Самодельная солнечная батарея своими руками: МОЩНАЯ САМОДЕЛЬНАЯ СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ

МОЩНАЯ САМОДЕЛЬНАЯ СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ

   Все началось с того, что один знакомый, который в молодости был радиолюбителем, мне согласился за символическую цену отдать чемодан с радиодеталями времен Советского Союза. Чемнодан был настоящей наxодкой и когда открыл его, увидел совсем новые стеклодиоды и мощные железные диоды серии кд2010 и кд203. Уверен многие знают, что если осветить полупроводниковый кристалл солнцем, то он способен отдать до 0,7 вольт напряжения. Если кто не в курсе о чем говорю, советую читать статью о зарядке мобильного телефона самодельной диодной солнечной панелью. Итак, после небольшего расчета оказалось, что имеющихся диодов более чем достаточно для реализации моей идеи. Один кристалл из диода кд2010 способен дать до 0,7 вольт напряжения, а сила тока одного кристалла может достигать 7 миллиампер (для сравнения скажу, что номинальный ток потребления белого светодиода составляет 20 миллиампер). 

   В общем от диодной солнечной панели я желал получить номинальное напряжение при нормальном солнечном освещении 9 вольт, напряжение при облачной погоде не менее 6 вольт, а при ярком солнечном освещении планировалось получить до 14-16 вольт напряжения, про силу тока поговорим потом.

Итак, поскольку пиковое значение напряжение в 0,7 вольт мои кристаллы отдавали очень редко (в течении 3-х дней испытании на солнце мультиметр только один раз показал такое значение от одного кристалла), то решил для удобства проведения расчетов использовать расчетную величину тока одного кристалла 0,5 вольт. Для получения 12 вольт напряжения нужно последовательно соединить 24 кристалла полупроводниковых диодов. Теперь поясню, как достать кристалл из диода. Берем сам диод и при помощи молотка разбиваем стеклянный держатель верxнего контакта диода. Затем при помощи плоскогубцев нужно открыть диод. Там мы увидим кристалл, который припаян к основании диода. К кристаллу припаян медный многожильный провод на конце которого прикреплен верxний контакт диода. Берем нижнее основание диода на который припаян кристалл и идем к газовой плите. Держим его при помощи плоскогубцев на огне (так, что полупроводниковый кристалл наxодился сверxу). Через пол-минуты олово кристалла расплавится и уже можно спокойно взять его при помощи пинцета. Так нужно делать со всеми диодами. У меня на это ушло пару дней. Работа действительно трудная, но дело стоит того. Как уже было сказано, каждый полупроводный кристалл способен отдавать до 7 миллиампер тока на ярком солнце. Для удобства расчета использовал значение силы тока одного кристалла 5 миллиампер. То есть, если параллельно соединить 32 кристалла мы получим силу тока 160 миллиампер, почему именно 160 миллиампер? Просто у меня диодов xватило как раз только для получения такого тока. Нужно подключить 24 диода последовательно для получения 12 вольт напряжения и собрать 32 блока по 12 вольт и включить параллельно для получения желаемой емкости. В итоге когда панель была готова (после почти недели работ) я почему то получил иные параметры которые меня очень обрадовали. Максимальное напряжение при ярком солнечном освещении до 18 вольт, а сила тока достигала 200 миллиампер, иногда до 220 миллиампер. 

   Для корпуса панели были использованы два каркаса от советского стабилизатора напряжения. На стабилизаторе есть отверстия для вентиляции и именно в ниx были поставлены полупроводные кристаллы. 

   Поскольку солнечный свет не всегда будет освещать нашу панель, то было решено зарезервировать напряжение от панели в аккумулятораx. Аккумуляторы были использованы от китайскиx фонариков. Каждый аккумулятор имеет следующие параметры: напряжение 4 вольт, емкость до 1500 миллиампер.

   То есть наша панель за сутки успеет зарядить такой аккумулятор, точнее три такиx аккумулятора, поскольку аккумуляторы были включены последовательно для получения 12 вольт напряжения, потом переделал панель и она также при желании могла отдавать 8 вольт 300 миллиампер. Также была изготовлена небольшая панель из стеклодиодов. Стеклодиод при ярком солнечном освещении отдавал напряжение до 0,3 вольт, а сила тока до 0,2 миллиампер. 

   Стеклодиодная панель у меня дает напряжение 4 вольта, сила тока до 80 миллиампер. Все напряжение от солнечныx панелей накапливалось в свинцовыx аккумулятораx от фонарей, однако желательно использовать аккумулятор с большой емкостью, даже и от автомобиля. Все напряжение от аккумуляторов тратилось с одной целью — осветить дом в ночное время. Освещение выполнялось светодиодами. 

   Для этого из магазина были куплены светодиодные китайские фонарики. Затем были созданы светодиодные панельки.

   На каждой панельке 42 светодиода. В общей сложности были созданы три идентичные панели которые вместе потребляли всего 20 ватт. Но освещенность равна 100 ваттной лампе накаливания и даже больше. 

   Свет, которые дают светодиоды, более приятный и успокаивающий. К тому же светодиоды имеют ничтожные тепловые потери.

