Pannelli solari fai da te

Una delle fonti di energia alternativa più pratiche è la batteria solare. È in grado di immagazzinare e convertire la luce in elettricità anche in condizioni nuvolose. Tuttavia, il suo costo non consente al consumatore domestico di passare a un’alimentazione indipendente. La soluzione è una batteria solare fatta in casa.

Sommario:

Dispositivo a celle solari

Per quanto riguarda la batteria solare, è molto appropriato, la frase “tutto geniale” è semplice. Il dispositivo è composto da due elementi:

• blocchi di convertitori;
• Custodia della batteria.

Tutto il resto sono contatti, microcircuiti e gadget aggiuntivi necessari esclusivamente per aumentare la funzionalità della batteria solare..

Il blocco trasduttore è un wafer di silicio prodotto con metodi monocristallini o policristallini. La prima opzione è più efficiente, la seconda è più economica.

La custodia della batteria è solitamente in plastica. Questa è una normale piastra a cui sono fissati i blocchi del trasduttore..

Schema elettrico batteria solare

Il corretto collegamento dei blocchi convertitore è la principale garanzia del buon funzionamento della batteria solare. Con un collegamento in parallelo, la corrente aumenta, con un collegamento in serie, la tensione. Affinché entrambi questi parametri siano massimi, utilizzare una connessione parallelo-seriale..

I diodi, uno per ogni quarto della fotocellula, proteggono dal surriscaldamento e dalla bruciatura dei contatti in caso di sovraccarico. Se non ci sono diodi, l’unità di conversione si guasterà dopo la prima pioggia.

Poiché la tensione e la corrente sulla batteria solare non corrispondono ai parametri degli elettrodomestici, è necessario accumulare e ridistribuire l’elettricità. Per questo, sono collegate due batterie. Il primo è cumulativo, il secondo è di riserva.

La presenza di due batterie è spiegata dal fatto che la ricarica è abbastanza veloce con un bel tempo soleggiato, quindi è necessario mettere da qualche parte l’energia in eccesso. Il processo è monitorato da uno speciale controller realizzato secondo il principio di un reostato. Quando viene raggiunto l’80-90% della carica della batteria principale, il controller commuta l’alimentazione elettrica su un’ulteriore.

Importante: il principio di funzionamento è descritto superficialmente, poiché non ha molta importanza creare una batteria solare fatta in casa.

Il principio della cella solare: come funziona

I blocchi trasduttori o le fotocellule sono wafer di silicio. Il silicio o il silicio è sabbia marina, o meglio, questa sostanza si avvicina di più al silicio puro nella composizione chimica. La sabbia ha lo stesso reticolo atomico del diamante. La fragilità di un materiale è associata a una maggiore distanza tra gli atomi. È questa somiglianza che ha permesso di ridurre significativamente il costo della tecnologia per la produzione di pannelli solari e lanciarlo sul nastro trasportatore..

Nella sua forma pura, il silicio è un semiconduttore, quindi cristallizza. I policristalli sono più facili da produrre, ma hanno molte più facce, per cui gli elettroni non possono muoversi in linea retta. Il monocristallo fornisce il movimento di traslazione rettilineo delle particelle. Inoltre, la conduttività elettrica è aumentata dall’aggiunta di atomi di arsenico o fosforo al reticolo cristallino..

Un’altra proprietà interessante del silicio è che è invisibile alla radiazione infrarossa. Pertanto, le celle solari assorbono solo la parte utile dello spettro solare..

La trasformazione della luce avviene secondo il seguente principio:

• l’energia solare colpisce i wafer di silicio;
• si riscaldano e rilasciano elettroni;
• gli elettroni iniziano a muoversi attivamente dalle piastre lungo i conduttori;
• i conduttori caricano la batteria.

