינים של גרסאות מונוקרטיות
מודולים מונו-גבישיים מאופיינים בצבע כהה צפוף ומורכבים מגבישי סיליקון מוצקים. היעילות שלהם עולה על זו של אלמנטים אחרים ומסתכמת ב-18-22% (בתנאים נוחים - עד 25%).
יתרון נוסף הוא חיי השירות המרשימים - לדברי היצרנים, מעל 25 שנים.עם זאת, בשימוש ממושך, היעילות של גבישים בודדים יורדת ולאחר 10-12 שנים החזר הפוטו אינו עולה על 13-17%.
כדי ליצור גנרטור סולארי בבית במו ידיך, אתה לוקח בעיקר לוחות פולי ומונו-גבישים בגדלים שונים. הם נרכשים מחנויות מקוונות פופולריות, כולל eBay או Aliexpress.
בשל העובדה כי תאים פוטו מוערכים למדי, ספקים רבים מציעים ללקוחות מוצרים מקבוצה B, כלומר, שברים המתאימים לשימוש מלא עם פגם קל. העלות שלהם שונה מהמחיר הסטנדרטי ב-40-60%, כך שהרכבת גנרטור עולה מחיר סביר ולא יקר מדי.
איך להכין מסגרת לצלחות?
כדי להפוך את המסגרת של הגנרטור העתידי, לוחות עץ חזקים או פינות אלומיניום משמשים. גרסת העץ נחשבת פחות מעשית, מכיוון שהחומר דורש עיבוד נוסף כדי למנוע ריקבון ודלמינציה לאחר מכן.
לאלומיניום מאפיינים פיזיים אטרקטיביים הרבה יותר ובשל קלותו אינו מפעיל לחץ מיותר על הגג או מבנה תומך אחר בו מתוכננת התקנת היחידה.
בנוסף, בשל הציפוי נגד קורוזיה, המתכת אינה מחלידה, אינה נרקבת, אינה סופגת לחות ועמידה בקלות בהשפעות של כל ביטוי אטמוספרי אגרסיבי.
כדי ליצור מבנה מסגרת מפינות אלומיניום, תחילה קבע את גודל הפאנל העתידי. בגרסה הסטנדרטית משתמשים ב-36 תאי פוטו בגודל 81 מ"מ על 150 מ"מ לכל בלוק.
להפעלה נכונה לאחר מכן, נותר פער קטן (כ-3-5 מ"מ) בין השברים. מרחב זה מאפשר לנו לקחת בחשבון שינויים בפרמטרים הבסיסיים של הבסיס החשוף לביטויים אטמוספריים. כתוצאה מכך, הגודל הכולל של חומר העבודה הוא 83 מ"מ x 690 מ"מ עם רוחב פינת מסגרת של 35 מ"מ.
לאחר קביעת הממדים, השברים הדרושים נחתכים מהפינות ומורכבים למסגרות מסגרת באמצעות מחברים. על פני השטח הפנימיים של המבנה מורחים שכבה של איטום סיליקון, ומוודאים שאין רווחים או חללים.
השלמות, החוזק והעמידות של המבנה הרכוב תלויים בכך. חומר שקוף מגן מונח על גבי (זכוכית עם ציפוי אנטי-רפלקטיבי, פרספקס או פוליקרבונט עם פרמטרים מיוחדים) ומהודק היטב עם חומרה (1 לכל חלק קצר ו-2 לכל חלק ארוך של המסגרת ו-4 בפינות הגוף).
לעבודה יש להשתמש במברג וברגים בקוטר מתאים. בסוף, המשטח השקוף מנוקה בקפידה מאבק ופסולת קטנה.
בחירת אלמנט שקוף
הקריטריונים העיקריים לבחירת אלמנט שקוף ליצירת מחולל:
- יכולת לספוג קרינת אינפרא אדום;
- רמת השבירה של אור השמש.
ככל שמקדם השבירה נמוך יותר, כך יפגינו פרוסות הסיליקון יעילות גבוהה יותר. לפרספקס ולפרספקס יש את מקדם החזר האור הנמוך ביותר. לפוליקרבונט יש גם רחוק מלהיות הביצועים הטובים ביותר.
