DIY-zonnegenerator: instructies voor het maken van een alternatieve energiebron

Alternatieve energiebronnen die het mogelijk maken om een ​​woonruimte van warmte en elektriciteit in het vereiste volume te voorzien, zijn geen goedkoop ‘plezier’ dat aanzienlijke financiële kosten met zich meebrengt voor aanschaf, installatie en installatie.

Met uw eigen handen een zonnegenerator maken is veel goedkoper en ligt binnen de mogelijkheden van veel thuisvakmensen. Laten we eens kijken naar de instructies, die alle nuances van het productieproces duidelijk beschrijven.

Hoe werkt een zonne-energiegenerator?

Een zonnegenerator is een complex van fotovoltaïsche halfgeleiderelementen die direct converteren zonne energie naar elektrisch.

Wanneer de door de stralen geproduceerde lichthoeveelheid de fotografische plaat raakt, wordt een elektron uit de laatste atoombaan van het werkende element uitgeschakeld. Dit effect creëert veel vrije elektronen, die een continue stroom elektrische stroom vormen.

Het is helemaal niet nodig om meteen een groot, grootschalig complex in elkaar te zetten als je met je eigen handen een zonnegenerator installeert. U kunt met een kleine eenheid beginnen en, indien nodig, het volume in de toekomst vergroten

Als actief materiaal wordt silicium gebruikt.Het is zeer efficiënt en biedt een fotovoltaïsche conversie-efficiëntie van 20% bij normaal bedrijf en tot 25% onder gunstige omstandigheden.

Vanwege de uitgesproken efficiëntie van siliciumfotocellen garanderen de daarop gebaseerde generatoren een hoog rendement met een relatief klein volume. Het vermogen van een eenheid van 1 meter levert 125 W per uur op, wat als een zeer indrukwekkend resultaat wordt beschouwd.

Op één zijde van de siliciumwafel wordt een dunne laag passieve chemische elementen, boor of fosfor, aangebracht. Het is op dit oppervlak dat, als gevolg van intense blootstelling aan zonlicht, actieve vrijgave van elektronen plaatsvindt. Fosforfilm houdt ze veilig op één plek en zorgt ervoor dat ze niet uit elkaar vliegen.

Er bevinden zich metalen “sporen” op de werkplaat zelf. Er worden vrije elektronen op gebouwd, waardoor een geordende beweging ontstaat, dat wil zeggen elektrische stroom.

De enige nadelen van wafers zijn de complexiteit en de kosten van het zuiveringsproces van het silicium zelf, en om deze problemen te voorkomen onderzoeken ze actief het gebruik van alternatieven in de vorm van gallium, cadmium, indium en verschillende koperverbindingen. Tot nu toe zijn er echter geen echte concurrenten voor siliciumelementen.

De eenvoudigste manier om een ​​zonne-energieomvormer in elektriciteit om te bouwen is door een kant-en-klare zonnebatterij te kopen en deze op het dak van een huis of garage te installeren:

Wat heb je nodig voor werk?

Voor de vervaardiging van een generator bestaande uit een bouwpakket zonnepanelenzijn de volgende gereedschappen en materialen vereist:

• modules voor het omzetten van zonlicht in energie;
• aluminium hoeken;
• houten latten;
• spaanplaatplaten;
• een transparant element (glas, plexiglas, plexiglas, polycarbonaat) om bescherming te creëren voor siliciumwafels;
• zelftappende schroeven en schroeven van verschillende afmetingen;
• dicht schuimrubber van 1,5-2,5 mm dik;
• hoogwaardig afdichtmiddel;
• diodes, aansluitingen en draden;
• schroevendraaier of set schroevendraaiers;
• soldeerbout;
• ijzerzaag voor hout en metaal (of slijpmachine).

Het benodigde volume aan materialen hangt rechtstreeks af van de geplande grootte van de generator. Grootschalig werk brengt extra kosten met zich mee, maar is in ieder geval goedkoper dan een aangeschafte module.