   Ну в прочем думаю все отлично знают, что светодиоды более эффективны. Все светодиоды были подключены параллельно и питаются от 4-х вольт напряжения, но напряжение нужно подать через токоограничивающий резистор 10 ом — мощность резистора 1 ватт, и нагрева резистора не наблюдалась. Ака.

   Форум по энергосберегающим технологиям

   Форум по обсуждению материала МОЩНАЯ САМОДЕЛЬНАЯ СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ

---

Солнечная панель сделать самому своими руками, ее изготовление и сборка

Солнце является неистощимым источником энергии. Люди давно научились тому, как эффективно пользоваться ей. Мы не будем вдаваться в физику процесса, а посмотрим, как можно использовать этот бесплатный энергетический ресурс. Поможет нам в этом самодельная солнечная панель.

Принцип действия

Что представляет собой солнечный элемент? Это специальный модуль, который состоит из последовательно-параллельных соединений огромного количества самых элементарных фотодиодов. Данные полупроводниковые элементы выращивали с использованием специальных технологий в условиях завода на пластинах из кремния.

К сожалению, такие устройства отнюдь не дешевые. Большинство людей не может их приобрести, однако на этот случай есть множество способов изготовить солнечные панели своими руками. И эта батарея вполне сможет создать конкуренцию коммерческим образцам. Причем цена ее будет совсем не сопоставима с тем, что предлагают магазины.

Постройка батареи из кремниевых пластин

Комплект для альтернативного источника энергии включает 36 кремниевых пластинок. Они предлагаются с размерами 8*15 сантиметров. Общие показатели мощности составят порядка 76 Вт. Также понадобятся провода для того, чтобы соединить элементы между собой, и диод, который будет выполнять функцию блокировки.

Одна кремниевая пластина выдает 2,1 Вт и 0,53 В при токе до 4 А. Соединять пластины необходимо только последовательно. Лишь таким образом наш источник энергии сможет выдать 76 Вт. На лицевой стороне нанесены две дорожки. Это «минус», а «плюс» расположен на тыльной стороне. Каждую из панелей необходимо расположить с зазором. Должно получиться девять пластин в четыре ряда. При этом второй и четвертый ряды необходимо развернуть наоборот относительно первого. Это требуется для того, чтобы все удобно соединилось в одну цепь. Обязательно нужно учесть диод. Он позволяет предотвратить разряд накопительного аккумулятора в ночное время суток либо в облачный день. «Минус» диода нужно соединить с «плюсом» батареи. Для заряда аккумулятора понадобится специальный контроллер. При помощи инвертора можно получить обычное бытовое напряжение в 220 В.

Сборка солнечных панелей своими руками

Самый малый коэффициент преломления света — у плексигласа. Он и будет использоваться в качестве корпуса. Это достаточно недорогой материал. А если нужно еще дешевле, тогда можно приобрести оргстекло. В худшем случае можно использовать поликарбонат. Но он мало подходит для корпуса по своим характеристикам. В магазинах можно отыскать специальный поликарбонат с покрытием, которое защищено от конденсата. Он позволяет также обеспечить батарее высокий уровень защиты от тепла. Но это еще не все элементы, из которых будет состоять солнечная панель. Своими руками стекло с хорошей прозрачностью несложно подобрать, это одна из основных составляющих конструкции. Кстати, подойдет даже обычное стекло.

Изготовление рамки

При монтаже кремниевые кристаллы необходимо крепить на небольшом расстоянии. Ведь нужно учесть различные атмосферные воздействия, которые могут повлиять на изменения основы. Так, желательно, чтобы расстояние составляло около 5 мм. В результате размер готовой конструкции составит где-то 83 690 мм.

Изготавливается солнечная панель своими руками с использованием профиля из алюминия. Он имеет максимальное сходство с фирменными изделиями. При этом самодельная батарея более герметична и прочна.

Для сборки понадобится уголок из алюминия. Из него делается заготовка для будущей рамки. Размеры – 83 690 мм. Для того чтобы скрепить профили между собой, необходимо заранее сделать технологические отверстия.

Внутреннюю часть профиля следует промазать герметиком на основе силикона. Наносить его нужно очень внимательно, чтобы все места были промазаны. От того, насколько качественно он будет нанесен, полностью зависит эффективность и надежность, которой будет обладать солнечная панель.

Своими руками теперь нужно положить в рамку из профиля лист из заранее подобранного прозрачного материала. Это может быть поликарбонат, стекло либо что-нибудь еще. Важный момент: силиконовый слой должен просохнуть. Это нужно учесть обязательно, иначе на кремниевых элементах появится пленка.

На следующем этапе прозрачный материал необходимо хорошо прожать и зафиксировать. Чтобы крепление получилось максимально надежным, следует воспользоваться метизами. Закрепим стекло по периметру и с четырех углов. Теперь солнечная панель, своими руками изготавливаемая, практически готова. Осталось лишь соединить кремниевые элементы между собой.

Пайка кристаллов

Теперь нужно как можно аккуратнее проложить проводник на пластинку из кремния. Далее наносим флюс и припой. Чтобы было удобнее работать, можно зафиксировать проводник с одной стороны чем-нибудь.

В этом положении аккуратно подпаиваем проводник к контактной площадке. Не давите на кристалл паяльником. Он очень хрупкий, вы можете его сломать.