ליצירת מבני מסגרת למערכות סולאריות ביתיות, מומלץ, במידת האפשר, להשתמש בזכוכית שקופה אנטי-רפלקטיבית או בסוג מיוחד של פוליקרבונט עם ציפוי נגד עיבוי המספק את רמת ההגנה התרמית הנדרשת.
למאפיינים הטובים ביותר מבחינת בליעת קרינת IR יש פרספקס וזכוכית עמידים הסופגים תרמית עם אפשרות קליטת IR. עבור זכוכית רגילה נתונים אלה נמוכים משמעותית. היעילות של קליטת IR קובעת אם פרוסות הסיליקון יתחממו במהלך הפעולה או לא.
אם החימום מינימלי, תאי הפוטו יחזיקו מעמד זמן רב ויספקו תפוקה יציבה. התחממות יתר של הצלחות תוביל להפרעות בפעולה ולכשל מהיר של חלקים בודדים של המערכת או המתחם כולו.
התקנת תאי צילום סיליקון
מיד לפני ההתקנה, זכוכית מגן המונחת במסגרות אלומיניום מנוקה היטב מאבק ומסירת שומנים בהרכב המכיל אלכוהול.
תאי הפוטו הנרכשים ממוקמים באופן שווה על מצע הסימון במרחק של 3-5 מילימטרים אחד מהשני ומסומנים פינות המבנה הכללי. לאחר מכן הם מתחילים להלחים את האלמנטים - החלק החשוב ביותר ועתיר העבודה במלאכת הרכבת הגנרטור.
הלחמת רכיבי ההפעלה של הגנרטור מתבצעת על פי תכנית שבה "+" הם המסלולים מבחוץ, ו-"-" הם הערוצים הממוקמים בצד התחתון של הצלחת.
כדי לחבר את המגעים בצורה נכונה, יש למרוח תחילה שטף (חומצת הלחמה) והלחמה, ולאחר מכן לעבד אותם ברצף קפדני מלמעלה למטה. בסוף כל השורות מחוברות זו לזו.
השלב הבא הוא הדבקת תאי הפוטו. לשם כך, נסחט מעט חומר איטום למרכז כל רקיקת סיליקון, שרשראות האלמנטים המתקבלות הופכות עם הצד החיצוני כלפי מעלה ומניחות בהתאם לסימונים שהוחלו קודם לכן.
לחץ בעדינות על הצלחות עם הידיים, קבע אותן במקום הנכון. הם פועלים בזהירות רבה, מנסים לא לפגוע או לכופף את החומר.
המגעים של תאי הפוטו הממוקמים לאורך הקצוות יוצאים לאוטובוס נפרד (מוליך כסף רחב), כ-"+" ו-"-". בנוסף, המתחם מצויד בדיודה חוסמת. על ידי חיבור למגעים, הוא מונע מהסוללות להתרוקן דרך מבנה המסגרת בלילה.
בחלק התחתון של המסגרת עושים חורים בעזרת מקדחה שדרכו מוציאים את החוטים החוצה. כדי למנוע מהם לצנוח, השתמש באיטום סיליקון.
גלריית התמונות הבאה תציג בפניכם את השלבים של הרכבת פאנל סולארי מ-60 אלמנטים:
התאים הסולאריים שהורכבו בהלחמה צריכים כעת להיות מאובטחים לבסיס. ניתן להדבקה על דיקט ולכסות בזכוכית. עם זאת, בדוגמה, הדבקה מתבצעת תחילה לזכוכית:
כדי להבטיח שהסוללה המיועדת לצבירת מטען לא תספוג את האנרגיה שנוצרת מתאי הפוטו, הסוללה הסולארית שלה מחוברת באמצעות דיודת מוט:
תחנת כוח מיני זו מסוגלת להפיק עד 15 V. יש לציין כי ביצועים מקסימליים יישמרו רק בימים שטופי שמש ללא עננים. במזג אוויר מעונן המכשיר יפיק פחות אנרגיה משמעותית או לא יפיק אנרגיה כלל. לכן, הסוללה עבורו נבחרת כך שהרזרבה מספיקה לפחות ליום.
כיצד לבדוק את היחידה המותקנת?
