Солнечные батареи своими руками
Можно быть уверенным, что солнечная энергия получила бы куда большую популярность, не будь фотоэлементы настолько дороги. Масса людей с удовольствием бы использовала солнечные панели (СБ), но откуда взять столько денег, при том что окупятся СБ очень нескоро? Как следует изучив вопрос и руководствуясь принципом здравой экономии легко понять, что соорудить солнечный коллектор своими руками вовсе не так сложно, как может показаться.
Основная загвоздка в том, что фотоэлементов для панели нужно не один или два, а очень много. Купить их по небольшой цене просто нереально, тем более в нужном количестве. Поэтому, перед тем, как сделать солнечную батарею требуется решить вопрос с приобретением нужных материалов.
Как работает солнечная батарея
Прежде чем говорить о том, как что-то сделать, нужно узнать, как это что-то работает и из чего состоит. Классическая солнечная панель имеет в своем устройстве генератор постоянного тока, аккумулятор и инвертор. Сами фотоэлементы изготавливаются из дорогостоящего кремния, который и определяет высокую стоимость приборов. Кремний может быть монокристаллическим или поликристаллическим. Отличие в технологии изготовления и в уровне КПД: у первого 17.5 %, а у второго – 15 %.
Для повышения эффективности работы прибора и увеличения его мощности все фотоэлементы батареи соединены параллельно-последовательным способом. Последовательное соединение увеличивает выходное напряжение, а параллельное соединение – исходящий ток. Кроме увеличения параметров, фотоэлементы соединяют таким образом еще и потому, что если один элемент сломается, вся остальная система будет продолжать работать. Для предотвращения выхода из строя фотоэлементов они шунтируются диодами Шоттки. Диодов должно быть 4 на каждый фотоэлемент.
Полученная фотоэлементами солнечная энергия накапливается в аккумуляторах и передается в работу. Если света мало, аккумулятор быстро разряжается, отдавая энергию электроприемнику. Таким образом, аккумулятор работает в режиме постоянной разрядки и подзарядки. Лучше всего в солнечных батареях использовать гелевые аккумуляторы и свинцовые батареи. Таким батареям не нужны специальные условия для монтажа и постоянная ревизия. Срок их работы – минимум 10 лет.
Аккумулятор подключают к солнечной панели через специальный контроллер, следящий за ее зарядом. Если батарея полностью заряжена, автоматически подключается резистор и поглощает лишнюю мощность. После резистора к системе подсоединяют инвертор для преобразования постоянного тока в переменный. Если инвертора нет, то запитывать от солнечной энергии можно только приборы, работающие на постоянном токе светодиодные лампы, портативные электроприборы.
Вы сами можете убедиться, что в том, как работают солнечные батареи, нет ничего особенно сложного.
Солнечный водонагреватель своими руками
Внешний вид классического солнечного коллектора (устройства преобразовывающего солнечную энергию в тепловую для дальнейшей передачи теплоносителю) представляет собой металлическую пластину черного цвета в стеклянном или пластиковом корпусе.
Коллекторы различаются:
По достигаемой температуре:
- высокие – используются на предприятиях,
- средние – для обогрева зданий,
- низкие – для нагревания воды.
Интегрированные солнечные коллекторы могут быть:
- Накопительными (не только нагревают воду, но и способны какое-то время поддерживать ее температуру). Он прост в устройстве, экономичен, но не работает в зимнее время.
- Плоскими (используются для обогрева, подогревания воды в бассейне или для других бытовых нужд).
- Жидкостными (в качестве теплоносителя выступает жидкость).
- Воздушными (более дешевые в производстве и эксплуатации, чем жидкостные). Они не замерзают зимой и не подтекают.
Основными частями коллектора являются светоулавливатель и теплообменный аккумулятор. Теплоноситель для таких энергосистем – обыкновенная вода. Это удешевляет всю конструкцию и позволяет не только отапливать здание, но и пользоваться горячей водой для собственных нужд. Для того чтобы организовать нагрев воды солнцем своими руками, воспользуемся разработкой инженера из Болгарии Станислава Станилова, как наиболее универсальной.
Вам понадобятся:
- Рама для стекла и само стекло.
- Оргалит (из него будет сделано дно).
- Доска 125 / 25 мм.