De beschermende basis voor siliciumwafels kan gemaakt zijn van glas, plexiglas, polycarbonaat of plexiglas. De eerste drie materialen zorgen voor een minimaal verlies aan omgezette energie, maar de vierde zendt de stralen veel slechter uit en vermindert de efficiëntie van het hele complex aanzienlijk

Voor het laatste testen van de geassembleerde eenheid wordt een ampèremeter gebruikt. Hiermee kunt u het werkelijke rendement van de installatie vastleggen en kunt u het werkelijke rendement bepalen.

Het type fotoconverter selecteren

Activiteiten om met uw eigen handen een zonnegenerator te maken, beginnen met het kiezen van het type fotovoltaïsche siliciumomvormer.

Deze componenten zijn er in drie soorten:

• amorf;
• monokristallijn;
• polykristallijn.

Elke optie heeft zijn eigen voor- en nadelen, en de keuze voor een van deze wordt gemaakt op basis van het bedrag dat is toegewezen voor de aankoop van alle systeemcomponenten.

Kenmerken van amorfe variëteiten

Amorfe modules bestaan ​​niet uit kristallijn silicium, maar uit zijn derivaten (silaan of waterstofsilicium). Door vacuüm te spuiten worden ze in een dunne laag aangebracht op hoogwaardig metaalfolie, glas of kunststof.

De eindproducten hebben een vervaagde, wazige grijze tint. Er worden geen zichtbare siliciumkristallen op het oppervlak waargenomen. Het belangrijkste voordeel flexibele zonnepanelen De prijs wordt als betaalbaar beschouwd, maar hun efficiëntie is erg laag en varieert van 6-10%.

Amorfe zonnecellen gemaakt van silicium hebben een grotere flexibiliteit, vertonen een hoge optische absorptie (20 keer groter dan mono- of polykristallijne tegenhangers) en werken aanzienlijk efficiënter bij bewolkt weer

Bijzonderheden van polykristallijne typen

Polykristallijn zonnepanelen geproduceerd door geleidelijke, zeer langzame afkoeling van de siliciumsmelt. De resulterende producten onderscheiden zich door een rijke blauwe kleur, hebben een oppervlak met een duidelijk gedefinieerd patroon dat doet denken aan een ijzig patroon, en vertonen een efficiëntie van ongeveer 14-18%.

Hogere efficiëntieprestaties worden belemmerd door de gebieden die aanwezig zijn in het materiaal, gescheiden van de algehele structuur door korrelige grenzen.

Polykristallijne zonnecellen werken slechts 10 jaar, maar gedurende deze tijd neemt hun efficiëntie niet af. Om producten in één complex te installeren, moet echter een sterke, solide basis worden gebruikt, omdat de platen behoorlijk stijf zijn en een sterke, betrouwbare ondersteuning vereisen

Kenmerken van monocratylische varianten

Monokristallijne modules worden gekenmerkt door een dichte donkere kleur en bestaan ​​uit vaste siliciumkristallen. Hun efficiëntie overtreft die van andere elementen en bedraagt ​​18-22% (onder gunstige omstandigheden - tot 25%).

Een ander voordeel is de indrukwekkende levensduur - volgens de fabrikanten ruim 25 jaar.Bij langdurig gebruik neemt de efficiëntie van enkele kristallen echter af en na 10-12 jaar bedraagt ​​de photoreturn niet meer dan 13-17%.

Monokristallijne modules zijn aanzienlijk duurder dan andere soorten apparatuur. Ze worden geproduceerd door kunstmatig gegroeide siliciumkristallen te zagen

Om thuis met uw eigen handen een zonnegenerator te maken, neemt u voornamelijk poly- en monokristallijne platen van verschillende afmetingen. Ze worden gekocht bij populaire online winkels, waaronder eBay of AliExpress.

Vanwege het feit dat fotocellen vrij hoog worden gewaardeerd, bieden veel leveranciers klanten producten van groep B aan, dat wil zeggen fragmenten die geschikt zijn voor volledig gebruik met een klein defect. Hun kosten verschillen 40-60% van de standaardprijs, dus het monteren van een generator kost een redelijke prijs die niet te duur is.

Hoe maak je een frame voor borden?