Последние сборочные операции

Если для вас изготовление солнечных панелей своими руками впервой, то лучше использовать специальную разметочную подложку. Она поможет расположить необходимые элементы максимально ровно на необходимом расстоянии. Для того чтобы правильно отрезать провода нужной длины, соединяющие отдельные элементы, следует учесть, что проводник должен припаиваться к контактной площадке. Она немного вынесена за край кристалла. Если сделать предварительные расчеты, то выяснится, что провода должны быть по 155 мм.

Когда будете собирать все это в единую конструкцию, лучше взять лист фанеры или оргстекла. Для удобства кристаллы лучше предварительно расположить горизонтально и зафиксировать. Это легко делается с помощью крестиков для укладки плитки.

После того как вы соедините все элементы между собой, на каждый кристалл с обратной стороны наклейте двухсторонний строительный скотч. Нужно лишь немного прижать заднюю панель, и все кристаллы с легкостью перенесутся на базу.

Такой тип крепления никак ни герметизируется дополнительно. Кристаллы могут расширяться при высоких температурах, но это не страшно. Герметизировать нужно лишь отдельные части.

Теперь при помощи монтажной ленты необходимо закрепить все шины и само стекло. Прежде чем заклеивать и полностью собирать батарею, желательно протестировать ее.

Герметизация

Если у вас обычный силиконовый герметик, то не нужно полностью заливать им кристаллы. Так можно исключить риск повреждения. Для заливки этой конструкции нужен не силикон, а эпоксидная смола.

Вот так просто и непринужденно можно получать электрическую энергию почти даром. Теперь рассмотрим, как еще можно сделать солнечные панели своими руками.

Экспериментальная батарея

Эффективные системы для преобразования солнечной энергии требуют наличия фабрик огромных размеров, особого ухода за ними и серьезной суммы денег.

Давайте попробуем изготовить что-то самостоятельно. Все, что понадобится для эксперимента, легко можно купить в хозяйственном магазине или найти на вашей кухне.

Солнечная панель своими руками из фольги

Для сборки понадобится медная фольга. Ее без труда можно найти в гараже или на крайний случай легко приобрести в любом хозяйственном магазине. Для сборки батареи нужно 45 квадратных сантиметров фольги. Также следует купить два «крокодильчика» и маленький мультиметр.

Чтобы получить рабочий солнечный элемент, желательно иметь электрическую печку. Нужно не меньше 1100 Ватт мощности. Она должна накалиться до ярко-красного цвета. Еще подготовьте обычную пластиковую бутылку без горлышка и пару столовых ложек соли. Достаньте из гаража дрель с абразивной насадкой и лист металла.

Приступаем к работе

Первым делам отрежем часть медной фольги такого размера, чтобы она полностью ложилась на электроплитку. От вас потребуется вымыть руки, чтобы на меди не оставалось жирных пятен от пальцев. Медь тоже желательно помыть. Чтобы убрать покрытие с медного листа, воспользуйтесь наждаком.

Далее очищенный лист кладем на плитку и включаем ее на самый максимум возможностей. Когда плитка начнет греться, вы сможете наблюдать появление на медном листе красивых оранжевых пятен. Затем цвет изменится на черный. Необходимо подержать медь порядка получаса на раскаленной докрасна плитке. Это очень важный момент. Так, толстый слой оксида легко отслаивается, а тонкий будет липнуть. После того как пройдет полчаса, уберите с плиты медь и дайте ей остыть. Вы сможете наблюдать, как от фольги отваливаются куски.

Когда все остынет, оксидная пленка пропадет. Вы сможете легко очистить при помощи воды большую часть черного оксида. Если что-то не отдирается, не стоит и пытаться. Главное – не деформируйте фольгу. В результате деформации можно повредить тонкий слой оксида, он очень нужен для эксперимента. Если его не будет, солнечная панель, своими руками изготовленная, не будет работать.

Сборка

Второй кусок фольги отрежьте по тем же размерам, что и первый. Далее очень аккуратно требуется согнуть две части так, чтобы они вошли в пластиковую бутылку, но при этом не касались друг друга.

Затем цепляйте «крокодильчики» к пластинам. Провод от «нежареной» фольги – к «плюсу», провод от «жареной» — к «минусу». Теперь берем соль и горячую воду. Соль размешивайте до полного растворения. Выльем раствор в нашу бутылку. И теперь можно наблюдать на плоды трудов. Эта самодельная солнечная панель, своими руками сделанная, может быть в дальнейшем немного усовершенствована.

Другие способы использования солнечной энергии

Солнечную энергию уже как только не используют. В космосе она запитывает космические корабли, на Марсе от Солнца питается знаменитый марсоход. А в Соединенных Штатах Америки от Солнца работают дата-центры Google. В тех местах нашей страны, где отсутствует электричество, люди могут посмотреть новости по телевизору. Все это благодаря Солнцу.

А еще данная энергия позволяет обогревать дома. Воздушно-солнечная панель своими руками очень просто изготавливается из пивных банок. Они накапливают тепло и отдают его в жилое помещение. Это эффективно, бесплатно и доступно.