- Полоса из стали длиной около 3 метров и сечением 20 на 2. 5 мм.
- Уголки – накладки.
- Деревянный брус 50 на 30 мм.
- Муфта соединительная.
- Труба от радиатора обыкновенная и приемная.
- Хомуты.
- Оцинковка для отражателя.
- Теплоизоляция.
- Бак на 200 или 300 литров.
Порядок работы:
- Соберите из досок раму нужного размера, усилив брусом дно.
- На дно положите теплоизоляционный слой, поверх которого – лист оцинковки.
- Установите на оцинковку радиатор и закрепите его хомутами.
- Загерметизируйте все стыки и соединения.
- Покрасьте конструкцию черной краской.
- Раму и накопительный бак – серебристой краской. Поместите бак в теплоизолированную бочку или короб
- Для того, чтобы небольшое давление было постоянным, докупите и установите аквакамеру с поплавком.
- Расположите на чердаке здания бак и аквакамеру, причем последняя должна быть выше емкости на 80 см минимум.
- Разместите солнечный коллектор на южной части крыши под углом 45 градусов к горизонту.
- Соедините всю систему трубами. По количеству их должно быть не меньше 12 и не больше 18. При этом: высоконапорная часть собирается из труб на полдюйма, а низконапорная – трубами на дюйм.
- Чтобы не возникало воздушных пробок, наполните систему водой из нижней части батареи. При полной системе из дренажной трубки в аквакамере польется вода.
- Откройте вентиль в накопительной емкости. Нагрев происходит моментально, поэтому теплая вода будет подниматься вверх.
- После того, как некоторое количество воды используется, сработает поплавок в аквакамере и в систему снова поступит холодная вода.
Вакуумный солнечный коллектор своими руками
Главным преимуществом вакуумного коллектора является почти полное отсутствие потерь тепла, а также – простота в ремонте, эффективность и надежность, полное поглощение энергии светила, небольшая парусность. Перед тем, как сделать солнечный коллектор такого типа нужно четко осознавать свои возможности. Вам потребуется специальное оборудование для создания вакуума, и выполнения других важных работ. А вот установить самостоятельно вакуумный коллектор довольно просто. Вам будут нужны простые инструменты:
- Отвертка и набор ключей (трубный, торцевой и разводной).
- Паяльник для пластиковых труб
- Перфоратор.
Этапы самостоятельной сборки:
- Собирайте раму прямо в том месте, где будет стоять коллектор.
- Прочно закрепите каркас и герметизируйте соединения крыши с каркасом.
- Поднимите на крышу накопительную емкость и прикрепите ее к каркасу.
- Соберите вспомогательные системы: тэн, датчик температуры, воздуховод.
- Подведение водопровода из полипропиленовых труб.
- Подключите водопровод и заполните водой накопительную емкость. Проверьте герметичность всей системы.
- Установите нагревательные элементы. Медную трубу оберните алюминиевым листом и поместите в стеклянную трубку. На нижнюю часть колбы наденьте фиксатор и пыльник, а верхнюю часть вставьте до упора в конденсатор. Защелкните фиксатор.
- Установите монтажный блок и подведите к нему ток в 220 В. А затем подключите вспомогательные системы, установленные ранее. Постарайтесь дополнительно защитить монтажный блок от влаги. Подсоедините контроллер, внесите в него нужные параметры и запустите систему.
Не забывайте регулярно осматривать и проверять ее состояние.
Как установить солнечные батареи
Для того чтобы энергия солнца приносила как можно больше пользы, установка солнечных батарей своими руками должна проходить так:
- При постройке дома можно вмонтировать панели непосредственно в кровлю. Этот способ хорош, если дом только строится или крыша полностью переделывается. В готовую кровлю панели монтировать не стоит.
- Можно установить батареи на специальные стойки. Это проще: требуется всего лишь разобрать небольшую часть кровли, смонтировать каркасы и снова положить кровельный материал.
- Установить солнечные батареи между стропильными балками. При этом каркас батареям нужен не будет.
- Если у вашего здания плоская крыша – установите батареи на каркасе.
- Возможна установка небольших панелей на стенах здания или на балконе.
Вы сами убедились, насколько выгодно иметь дополнительный энергоисточник и как установить солнечные панели собственноручно, обладая нужными знаниями, умениями и инструментами.