Om het frame van de toekomstige generator te maken, worden sterke houten latten of aluminium hoeken gebruikt. De houten versie wordt als minder praktisch beschouwd, omdat het materiaal extra verwerking vereist om daaropvolgende rotting en delaminatie te voorkomen.

Om ervoor te zorgen dat het houten frame bestand is tegen de operationele belasting en niet rot na de eerste regen, moet het worden geïmpregneerd met een speciale samenstelling die het hout tegen vocht beschermt.

Aluminium heeft veel aantrekkelijkere fysieke eigenschappen en veroorzaakt door zijn lichtheid geen onnodige druk op het dak of andere ondersteunende structuur waar de unit zal worden geïnstalleerd.

Bovendien roest het metaal, dankzij de corrosiewerende coating, niet, rot het niet, neemt het geen vocht op en is het gemakkelijk bestand tegen de gevolgen van agressieve atmosferische manifestaties.

Om een ​​framestructuur uit aluminium hoeken te maken, bepaalt u eerst de grootte van het toekomstige paneel. In de standaarduitvoering worden per blok 36 fotocellen van 81 mm x 150 mm gebruikt.

Voor een correcte daaropvolgende werking wordt er een kleine opening (ongeveer 3-5 mm) tussen de fragmenten gelaten. Deze ruimte stelt ons in staat rekening te houden met veranderingen in de basisparameters van de basis die wordt blootgesteld aan atmosferische manifestaties. Hierdoor bedraagt ​​de totale afmeting van het werkstuk 83 mm x 690 mm met een framehoekbreedte van 35 mm.

Siliciumwafels geplaatst in een aluminium profielframe zien er bijna uit als in de fabriek gemaakte producten. Een duurzaam en sterk frame geeft het systeem een ​​onberispelijke dichtheid en geeft de gehele constructie een hoge mate van stijfheid

Na het bepalen van de afmetingen worden de benodigde fragmenten uit de hoeken gesneden en met behulp van bevestigingsmiddelen tot frameframes samengevoegd. Op het binnenoppervlak van de structuur wordt een laag siliconenkit aangebracht, zodat er geen gaten of holtes zijn.

De integriteit, sterkte en duurzaamheid van de gemonteerde constructie hangt hiervan af. Er wordt een beschermend transparant materiaal bovenop geplaatst (glas met antireflectiecoating, plexiglas of polycarbonaat met speciale parameters) en stevig bevestigd met hardware (1 per kort en 2 per lang deel van het frame en 4 op de hoeken van de carrosserie).

Gebruik voor het werk een schroevendraaier en schroeven met een geschikte diameter. Aan het einde wordt het transparante oppervlak zorgvuldig gereinigd van stof en klein vuil.

Een transparant element selecteren

De belangrijkste criteria voor het kiezen van een transparant element om een ​​generator te maken:

• vermogen om infraroodstraling te absorberen;
• brekingsniveau van zonlicht.

Hoe lager de brekingsindex, hoe hoger de efficiëntie die de siliciumwafels zullen vertonen. Plexiglas en plexiglas hebben de laagste lichtreflectiecoëfficiënt. Polycarbonaat heeft ook verre van de beste prestaties.

Om frameconstructies voor zonne-energiesystemen voor thuis te creëren, wordt aanbevolen om, indien mogelijk, antireflecterend transparant glas of een speciaal type polycarbonaat met een anticondensatiecoating te gebruiken die het vereiste niveau van thermische bescherming biedt.

De beste eigenschappen qua absorptie van IR-straling zijn duurzaam thermisch absorberend plexiglas en glas met IR-absorptiemogelijkheid. Voor gewoon glas liggen deze cijfers aanzienlijk lager. De efficiëntie van IR-absorptie bepaalt of de siliciumwafels tijdens bedrijf zullen opwarmen of niet.

Als de verwarming minimaal is, gaan de fotocellen lang mee en zorgen ze voor een stabiele output. Oververhitting van de platen zal leiden tot bedrijfsonderbrekingen en snelle uitval van afzonderlijke delen van het systeem of het hele complex.

