Постоянный рост цен на энергоносители, а также слаборазвитая инфраструктура некоторых регионов заставляют многих потребителей прибегать к внедрению альтернативных источников получения ресурса, среди которых можно выделить ветрогенераторы, тепловые насосы, водогрейные коллекторы.

Если же учесть, что львиная доля потребляемой энергии припадает на электричество, то становится ясно, почему в последнее время многих домашних умельцев интересует вопрос, можно ли изготовить солнечные батареи для дома своими руками, давайте разберемся с данным вопросом более детально. 

Что представляет собой солнечная батарея

В основу любой солнечной батареи входят фотоэлементы, способные трансформировать естественное солнечное излучение в электрическую энергию. Ввиду чего в большинстве случаев конструкция стандартной гелиосистемы сводится  к расположению отдельных генераторов электричества (фотоэлементов) в едином корпусе, который способен обеспечить защиту элементов от неблагоприятных внешних факторов и механических воздействий. 

И хотя мощностные характеристики солнечных батарей сегодня еще далеки от идеала, все больше людей прибегают к использованию указанных источников в качестве дополнительных генераторов для решения базовых задач  (например, для подзарядки аккумуляторных батарей, работы электроники и т.п.).  Поэтому давайте в деталях рассмотрим технологию изготовления такой солнечной батареи, способной генерировать напряжение до 18 В с токовой нагрузкой до 8 А, то есть производить мощность порядка  130 Вт/час. 

Выбор комплектующих для изготовления солнечной батареи

Прежде чем выполнять закупку комплектующих, следует учесть, что в качестве основных источников получения электричества сегодня в солнечных батареях могут использоваться фотоэлементы из поликристаллического и монокристаллического кремния, обладающие несколько отличными свойствами. И хотя, первые из них характеризуются  относительно невысокой производительностью (КПД до 10%), их эффективная работа практически не изменяется от степени освещенности, тогда как второй вариант требует наличия постоянных солнечных лучей, что делает его менее востребованным для самостоятельного изготовления гелиопанелей. 

Что же касается закупки солнечных элементов, то более оправданным вариантом считается обращение к интернет-ресурсам, за счет которых можно приобрести требуемые компоненты по минимальной стоимости. Вдобавок, многие специализированные проекты (например ebay) в состоянии предложить пользователю готовые комплекты солнечных фотоэлементов, снабженные всеми необходимыми комплектующими для сборки. 

То есть на этапе заготовки следует позаботиться о приобретении фотоэлектрических панелей, причем дабы исключить ошибок в процессе закупки указанных элементов желательно придерживаться следующих рекомендаций:

• Для возможности изготовления солнечной батареи способной заряжать 12 вольтовый аккумулятор, следует запастись как минимум 36 фотоэлементами (каждый выдает по 0,5 В), однако учитывая сложность сборки , специалисты рекомендуют 3-4  элемента купить про запас.
• Подбирая солнечные фотоэлементы следует учитывать уровень энергопотребления и для изготовления одного модуля применять фотоэлементы с идентичными показателями по напряжению и току. Вдобавок не рекомендуется в одном модуле применять системы различных производителей.
• С целью минимизации поломки фотоэлементов в процессе сборки, многие специалисты рекомендуют отдавать предпочтение изделиям с уже напаянными проводниками. 

Вдобавок, на этапе заготовки, помимо активных элементов, следует позаботиться о приобретении комплектующих для изготовления каркаса, в качестве чего могут использоваться деревянные бруски или алюминиевые уголки, листовые материалы (ДВП, ДСП, текстолит), а также оргстекло или антиконденсатный поликарбонат. 

Технология изготовления солнечной батареи (СБ) своими руками

Сборка корпуса для СБ

После заказа фотоэлементов и определения их габаритных размеров, можно приступать к изготовлению корпуса для солнечной батареи, для чего первым делом необходимо сделать эскиз будущей модели. Причем выполняя, указанную процедуру следует придерживаться следующих рекомендаций:

• Корпус – место расположения фотоэлементов (своеобразный ящик) должен иметь хорошую механическую прочность и защищать электрогенераторы от всевозможных воздействий;
• Габаритные размеры корпуса должны позволять беспрепятственно расположить в нем фотоэлементы (с минимальным зазором между ними 5 мм) и сопутствующие элементы (проводники, шинки);
• Конструкция корпуса должна исключать попадания влаги внутрь батареи. 

Как уже было сказано выше в качестве материалов для изготовления каркаса для солнечной батареи могут использоваться различные материалы (дерево, алюминий, пластик), но все же предпочтение следует отдавать влагоустойчивым компонентам. 

Если же рассматривать процедуру изготовления каркаса пошагово, то можно отметить, что реализуются мероприятия в следующей последовательности:

1. По имеющимся размерам из плотного листа фанеры или ДСП выпиливается заготовка, которая будет выступать днищем солнечной батареи;
2. Из деревянных брусьев или алюминиевых уголков делаются бортики, которые фиксируются при помощи шурупов к подготовленному основанию по всему периметру. Причем для усиления каркаса некоторые специалисты рекомендуют выполнять дополнительное разделение каркаса на две, три части путем укладки дополнительных перемычек;
3. В полученных бортах (в нижней части батареи), делаются сквозные отверстия (диаметром 5-6 мм с шагом 100-150 мм), что позволит воздуху циркулировать внутри батареи и исключит возможность образования влаги;
4. Из более мягкого листового материала (к примеру, ДВП) изготавливается подложка, на которую впоследствии будут смонтированы фотоэлементы. 