לפני איטום סופית של הגנרטור המורכב, יש לבדוק אותו על מנת לזהות תקלות אפשריות במהלך תהליך ההלחמה. האפשרות הסבירה ביותר היא לבדוק כל שורה מולחמת בנפרד. כך יתברר מיד היכן המגעים מחוברים בצורה גרועה ודורשים עיבוד מחדש.
לביצוע הבדיקה יש להשתמש במד זרם ביתי. המדידה מתבצעת ביום שמש ללא עננים בשעות הצהריים (משעה 13:00 עד 15:00). המבנה מוקם בחצר ומותקן בזווית הנטייה המתאימה.
מד זרם מחובר למגעי המוצא של הסוללה הסולארית ונמדד זרם הקצר. אם המכשיר מציג תוצאות מעל 4.5 A, המערכת תקינה לחלוטין וכל החיבורים מולחמים בצורה ברורה ונכונה.
נתונים נמוכים יותר המופיעים בצג הבוחן מצביעים על הפרות שיש לעקוב ולהלחים מחדש. באופן מסורתי, גנרטורים סולאריים עשה זאת בעצמך מתאי פוטו עם פגם קל (קבוצה B) מציגים נתונים מ-5 עד 10 אמפר במבחן.
יחידות המיוצרות במפעל מציגות נתונים גבוהים ב-10-20%. זה מוסבר על ידי העובדה שהייצור משתמש בפרוסות סיליקון מקבוצה A, שאין להם כל פגמים במבנה.
השלב האחרון של העבודה
אם הבדיקה מראה שהסוללה מתפקדת במלואה, היא נאטמת עם איטום סיליקון מיוחד או תרכובת אפוקסי יקרה ועמידה יותר.
העבודה כוללת שתי דרכים לבצע אותה:
- מילוי מלא - כאשר כל המשטח מכוסה בתרכובת איטום.
- טיפול חלקי - כאשר האיטום מיושם רק על האלמנטים החיצוניים ועל החלל הריק שבין האלמנטים.
האפשרות הראשונה נחשבת לאמינה יותר ומספקת למערכת הגנה מלאה מפני גורמים חיצוניים. תאי פוטו מקובעים במקומם בצורה ברורה ופועלים בצורה נכונה ביעילות מירבית.
לאחר השלמת המילוי, ניתן לאטום "להתייצב". אחר כך הם מכסים אותו באלמנט שקוף ולוחצים אותו בחוזקה על הצלחות.
לאחר מכן מניחים על המשטח משקולת שפועלת על השכבות וסוחטת מהן בועות אוויר. הגנרטור המוגמר נבדק שוב ולבסוף מותקן במקום מוכן מראש.
היכן ואיך למקם את הגנרטור?
המיקום להתקנת הגנרטור הסולארי נבחר בקפידה רבה וללא חיפזון. יש למקם את הלוחות המקבלים אור בזווית כך שהקרניים לא "יפלו" בניצב לפני השטח, אלא ייראו כ"זורמים" בצורה מסודרת לאורכו.
באופן אידיאלי, המבנה ממוקם כך שיישאר אפשרי, במידת הצורך, להתאים את זווית הנטייה, בדרך זו, "לתפוס" את כמות השמש המקסימלית.
זה די מקובל להתקין מערכת סולארית מ פנלים סולאריים על הקרקע, אבל לרוב גג בית או חדר שירות נבחר להצבה, כלומר החלק שלו הפונה לצד המקודש ביותר, בעיקרו הדרומי של האתר.
חשוב מאוד שלא יהיו בקרבת מקום מבנים גבוהים או עצים חזקים ומתפשטים. בהיותם בקרבה, הם יוצרים צל ומפריעים לפעולה המלאה של היחידה.
רמת שיפוע הגג הממוצע להתקנת גנרטור סולארי נחשבת ל-45⁰. בעזרת סידור זה, תאים פוטו קולטים שטף סולארי ביעילות רבה ומייצרים את כמות האנרגיה הדרושה לתפקוד נכון של הבית.
עבור החלק האירופי של מדינות חבר העמים חלים אינדיקטורים מעט שונים. אנשי מקצוע ממליצים להשתמש בזווית הטיה נייחת של 50-60⁰ כבסיס, ובמבנים ניידים בעונת החורף להציב את הסוללות בזווית של 70⁰ לאופק.