снимаем розовые очки и учимся на чужих ошибках

Люди уже давно задумываются над тем, как можно получить электрическую энергию благодаря солнцу. Тогда возникает вопрос: «Как сделать солнечный коллектор?». Ведь если в доме у вас полно электрических приборов, это очень экономно. Особенно летом, когда солнце стоит круглый день. Вы можете сами сделать свою солнечную батарею, и на это не уйдет много денег – будет стоить 300–400 долларов. Взамен получите постоянный источник электроэнергии. Вам больше не придется беспокоиться о том, что ее отключат, и вы не сможете пользоваться электроприборами. Итак, чтобы разобраться, как сделать солнечную батарею, надо понять принцип ее работы. Тем более, если монтировать солнечную батарею придется в домашних условиях.

По сути, солнечная батарея делает из получаемой от солнца энергии электрическую, благодаря специальным фотоэлектрическим преобразователям.

Весь суть работы основана на фотоэлектрическом эффекте. На фотоэлементы попадает свет от солнца, тем самым он выбивает незанятые электроны из последних орбит каждого из атомов, которые находятся на пластине из кремния. Затем этот свет становится переменным током, которым можно электрифицировать дом.

Принцип самостоятельного изготовления солнечной батареи

Так как самому сделать солнечную батарею? Чтобы изготовить гелиосистему своими руками, нужны:

• Алюминиевый или деревянный каркас
• Подложка, сделанная из ДВП
• Обычное стекло или оргстекло
• Диоды и проводники
• Фотоячейки

Только одна самодельная солнечная батарея будет иметь около 36 элементов и для каждого нужно будет напряжение равное 0,5 вольт. Получается 18 вольт на одну солнечную панель.

Кстати, по причине хрупкости панели с ними нужно обращаться как можно аккуратней и по этой же причине желательно купить на несколько штук больше, дабы дома были запасные, если вдруг что-то случится.

Преимуществом самостоятельной сборки солнечной батареи является то, что вы можете сделать основу, а потом к ней уже добавлять мощность, закупая дополнительные элементы.

Большие батареи ни к чему, так как появятся сложности в их установке, выборе угла наклона. Тем более они, скорее всего, будут улавливать ветер, а это крайне небезопасно.

И, кстати, учтите, что 220 вольт обеспечить от солнца никак не сможете потому, что для этого потребуется батарея огромных размеров. Одна пластина сможет дать ток, напряжение которого будет составлять 0,5 В. Идеальный вариант – это если солнечный коллектор будет обладать напряжением 18 вольт, но для этого потребуется рассчитывать количество фотоэлементов. Изготовление солнечных панелей – труд не простой, но и не сложный. В данном случае нас интересует плоский солнечный коллектор.

Собираем каркас

Теперь приступим к решению вопроса: «Как собрать солнечную батарею собственного производства?».

Первое, что делают, когда изготавливают самодельные солнечные батареи, – создают своеобразную защитную оболочку – корпус. Сделать его можно при помощи уголков из алюминия или деревянных брусков. Если будет использоваться металлическая основа, то на какой-то из полок нужно будет при помощи напильника снимать фаску под углом в 45 градусов, вторая же полка будет отражаться под таким же углом. Детали каркаса, которые отрезаны, нужно будет скрутить, используя угольники, которые изготовлены из такого же материала. Когда рама будет готова, к ней при помощи силикона нужно приклеить специальное защитное стекло.

Делаем спайку пластин

Первое, что при этом нужно знать, – это то, что напряжение повышается при последовательном соединении, а ток, соответственно, при параллельном.

Кремниевые пластины нужно будет выложить на стекло так, чтобы между ними осталось небольшое расстояние – примерно 5 мм с каждой из сторон. Это нужно, чтобы не допустить расширения компонентов при температурном нагреве, так как нет радиатора. У преобразователей есть две дорожки – это, соответственно, плюс и минус. Детали придется соединить последовательным образом в одну цепь. Проводники с последних радиодеталей нужно будет вывести на общую шину.

Чтобы батарея не разряжалась ночью сама, желательно установить диод Шоттки 31DQ0 на средний контакт.

Когда все элементы будут спаяны, проверьте показатель напряжения, который будет на выходе, мультиметром. Оно должно быть не менее 18–19 вольт.

Диодная солнечная батарея

Изготовление солнечных батарей в домашних условиях не ограничивается одним способом. Можно получать энергию от солнца при помощи диодов Д223Б. Они хороши, благодаря высокому вольтажу и стеклянному корпусу.

Как сделать:

1. Все радиодетали нужно сложить в специальную емкость и залить их ацетоном, где-то на несколько часов.
2. Затем найдите неметаллическую пластину и разметьте ее для будущих компонентов, которые будут составлять источник питания.
3. Используя мультиметр, отыскиваем плюс на каждом диоде и слегка загибаем его. Важно, чтобы диоды впаивались в вертикальном положении, таким образом удастся получить значительно большее напряжение генерации.

Вот так, в три этапа можно сделать солнечный коллектор своими руками.

Солнечная батарея из фольги

Как делается солнечная батарея из диодов, теперь понятно. Ещё хороший способ: можно сделать батарею из фольги. Но ее мощность будет ниже, чем у предыдущих методов.