В финале работ все конструктивные элементы каркаса СБ следует вскрыть несколькими слоями краски, дабы защитить весь будущий модуль от деформации и разрушения. А также приготовить (выкроить по размеру каркаса) защиту (оргстекло), за счет которой фотоэлементы будут находиться в безопасности. 

Соединение фотоэлементов

Для того, чтобы солнечная батарея своими руками полностью соответствовала техническим характеристикам очень важно правильно произвести интеграцию в каркас всех фотоэлементов. Поэтому первым делом потребуется на предполагаемой подложке нанести разметку, по которой будут установлены гелиомодули, для чего рекомендуется выложить все фотоэлементы на плоскости, обеспечить между ними требуемый зазор (можно применять дистанционные крестики для кафеля),  и после этого осуществить их электрическое соединение.  Причем выполняя указанную операцию, следует быть весьма щепетильным, ведь механическая прочность фотоэлементов весьма ограничена и даже небольшое надавливание в состоянии деформировать хрупкую основу комплектующих.

Электрическое соединение фотоэлементов для солнечной батареи следует выполнять таким образом, чтобы каждая последующая пластина, соединялась с предыдущей последовательно. Если же учесть, что в большинстве случаев плюсовой потенциал находится с лицевой части фотоэлемента, а минусовой с тыльной стороны, то соединение двух соседних источников выглядит как прокладка проводников от лицевой клеммы одной пластины к соответствующей тыльной клемме последующего элемента. А выводы с каждого ряда соединяются с последующими рядами при помощи больших по сечению проводов. 

Сама же процедура соединения панелей в единую электрическую батарею производится при помощи маломощного паяльника (25 Вт), путем лужения и последующего припаивания проводников к заданным точкам. 

Итогом таких работ должно стать два вывода, через которые полученное напряжение и будет устремляться к потребителю. Однако, для исключения саморазряда аккумулятора, подключенного к батарее (например, ночью) на общий плюсовой провод желательно установить шунтирующие диоды Шотке. 

Механический монтаж панелей

После электрического соединения фотоэлементов следует выполнить их механическое закрепление на заранее подготовленной подложке. И хотя для этих целей могут использоваться различные методики, самым оптимальным, считается вариант крепежа панелей к основанию при помощи герметика на силиконовой основе. Единственно, на что следует обратить внимание при выполнении указанной операции, точка крепления для каждого элемента должна быть одна (обычно в центре), дабы во время работы всего устройства исключить механическую поломку хрупких элементов вследствие их температурного расширения. То есть каждая из 36 панелей закрепляется к основанию подложки при помощи силикона в четко установленном месте, в результате чего образуется общий источник энергии. 

Финальная сборка солнечной батареи

Последним штрихом, собирая  солнечные батареи для дома своими руками будет помещение полученной системы внутрь подготовленного каркаса и закрепление при помощи стандартных саморезов (подложка попросту прикручивается к днищу каркаса). После чего производится электрическое соединение отходящих проводников, и вся конструкция накрываются прозрачным оргстеклом, которое фиксируется к бортикам солнечной батареи при помощи саморезов. 

Установка солнечной батареи

Сделанная вышеописанным образом СБ сможет генерировать достаточно энергии для зарядки 12 вольтового аккумулятора и тем самым снабжать мелких потребителей долгожданным ресурсом. Однако, учитывая стопроцентную зависимость работы солнечной батареи от ультрафиолетового излучения, большое внимание следует уделить правильности установки полученного электроприбора. 

То есть монтировать солнечную батарею следует в месте максимальной солнечной активности, располагая лицевую часть под углом к горизонту 40-60 градусов в направлении юга или юго-запада. При этом очень важно исключить затенение батареи или чрезмерное ее загрязнение листвой, ввиду чего не рекомендуется данный источник монтировать под кроной деревьев, а наилучшим вариантом считается скат крыши. 

Однако выполняя самостоятельную установку солнечных батарей, следует быть особо аккуратным и соблюдать определенные требования. Так, во-первых, несущая конструкция кровли под батарею должна обладать достаточной жесткостью, дабы противостоять дополнительным нагрузкам. Во-вторых, место установки должно быть легкодоступным (для обслуживания). В-третьих, в качестве проводников следует применять кабельную продукцию, устойчивую к интенсивному ультрафиолетовому излучению. 

Рекомендации по изготовлению солнечной батареи своими руками 

На основании всего вышесказанного можно сделать вывод, что солнечные батареи для дома своими руками – это вполне реально, главное не бояться и в процессе работ соблюдать ряд весьма важных рекомендаций:

• Использовать для изготовления панелей лишь качественные материалы, способные защитить конструкцию от природных осадков и интенсивного излучения;
• При проектировании, сборке и установке батарей отталкиваться от принципа модульности, ведь впоследствии мощность и напряжение СБ может быть значительно увеличены путем монтажа дополнительных фотоэлементов
• Применяя герметик, следует быть осторожным и приступать к последующим процедурам, лишь после его полного высыхания (иначе на внутренней стенке оргстекла может образовываться конденсат);
• В процессе сборки следует при помощи прибора (мультиметра) постоянно проверять уровень генерируемого напряжения (с фотоэлемента, с ряда фотоэлементов, со всего модуля). 

Также следует отметить, что при необходимости такая солнечная батарея может быть использована и в походных условиях, что может потребовать некоторых конструктивных доработок. Так что ж за дело!

Читать еще:

Как соорудить тепловой насос своими руками

Принцип работы теплового насоса

Мероприятия по энергоэффективности

Как положить теплый пол самостоятельно

Процесс подготовки фотоэлемента можно наблюдать в следующем видео: {youtube}JI8PuvvGvqU{/youtube}

Если Вам понравился материал буду благодарен, если порекомендуете его друзьям или оставите полезный комментарий.

{jcomments on}