Installatie van siliciumfotocellen

Direct voor de installatie wordt het in aluminium kozijnen geplaatste beschermglas goed stofvrij gemaakt en ontvet met een alcoholhoudende samenstelling.

De gekochte fotocellen worden gelijkmatig op het markeersubstraat geplaatst op een afstand van 3-5 millimeter van elkaar en de hoeken van de totale structuur worden gemarkeerd. Daarna beginnen ze met het solderen van de elementen - het belangrijkste en arbeidsintensieve deel van het assembleren van de generator.

Het solderen van de bedieningselementen van de generator wordt uitgevoerd volgens een schema waarbij "+" de sporen aan de buitenkant zijn en "-" de kanalen aan de onderkant van de plaat.

Om de contacten correct aan te sluiten, brengt u eerst vloeimiddel (soldeerzuur) en soldeer aan en verwerkt u ze vervolgens in een strikte volgorde van boven naar beneden. Aan het einde zijn alle rijen met elkaar verbonden.

De volgende stap is het lijmen van de fotocellen. Om dit te doen, wordt een beetje afdichtmiddel in het midden van elke siliciumwafel geperst, de resulterende ketens van elementen worden omgedraaid met de buitenzijde naar boven en geplaatst in strikte overeenstemming met de eerder aangebrachte markeringen.

Druk voorzichtig met uw handen op de platen en bevestig ze op de juiste plaats. Ze handelen heel voorzichtig en proberen het materiaal niet te beschadigen of te buigen.

De contacten van de fotocellen langs de randen worden uitgevoerd naar een aparte bus (brede zilveren geleider), als “+” en “-”. Bovendien is het complex uitgerust met een blokkeerdiode. Door verbinding te maken met de contacten wordt voorkomen dat de accu's 's nachts via de framestructuur ontladen.

In het onderste deel van het frame worden gaten gemaakt met een boor waardoor de draden naar buiten worden gebracht. Gebruik siliconenkit om te voorkomen dat ze doorzakken.

De volgende fotogalerij laat u kennismaken met de stappen voor het samenstellen van een zonnepaneel uit 60 elementen:

De door solderen samengestelde zonnecellen moeten nu aan de basis worden bevestigd. Kan op multiplex worden gelijmd en met glas worden afgedekt. In het voorbeeld wordt echter eerst op het glas gelijmd:

Om ervoor te zorgen dat de batterij die bedoeld is voor het accumuleren van lading de door de fotocellen gegenereerde energie niet absorbeert, is de zonnebatterij aangesloten via een staafdiode:

Het in het voorbeeld getoonde mini-zonnestation monteren wij volgens het schema op de foto. Voor de aansluiting gebruiken wij een draad met een koperen geleiderdoorsnede van 1 m²

Deze mini-energiecentrale kan tot 15 V genereren. Opgemerkt moet worden dat maximale prestaties alleen worden waargenomen op zonnige, onbewolkte dagen. Bij bewolkt weer zal het apparaat aanzienlijk minder energie opwekken of helemaal geen energie opwekken. Daarom is de batterij ervoor zo gekozen dat de reserve voldoende is voor minimaal een dag.

Hoe kan ik de geïnstalleerde unit testen?

Voordat de geassembleerde generator definitief wordt afgedicht, moet deze worden getest om mogelijke storingen tijdens het soldeerproces te identificeren. De meest redelijke optie is om elke gesoldeerde rij afzonderlijk te controleren. Zo wordt direct duidelijk waar de contacten slecht verbonden zijn en herverwerking behoeven.

Gebruik voor het uitvoeren van de test een huishoudelijke ampèremeter. De meting wordt uitgevoerd op een onbewolkte, zonnige dag rond lunchtijd (van 13.00 tot 15.00 uur). De structuur wordt in de tuin geplaatst en onder de juiste hellingshoek geïnstalleerd.