Инструкция:

1. Потребуется медная фольга площадью 45 кв. см. Ее нужно обезжирить.
2. При помощи наждачной бумаги избавьтесь от оксидной пленки.
3. Теперь нужно положить фольгу на горелку, мощность которой должна быть менее 1,1 кВт. Необходимо нагревать, пока не начнут появляться красно-оранжевые пятна.
4. После этого нагревать нужно еще в течение получаса, чтобы образовалась оксидная пленка нужной толщины.
5. Затем прожарку нужно остановить и дать остыть листу вместе с печкой.
6. Остатки удалить проточной водой, но не сгибая лист
7. Обрежьте с пластиковой бутылки объемом 2–2,5 литра горло и поместите туда два куска фольги. Они не должны соединяться. Закрепляются они специальным зажимом типа «Крокодил».
8. К обработанному куску пойдет минус, а к другому – плюс.
9. Теперь туда нужно залить раствор из соли. Его уровень должен быть чуть ниже верхней кромки электродов – примерно на 2,5 см. Готовится он из 2–4 столовых ложек соли.

Самодельная солнечная панель – это отличный выход. И как можно заметить, имеется много способов ее изготовить: солнечная батарея из транзисторов, солнечный коллектор из алюминиевых банок, из фольги, из диодов. И это еще далеко не все. Собирать совсем несложно, если понимать принцип ее работы. Она, конечно, не сможет запитать целый дом или дачу, но в качестве дополнительного аккумулятора для зарядки телефона или другой мелкой техники вполне подойдет. Изготавливая солнечную батарею в домашних условиях, будьте очень аккуратны и четко соблюдайте все инструкции.

Наверное, нет такого человека, который не хотел бы стать более независимым. Возможность полностью распоряжаться собственным временем, путешествовать, не зная границ и расстояний, не задумываться о жилищных и финансовых проблемах — вот что даёт ощущение настоящей свободы. Сегодня мы расскажем о том, как, используя солнечное излучение, снять с себя бремя энергетической зависимости. Как вы догадались, речь пойдёт о солнечных батареях. А если быть точнее, то о том, можно ли своими руками построить настоящую солнечную электростанцию.

История создания и перспективы использования

Идею превращения энергии Солнца в электричество человечество вынашивало давно. Первыми появились гелиотермальные установки, в которых перегретый сконцентрированными солнечными лучами пар вращал турбины генератора. Прямое преобразование стало возможным лишь в середине XIX века, после того, как француз Александр Эдмон Баккарель открыл фотоэлектрический эффект. Попытки создать на основании этого явления действующую солнечную ячейку увенчались успехом лишь полвека спустя, в лаборатории выдающегося русского учёного Александра Столетова. Полностью описать механизм фотоэлектрического эффекта удалось ещё позже — человечество обязано этим Альберту Энштейну. К слову, именно за эту работу он получил Нобелевскую премию.

Баккарель, Столетов и Энштейн — вот те учёные, которые заложили фундамент современной солнечной энергетики

О создании первого солнечного фотоэлемента на основе кристаллического кремния возвестили мир сотрудники компании Bell Laboratories в далёком апреле 1954 года. Эта дата, по сути, и является отправной точкой технологии, которая в скором времени сможет стать полноценной заменой углеводородному топливу.

Поскольку ток одной фотоэлектрической ячейки составляет миллиамперы, то для получения электроэнергии достаточной мощности их приходится соединять в модульные конструкции. Защищённые от внешнего воздействия массивы солнечных фотоэлементов и являются солнечной батареей (из-за плоской формы устройство нередко называют солнечной панелью).

Преобразование солнечного излучения в электричество имеет огромные перспективы, ведь на каждый квадратный метр земной поверхности приходится в среднем 4.2 кВт/час энергии в день, а это экономия практически одного барреля нефти в год. Изначально используемая лишь для космической отрасли технология уже в 80-х годах прошлого века стала настолько обыденной, что фотоэлементы стали использовать в бытовых целях — в качестве источника питания калькуляторов, фотоаппаратов, светильников и т. д. Параллельно создавались и «серьёзные» гелиоэлектрические установки. Закреплённые на крышах домов, они позволяли полностью отказаться от проводного электричества. Сегодня можно наблюдать рождение электростанций, представляющих собой многокилометровые поля из кремниевых панелей. Вырабатываемая ими мощность позволяет питать целые города, поэтому можно с уверенностью говорить о том, что будущее — за солнечной энергетикой.

Современные солнечные электростанции представляют собой многокилометровые поля фотоэлементов, способные снабжать электричеством десятки тысяч домов

Солнечная батарея: как это работает

После того как Энштейн описал фотоэлектрический эффект, миру открылась вся простота такого, казалось бы, сложного физического явления. В его основе лежит вещество, отдельные атомы которого находятся в неустойчивом состоянии. При «бомбардировке» фотонами света из их орбит выбиваются электроны — вот они-то и являются источниками тока.

Практически полвека фотоэффект не имел практического применения по одной простой причине — отсутствовала технология получения материалов с неустойчивой атомной структурой. Перспективы дальнейших исследований появились лишь с открытием полупроводников. Атомы этих материалов имеют либо избыток электронов (n-проводимость), или же испытывают в них нехватку (p-проводимость). При использовании двухслойной структуры со слоем n-типа (катод) и p-типа (анод), «обстрел» фотонами света выбивает электроны из атомов n-слоя. Покидая свои места, они устремляются на свободные орбиты атомов p-слоя и далее через подключённую нагрузку возвращаются на исходные позиции. Наверное, каждый из вас знает, что движение электронов в замкнутом контуре представляет собой электрический ток. Вот только заставить электроны перемещаться удаётся не благодаря магнитному полю, как в электрических генераторах, а за счёт потока частиц солнечного излучения.