Progettazione di celle solari

Passando dalla teoria alla pratica, prima di tutto, è necessario eseguire calcoli e determinare il numero di blocchi del convertitore. Per fare ciò, è necessario determinare la potenza della luce solare. All’ingresso in atmosfera è di circa 1300 W/m², ma in prossimità del suolo, soprattutto con tempo nuvoloso, raramente supera i 200 W/m², mentre va inteso che circa il 40% dello spettro è radiazione infrarossa inutile, cioè la potenza reale è di soli 120 W/m². Con tempo soleggiato, quando il sole è allo zenit, la potenza sale a 500-600 W / m2, ma non vale la pena posare su tassi così alti, quindi conteremo come minimo.

L’intensa radiazione solare durante tutto l’anno è in media di 9 ore. Pertanto, una batteria solare con una superficie di 1 m² produce 120 * 9 = 1 kW di elettricità al giorno. In questo caso, è anche necessario tenere conto dell’efficienza, il massimo è del 25%. Pertanto, è possibile ottenere circa 0,3 kW di elettricità da una batteria solare con un’area di 1 m² al giorno. Se il tempo è soleggiato, circa 0,6 kW.

Successivamente, è necessario calcolare la quantità di energia consumata al giorno. Per fare ciò, dividere le letture del contatore precedenti per 30. se il mese scorso sono stati consumati 300 kW, il consumo giornaliero sarà di 10 kW al giorno. Per fornire completamente elettricità a una casa del genere, saranno necessari circa 20 m² di pannelli solari..

Importante: per un’alimentazione di alta qualità e ininterrotta, avrai bisogno di costose batterie solari. Questa circostanza è spiegata non solo dalla grande capacità, ma anche dalla stabilità dell’elettrolita in una modalità di carica-scarica costante..

Produzione di celle solari

La procedura di autoassemblaggio non richiede abilità speciali e si riduce a seguenti semplici istruzioni:

1. Realizzare una base per le fotocellule.

2. Preparare le basi per i fattori ambientali avversi.

3. Fissare i blocchi convertitore.

4. Collegare i blocchi con i fili.

5. Proteggere le fotocellule installando una copertura in vetro.

6. Collegare l’uscita alla batteria.

Ciascuno dei punti deve essere trattato in modo più dettagliato in modo che in seguito non ci siano errori. Ad esempio, per la base viene utilizzata plastica dura o legno. Altri materiali non sono severamente consentiti per motivi di sicurezza. La plastica è più facile da lavorare, ma perde rapidamente le sue proprietà a causa delle alte temperature. Le modifiche resistenti al calore sono generalmente più costose del legno.

La base in legno è realizzata in compensato regolare di almeno 4 mm di spessore. Viene ritagliata una base le cui dimensioni dipendono dal numero e dalle dimensioni delle fotocellule. Una protezione o un lato è installata lungo il bordo della base. Lo stesso lato dovrebbe essere intorno al perimetro di ogni fotocellula. È meglio se è fatto di doghe o legno massello.

Nei quadrati risultanti, è necessario praticare dei fori per i contatti. A seconda delle dimensioni delle fotocellule il loro numero è 4, 6 o 8. Per la foratura è meglio utilizzare un trapano da 6 o 8 mm in modo che il foro sia sufficientemente ampio e i contatti non entrino in contatto con il legno . Idealmente, è desiderabile trattare ogni foro con gomma liquida o bitume. Ciò eliminerà la possibilità di incendio..

Successivamente, il pezzo deve essere trattato con antisettici protettivi, innescato e verniciato. La vernice, come puoi immaginare, dovrebbe essere bianca per non dissipare l’energia solare. Inoltre, è meglio non utilizzare vernici acriliche, poiché sono suscettibili di deterioramento sotto l’influenza della luce solare diretta..

I blocchi del trasduttore sono attaccati alla colla, ma in questo caso il loro riutilizzo sarà impossibile, oppure vengono inseriti in appositi fermi. Se la dimensione della batteria solare è piccola, fino a 1 m², è consentito fissare le fotocellule senza ulteriore fissaggio..