Een huishoudelijke ampèremeter helpt bij het meten van de werkelijke stroomsterkte. Op basis van de metingen is het mogelijk om het prestatieniveau van het gemonteerde zonnestelsel te bepalen en overtredingen in de volgorde van aansluiting van siliciumfotocellen te identificeren

Op de uitgangscontacten van de zonnebatterij wordt een ampèremeter aangesloten en de kortsluitstroom wordt gemeten. Als het apparaat resultaten boven de 4,5 A laat zien, klopt het systeem volledig en zijn alle aansluitingen duidelijk en correct gesoldeerd.

Lagere gegevens die op het display van de tester verschijnen, duiden op overtredingen die moeten worden gevolgd en opnieuw moeten worden gesoldeerd. Traditioneel laten doe-het-zelf-zonnegeneratoren van fotocellen met een klein defect (groep B) op de test cijfers zien van 5 tot 10 Ampère.

In de fabriek geproduceerde eenheden laten gegevens zien die 10-20% hoger zijn. Dit wordt verklaard door het feit dat bij de productie gebruik wordt gemaakt van siliciumwafels van groep A, die geen gebreken in de structuur vertonen.

De laatste fase van het werk

Als uit de test blijkt dat de batterij volledig functioneel is, wordt deze afgedicht met een speciale siliconenkit of een duurdere en duurzamere epoxyverbinding.

Het werk omvat twee manieren om het te doen:

1. Volledige vulling - wanneer het gehele oppervlak bedekt is met een afdichtmiddel.
2. Gedeeltelijke behandeling - wanneer het afdichtmiddel alleen op de buitenste elementen en de lege ruimte tussen de elementen wordt aangebracht.

De eerste optie wordt als betrouwbaarder beschouwd en biedt het systeem volledige bescherming tegen externe factoren. Fotocellen zijn duidelijk op hun plaats bevestigd en werken correct en met maximale efficiëntie.

Om fotocellen in de behuizing af te dichten, is het raadzaam een ​​vorstbestendig afdichtmiddel te gebruiken dat bestand is tegen plotselinge temperatuurschommelingen en lage temperaturen onder het vriespunt.

Wanneer het vullen is voltooid, mag de kit ‘harden’. Vervolgens bedekken ze het met een transparant element en drukken het stevig tegen de platen.

Om extra bescherming en schokabsorptie te bieden, raden sommige vakmensen aan om dicht schuimrubber tussen het oppervlak van de siliconenplaat en de achterkant van het frame te plaatsen. Dit maakt de structuur integraler en beschermt kwetsbare fotocellen tegen onnodige belasting.

Vervolgens wordt er een gewicht op het oppervlak geplaatst, dat op de lagen inwerkt en er luchtbellen uit perst. De voltooide generator wordt opnieuw getest en uiteindelijk op een vooraf voorbereide plaats geïnstalleerd.

Waar en hoe plaats ik de generator?

De locatie voor het installeren van de zonnegenerator wordt zeer zorgvuldig en zonder haast gekozen. De platen die licht ontvangen moeten onder een hoek worden geplaatst, zodat de stralen niet loodrecht op het oppervlak ‘vallen’, maar er netjes langs lijken te ‘stromen’.

Idealiter wordt de structuur zo gepositioneerd dat het mogelijk blijft om, indien nodig, de hellingshoek aan te passen, zodat de maximale hoeveelheid zon wordt “gevangen”.

Het is heel acceptabel om een ​​zonnestelsel te installeren zonnepanelen op de grond, maar meestal wordt voor plaatsing het dak van een huis of bijkeuken gekozen, namelijk dat deel ervan dat uitkijkt op de meest gewijde, voornamelijk zuidelijke kant van het terrein.

Het is heel belangrijk dat er geen hoge gebouwen of krachtige, verspreide bomen in de buurt zijn. Omdat ze zich dicht bij elkaar bevinden, creëren ze een schaduw en verstoren ze de volledige werking van het apparaat.

Om zonne-installaties goed te laten presteren, moeten ze schoon en netjes worden gehouden. Een laag vuil die zich op het oppervlak van het opvangpaneel vormt, vermindert de efficiëntie met 10%, en aangehechte sneeuw schakelt de unit volledig uit.Regelmatig onderhoud is daarom een ​​must en zorgt ervoor dat de modules in perfecte staat blijven.