Солнечная панель работает благодаря фотоэлектрическому эффекту, который был открыт ещё в начале XIX века

Поскольку мощность одного фотоэлектрического модуля недостаточна для питания электронных устройств, то для получения требуемого напряжения используется последовательное подключение множества ячеек. Что же касается силы тока, то её наращивают параллельным соединением определённого количества таких сборок.

Генерация электричества в полупроводниках напрямую зависит от количества солнечной энергии, поэтому фотоэлементы не только устанавливают под открытым небом, но и стараются сориентировать их поверхность перпендикулярно падающим лучам. А чтобы защитить ячейки от механических повреждений и атмосферного воздействия, их монтируют на жёстком основании и сверху защищают стеклом.

Классификация и особенности современных фотоэлементов

Первую солнечную ячейку изготовили на основе селена (Se), однако низкий КПД (менее 1%), быстрое старение и высокая химическая активность селеновых фотоэлементов вынуждали искать другие, более дешёвые и эффективные материалы. И они нашлись в лице кристаллического кремния (Si). Поскольку этот элемент периодической таблицы является диэлектриком, его проводимость обеспечили за счёт включений из различных редкоземельных металлов. В зависимости от технологии изготовления существует несколько типов кремниевых фотоэлементов:

• монокристаллические;
• поликристаллические;
• из аморфного Si.

Первые изготавливаются методом срезания тончайших слоёв от слитков кремния самой высокой степени очистки. Внешне фотоэлементы монокристаллического типа выглядят как однотонные тёмно-синие стеклянные пластины с выраженной электродной сеткой. Их КПД достигает 19%, а срок службы составляет до 50 лет. И хоть производительность изготовленных на основе монокристаллов панелей постепенно падает, есть данные, что изготовленные более 40 лет назад батареи и сегодня сохраняют работоспособность, выдавая до 80% своей первоначальной мощности.

Монокристаллические солнечные ячейки имеют однородный тёмный цвет и срезанные углы — эти признаки не позволяют спутать их с другими фотоэлементами

В производстве поликристаллических фотоэлементов используют не такой чистый, но зато более дешёвый кремний. Упрощение технологии сказывается на внешнем виде пластин — они имеют не однородный оттенок, а более светлый узор, который образуют границы множества кристаллов. КПД таких солнечных ячеек немного ниже, чем у монокристаллических — не более 15%, а срок службы составляет до 25 лет. Надо сказать, что снижение основных эксплуатационных показателей абсолютно не сказалось на популярности поликристаллических фотоэлементов. Они выигрывают за счёт более низкой цены и не такой сильной зависимости от внешней загрязнённости, низкой облачности и ориентации на Солнце.

Поликристаллические фотоэлементы имеют более светлый синий оттенок и неоднородный рисунок — следствие того, что их структура состоит из множества кристаллов

Для солнечных батарей из аморфного Si используется не кристаллическая структура, а тончайший слой кремния, который напыляют на стекло или полимер. Хоть подобный метод производства и является самым дешёвым, такие панели имеют самый короткий срок жизни, причиной чему является выгорание и деградация аморфного слоя на солнце. Не радует этот тип фотоэлементов и производительностью — их КПД составляет не более 9% и во время эксплуатации существенно снижается. Использование солнечных батарей из аморфного кремния оправдано в пустынях — высокая солнечная активность нивелирует падение производительности, а бескрайние просторы позволяют размещать гелиоэлекростанции любой площади.

Возможность напылять кремниевую структуру на любую поверхность позволяет создавать гибкие солнечные панели

Дальнейшее развитие технологии производства фотоэлектрических элементов вызвано необходимостью в снижении цены и улучшении эксплуатационных характеристик. Максимальной производительностью и долговечностью сегодня обладают плёночные фотоэлементы:

• на основе теллурида кадмия;
• из тонких полимеров;
• с использованием индия и селенида меди.

О возможности применения в самодельных устройствах тонкоплёночных фотоэлементов говорить пока ещё рано. Сегодня их выпуском занимается только несколько наиболее «продвинутых» в технологическом плане компаний, поэтому чаще всего гибкие фотоэлементы можно увидеть в составе готовых солнечных панелей.

Какие фотоэлементы лучше всего подходят для солнечной батареи и где их можно найти

Изготовленные кустарным способом солнечные панели всегда будут находиться на шаг позади своих заводских собратьев, и на то есть несколько причин. Во-первых, известные производители тщательно отбирают фотоэлементы, отсеивая ячейки с нестабильными или сниженными параметрами. Во-вторых, при изготовлении гелиоэлектрических батарей используется специальное стекло с повышенным светопропусканием и сниженной отражающей способностью — найти такое в продаже практически невозможно. И в-третьих, прежде чем приступать к серийному выпуску, все параметры промышленных образцов обкатывают с использованием математических моделей. В итоге минимизируется влияние нагрева ячеек на КПД батареи, улучшается система отвода тепла, находится оптимальное сечение соединяющих шин, исследуются пути снижения скорости деградации фотоэлементов и т. д. Решать подобные задачи, не имея оборудованной лаборатории и соответствующей квалификации, невозможно.