Il prossimo passo è connettere tutti i contatti. Questo può essere fatto sia in parallelo che in sequenza. Poiché lo schema misto presuppone la presenza di apparecchiature costose aggiuntive e influisce in modo piuttosto indiretto sull’efficienza effettiva. Per collegare i contatti, è necessario un saldatore e una saldatura di alta qualità, è meglio se è d’argento.

Suggerimento: lavorare con i pannelli solari è molto più conveniente con i saldatori a gas, poiché offrono maggiore mobilità.

Quando la struttura è pronta, deve essere protetta da umidità e detriti. Per questo, è adatto il plexiglass resistente agli urti. L’installazione di pannelli solari presuppone una partecipazione minima al processo di conversione e accumulo di elettricità, quindi non dovresti risparmiare sulla scatola protettiva. Metodo di fissaggio – colla molecolare.

Consiglio: è meglio acquistare un adesivo del genere in negozi specializzati a profilo stretto, poiché è quasi impossibile trovare una vera colla molecolare negli ipermercati delle costruzioni, e ancora di più sul mercato.

La batteria ha due poli, è importante collegare le fotocellule in modo che la polarità sia la stessa. Altrimenti, la batteria solare brucerà la batteria..

Un altro punto fondamentale del collegamento dei pannelli solari è la tensione. La tensione di uscita deve essere del 30-40% superiore alla tensione della batteria, altrimenti il ​​processo di ricarica non funzionerà. Questa circostanza è il principale svantaggio di qualsiasi batteria solare. L’unica soluzione al problema è installare un trasformatore che equalizzi la tensione dalla batteria alla rete. Allo stesso tempo, non dimenticare che circa il 30% dell’elettricità andrà perso..

Sistema a celle solari

Le istruzioni descritte sono valide per una batteria solare, ma saranno necessari diversi prodotti di questo tipo per fornire elettricità alla casa. Per determinare come collegare tra loro i singoli pannelli solari, è necessario prima determinare l’ordine del loro funzionamento. Ci sono due opzioni:

• diverse batterie a bassa capacità che forniscono corrente al trasformatore;
• una batteria potente.

Anche lo schema per il collegamento di pannelli solari da più batterie ha le sue varianti:

• ogni singola batteria alimenta uno specifico dispositivo;
• tutte le batterie trasmettono elettricità a un trasformatore che fornisce elettricità alla casa.

La prima opzione è preferibile, poiché consente di ridurre il carico su una singola batteria. Per implementare tale schema, la batteria solare e il dispositivo sono collegati direttamente alla fonte di alimentazione. Quando si utilizza un trasformatore, è necessario creare un cablaggio elettrico fisso. Questa opzione è più rilevante per le batterie potenti..

Applicazione in pratica

Considerando che il costo delle nuove fotocellule parte da 900 rubli. a testa, e per assemblare una batteria occorrono almeno 30 di esse, diventa ovvio che l’energia alternativa è un piacere molto costoso. Una via d’uscita definitiva sarà l’acquisto di celle solari usate. Ciò ridurrà il costo di almeno la metà..

Per la produzione di una batteria con un’area di 1 m², utilizzando fotocellule standard, sono necessari 60 pezzi. wafer di silicio. Il costo di una batteria è 60 * 900 = 54.000 rubli. Quelli. per una transizione completa a un alimentatore indipendente, dovrai investire più di un milione di rubli.

A causa di un costo così elevato, i pannelli solari vengono utilizzati solo come alimentazione ausiliaria. L’illuminazione più comune è a energia solare. E c’è una spiegazione perfettamente logica per questo..

Quando si utilizzano lampade a risparmio energetico per 20 o 40 V, è sufficiente assemblare una piccola batteria, il cui prezzo, insieme alla batteria e ai materiali aggiuntivi, sarà di circa 30.000 rubli. Questa batteria è più che sufficiente per fornire illuminazione non solo all’interno della casa, ma anche all’esterno. Invece di interruttori standard, sono installati interruttori a levetta che reagiscono alla luce che accendono automaticamente l’illuminazione quando l’intensità della luce solare diminuisce. È meglio installare interruttori o dimmer standard in casa..