De gemiddelde dakhelling voor het installeren van een zonnegenerator wordt geschat op 45⁰. Met deze opstelling absorberen fotocellen de zonnestroom zeer efficiënt en produceren ze de hoeveelheid energie die nodig is voor de goede werking van het huis.

Om echt rendement uit de panelen te halen en het gemiddelde gezin van de benodigde hoeveelheid energie te voorzien, moet je 15-20 m² dakoppervlak in beslag nemen voor een zonnegenerator

Voor het Europese deel van de GOS-landen gelden iets andere indicatoren. Professionals raden aan om als basis een stationaire kantelhoek van 50-60⁰ te hanteren, en in verplaatsbare constructies tijdens het winterseizoen de accu’s in een hoek van 70⁰ met de horizon te plaatsen.

In de zomer verandert u de positie en kantelt u de fotocellen in een hoek van 30⁰.

Door generatorpanelen te installeren op een railsysteem dat is uitgerust met een automatische zonvolgfunctie, kunt u de rendementsefficiëntie met 50% verhogen. De module detecteert zelfstandig de intensiteit van de stralen en past zich aan de maximale verlichting aan van zonsopgang tot zonsondergang

Direct vóór de installatie wordt het dak extra versterkt en uitgerust met speciale sterke steunen, omdat niet elke constructie het volledige gewicht van apparatuur voor het omzetten van zonne-energie kan dragen.

Om een ​​zonnegenerator betrouwbaar en stevig op het dak te installeren, is het de moeite waard speciale bevestigingen aan te schaffen. Ze worden voor elk type dakbedekking afzonderlijk geproduceerd en zijn altijd te koop.Bij installatie tussen de panelen en het dak is het noodzakelijk om een ​​opening te laten voor volledige toegang van lucht en correcte ventilatie van de zonabsorberende elementen

In sommige gevallen worden versterkte spanten onder het dak geplaatst om het dak te beschermen tegen instorten, mogelijk als gevolg van een verhoogde belasting, die aanzienlijk toeneemt in het winterseizoen wanneer sneeuw zich ophoopt op het dakoppervlak.

Om het zonnestelsel in gebruik te nemen, hebt u nodig batterijen, omvormer en laadregelaar. U leert over de regels voor het selecteren van apparaten en hun opname in het circuit uit de artikelen die wij aanbevelen.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Kenmerken en nuances van soldeerfotocellen om thuis met uw eigen handen een effectieve zonnegenerator te maken. Hints en tips voor vakmensen, interessante ideeën en persoonlijke ervaringen.

Hoe u een fotocel correct kunt testen en de belangrijkste parameters ervan kunt meten. Deze informatie zal nuttig zijn bij latere berekeningen van het exacte aantal platen dat nodig is voor de volledige werking van het systeem.

Een volledige stapsgewijze beschrijving van het proces van het assembleren van een zonnebatterij voor een generator thuis. Bedrijfsregels, beginnend bij de aanschaf van de benodigde elementen en eindigend met een algemene test van het gefabriceerde apparaat.

Als u de structuur van zonnegeneratoren kent, zal het niet moeilijk zijn om ze thuis te monteren. Natuurlijk vereist het werk aandacht, nauwkeurigheid en nauwgezetheid, maar het resultaat zal alle financiële en arbeidskosten rechtvaardigen. De voltooide unit zal het gebouw volledig voorzien van warmte en elektriciteit, waardoor het noodzakelijke comfortniveau voor de bewoners wordt gecreëerd.

Het heeft geen zin om meteen een groot project aan te pakken.Om te beginnen is het logisch om te proberen een kleine eenheid in elkaar te zetten, en vervolgens, nadat je alle nuances van het proces volledig onder de knie hebt, te beginnen met het bouwen van een krachtigere en grootschaliger installatie.

Welke methode voor het bouwen van een mini-energiecentrale heeft u gekozen om uw zomerhuisje te regelen? Schrijf opmerkingen, deel nuttige informatie en foto's over het onderwerp van het artikel in het onderstaande blok. Stel vragen over controversiële of onduidelijke punten.