Низкая стоимость самодельных солнечных батарей позволяет построить установку, позволяющую полностью отказаться от услуг энергокомпаний

Тем не менее сделанные своими руками солнечные батареи показывают неплохие результаты производительности и не так уж и сильно отстают от промышленных аналогов. Что же касается цены, то здесь мы имеем выигрыш более чем в два раза, то есть при одинаковых затратах самоделки дадут в два раза больше электроэнергии.

Учитывая всё вышесказанное, вырисовывается картина того, какие фотоэлементы подходят под наши условия. Плёночные отпадают по причине отсутствия в продаже, а аморфные — из-за короткого срока службы и низкого КПД. Остаются ячейки из кристаллического кремния. Надо сказать, что в первом самодельном устройстве лучше использовать более дешёвые «поликристаллы». И только обкатав технологию и «набив руку», следует переходить на монокристаллические ячейки.

Для обкатки технологий подойдут дешёвые некондиционные фотоэлементы — как и качественные устройства, их можно купить на зарубежных торговых площадках

Что касается вопроса, где взять недорогие солнечные элементы, то их можно найти на зарубежных торговых площадках типа Taobao, Ebay, Aliexpress, Amazon и др. Там они продаются как в виде отдельных фотоэлементов различных размеров и производительности, так и готовыми наборами для сборки солнечных панелей любой мощности.

Продавцы нередко предлагают фотоэлементы так называемого класса «B», которые представляют собой повреждённые солнечные батареи моно- или поликристаллического типа. Небольшие сколы, трещины или отсутствие уголков практически не сказывается на производительности ячеек, зато позволяет приобрести их по гораздо меньшей стоимости. Именно по этой причине их выгоднее всего использовать в самодельных гелиоэнергетических устройствах.

Можно ли заменить фотоэлектрические пластины чем-то другим

Редко у какого домашнего мастера не найдётся заветной коробочки со старыми радиодеталями. А ведь диоды и транзисторы от старых приёмников и телевизоров являются всё теми же полупроводниками с p-n-переходами, которые при освещении солнечным светом вырабатывают ток. Воспользовавшись этими их свойствами и соединив несколько полупроводниковых приборов, можно сделать самую настоящую солнечную батарею.

Для изготовления маломощной солнечной батареи можно использовать старую элементную базу полупроводниковых приборов

Внимательный читатель сразу же спросит, в чём подвох. Зачем платить за фабричные моно- или поликристаллические ячейки, если можно использовать то, что лежит буквально под ногами. Как всегда, дьявол скрывается в деталях. Дело в том, что самые мощные германиевые транзисторы позволяют получить на ярком солнце напряжение не более 0.2 В при силе тока, измеряемой микроамперами. Для того чтобы достичь параметров, которые выдаёт плоский кремниевый фотоэлемент, понадобится несколько десятков, а то и сотен полупроводников. Сделанная из старых радиодеталей батарея сгодится разве что для зарядки кемпингового светодиодного фонаря или небольшого аккумулятора мобильного телефона. Для реализации более масштабных проектов, без покупных солнечных ячеек не обойтись.

На какую мощность солнечных батарей можно рассчитывать

Задумываясь о строительстве собственной солнечной электростанции, каждый мечтает о том, чтобы полностью отказаться от проводного электричества. Для того чтобы проанализировать реальность этой затеи, сделаем небольшие расчёты.

Узнать суточное потребление электроэнергии несложно. Для этого достаточно заглянуть в присланный энергосбывающей организацией счёт и разделить количество указанных там киловатт на число дней в месяце. К примеру, если вам предлагают оплатить 330 кВт×час, то это значит, что суточное потребление составляет 330/30=11 кВт×час.

График зависимости мощности солнечной батареи в зависимости от освещённости

В расчётах следует обязательно учитывать тот факт, что солнечная панель будет вырабатывать электричество только в светлое время суток, причём до 70% генерации осуществляется в период с 9 до 16 часов. Кроме того, эффективность работы устройства напрямую зависит от угла падения солнечных лучей и состояния атмосферы.

Небольшая облачность или дымка снизят эффективность токоотдачи гелиоустановки в 2–3 раза, тогда как затянутое сплошными облаками небо спровоцирует падение производительности в 15–20 раз. В идеальных условиях для генерации 11 кВт×час энергии было бы достаточно солнечной батареи мощностью 11/7 = 1.6 кВт. Учитывая влияние природных факторов, этот параметр следует увеличить примерно на 40–50%.

Кроме того, есть ещё один фактор, заставляющий увеличить площадь используемых фотоэлементов. Во-первых, не следует забывать о том, что ночью батарея работать не будет, а значит, понадобятся мощные аккумуляторы. Во-вторых, для питания бытовых приборов нужен ток напряжением 220 В, поэтому понадобится мощный преобразователь напряжения (инвертор). Специалисты утверждают, что потери на накопление и трансформацию электроэнергии забирают до 20–30% от её общего количества. Поэтому реальная мощность солнечной батареи должна быть увеличена на 60–80% от расчётной величины. Принимая значение неэффективности в 70%, получаем номинальную мощность нашей гелиопанели, равную 1.6 + (1.6×0.7) =2.7 кВт.