בקיץ, שנה את המיקום והטה את תאי הצילום בזווית של 30⁰.
מיד לפני ההתקנה, הגג מחוזק בנוסף ומצויד בתומכים חזקים מיוחדים, שכן לא כל מבנה מסוגל לעמוד במלוא משקלו של הציוד להמרת אנרגיה סולארית.
במקרים מסוימים, קורות מחוזקים מונחים מתחת לגג כדי להגן על הגג מפני קריסה, פוטנציאלית עקב עומס מוגבר, שגדל משמעותית בעונת החורף כאשר שלג מצטבר על משטח הקירוי.
כדי להפעיל את מערכת השמש תצטרך סוללות, מהפך ו בקר טעינה. על הכללים לבחירת מכשירים והכללתם במעגל תלמדו מהמאמרים שאנו ממליצים עליהם.
מסקנות וסרטון שימושי בנושא
תכונות וניואנסים של הלחמת תאי פוטו להכנת גנרטור סולארי יעיל בבית במו ידיך. טיפים וטיפים לבעלי מלאכה, רעיונות מעניינים וחוויות אישיות.
כיצד לבדוק נכון תא פוטו ולמדוד את הפרמטרים העיקריים שלו. מידע זה יהיה שימושי בחישובים הבאים של המספר המדויק של הלוחות הנדרשים להפעלה מלאה של המערכת.
תיאור מלא שלב אחר שלב של תהליך הרכבת סוללה סולארית לגנרטור בבית. כללי הפעלה, החל מרכישת האלמנטים הדרושים וכלה בבדיקה כללית של המכשיר המיוצר.
לדעת על המבנה של גנרטורים סולאריים, להרכיב אותם בבית לא יהיה קשה. כמובן שהעבודה תדרוש תשומת לב, דיוק והקפדה, אך התוצאה תצדיק את כל העלויות הכספיות והעבודה. היחידה המוגמרת תספק לבניין באופן מלא חום וחשמל, ותיצור את רמת הנוחות הדרושה לתושבים.
אין טעם לקחת פרויקט גדול מיד.מלכתחילה, זה הגיוני לנסות את היד שלך בהרכבת יחידה קטנה, ולאחר מכן, לאחר שליטת מלא בכל הניואנסים של התהליך, להתחיל לבנות התקנה חזקה יותר ובקנה מידה גדול יותר.
באיזו שיטת הקמת תחנת כוח קטנה בחרת לסדר את קוטג' הקיץ שלך? אנא כתוב הערות, שתף מידע שימושי ותצלומים על נושא המאמר בבלוק למטה. שאל שאלות על נקודות שנויות במחלוקת או לא ברורות.
לפני די הרבה זמן התחלתי לדאוג מהתשלומים הגדלים כל הזמן עבור חשמל, אז התחלתי לחשוב על בעיית המקורות החלופיים. רציתי להתקין פאנלים סולאריים באתר שלי, אבל לא הצלחתי להגיע אליו, והכספים שלי לא אפשרו זאת. אבל, כפי שהבנתי, להכין אותם בעצמך זה לא כל כך קשה, אתה צריך, כמובן, לבלבל קצת, אבל עדיין מאוחר יותר יהיה לך חשמל חינם, וגם פחות פגיעה בסביבה.
אתה יכול לאסוף אותו, אבל אתה יכול להשיג יעילות נאותה רק אם אתה גר בדרום ארצנו. פעם התעניינתי בנושא של גנרטורים סולאריים, אבל, למרבה הצער, בסיביר יש לנו מספיק אנרגיה סולארית רק במשך כמה חודשי קיץ.
אף פעם לא חשבתי קודם שאפשר להרכיב גנרטור אנרגיה סולארית לבד. הסתכלתי על רשימת החומרים הדרושים - נראה שאין שום דבר מסובך במיוחד. אתה רק צריך לחשוב היכן להשיג את המודולים. אם אני לא מוצא אותו בעיר, אזמין אותו באינטרנט. נמאס לי לשלם יותר מדי לממשלה על חשמל, אני לא מבין מאיפה מגיעים הסכומים הגדולים בחשבון, אם אני בקושי משתמש בחשמל בדאצ'ה.