Использование сборок из высокотоковых литиевых аккумуляторов является одним из наиболее изящных, но отнюдь не самым дешёвым способом хранения солнечной электроэнергии

Для хранения электроэнергии понадобятся низковольтные аккумуляторы, рассчитанные на напряжение 12, 24 или 48 В. Их ёмкость должна быть рассчитана на суточное потребление энергии плюс потери на трансформацию и преобразование. В нашем случае понадобится массив батарей, рассчитанных на хранение 11 + (11×0.3) = 14.3 кВт×час энергии. Если использовать обычные 12-вольтовые автомобильные аккумуляторы, то понадобится сборка на 14300 Вт×ч / 12 В = 1200 А×ч, то есть шесть аккумуляторов, рассчитанных на 200 ампер-часов каждый.

Как видите, даже для того, чтобы обеспечить электричеством бытовые потребности средней семьи, понадобится серьёзная гелиоэлектрическая установка. Что касается использования самодельных солнечных батарей для отопления, то на данном этапе такая затея не выйдет даже на границы самоокупаемости, не говоря уж о том, чтобы можно было что-то сэкономить.

Расчёт размера батареи

Размер батареи зависит от требуемой мощности и габаритов источников тока. При выборе последних вы обязательно обратите внимание на предлагаемое разнообразие фотоэлементов. Для использования в самодельных устройствах удобнее всего выбирать солнечные ячейки среднего размера. Например, рассчитанные на выходное напряжение 0.5 В и силу тока до 3 А поликристаллические панели размером 3×6 дюймов.

При изготовлении солнечной батареи они будут последовательно соединяться в блоки по 30 шт, что позволит получить требуемое для зарядки автомобильной батареи напряжение 13–14 В (учитывая потери). Максимальная мощность одного такого блока составляет 15 В × 3 А = 45 Вт. Исходя из этого значения, будет нетрудно подсчитать, сколько элементов понадобится для постройки солнечной панели заданной мощности и определить её размеры. Например, для постройки 180-ваттного солнечного электрического коллектора понадобится 120 фотоэлементов общей площадью 2160 кв. дюймов (1.4 кв.м).

Постройка самодельной солнечной батареи

Прежде чем приступать к изготовлению солнечной панели, следует решить задачи по её размещению, рассчитать габариты и подготовить необходимые материалы и инструмент.

Правильный выбор места установки — это важно

Поскольку солнечная панель будет изготавливаться своими руками, соотношение её сторон может быть любым. Это очень удобно, поскольку самодельное устройство можно более удачно вписать в экстерьер кровли или дизайн загородного участка. По этой же причине выбирать место для монтажа батареи следует ещё до начала проектировочных мероприятий, не забывая учитывать несколько факторов:

• открытость места для солнечных лучей в течение светового дня;
• отсутствие затеняющих построек и высоких деревьев;
• минимальное расстояние до помещения, в котором установлены аккумулирующие мощности и преобразователи.

Конечно, установленная на крыше батарея выглядит более органично, однако размещение устройства на земле имеет больше преимуществ. В этом случае исключается возможность повреждения кровельных материалов при установке поддерживающего каркаса, снижается трудоёмкость монтажа устройства и появляется возможность своевременного изменения «угла атаки солнечных лучей». И что самое главное — при нижнем размещении будет намного проще поддерживать чистоту поверхности солнечной панели. А это является залогом того, что установка будет работать в полную силу.

Монтаж солнечной панели на крыше вызвана скорее нехваткой места, чем необходимостью или удобством эксплуатации

Что понадобится в процессе работы

Приступая к изготовлению самодельной солнечной панели, следует запастись:

• фотоэлементами;
• многожильным медным проводом или специальными шинами для соединения солнечных ячеек;
• припоем;
• диодами Шоттки, рассчитанными на токоотдачу одного фотоэлемента;
• качественным антибликовым стеклом или плексигласом;
• рейками и фанерой для изготовления каркаса;
• силиконовым герметиком;
• метизами;
• краской и защитным составом для обработки деревянных поверхностей.

В работе понадобится самый простой инструмент, который всегда есть под рукой у домовитого хозяина — паяльник, стеклорез, пила, отвёртка, малярная кисть и др.

Инструкция по изготовлению

Для изготовления первой солнечной батареи лучше всего использовать фотоэлементы с уже припаянными выводами — в этом случае уменьшается риск повреждения ячеек при сборке. Тем не менее, если вы имеете навыки обращения с паяльником, то сможете немного сэкономить, купив солнечные элементы с нераспаянными контактами. Для постройки панели, которую мы рассматривали в приведённых выше примерах, понадобится 120 пластин. Используя соотношение сторон примерно 1:1, потребуется укладка 15 рядов фотоэлементов по 8 штук в каждом. При этом мы сможем каждые два «столбика» соединить последовательно, а четыре таких блока подключить параллельно. Таким образом можно избежать путаницы в проводах и получить ровный, красивый монтаж.

Схема электрических соединений домашней солнечной электростанции

Корпус

Сборку солнечной панели всегда следует начинать с изготовления корпуса. Для этого нам понадобятся алюминиевые уголки или деревянные рейки высотой не более 25 мм — в этом случае они не будут бросать тень на крайние ряды фотоэлементов. Исходя из размеров наших кремниевых ячеек размером 3х6 дюймов (7.62х15.24 см), размер рамы должен составлять не менее 125х 125 см. Если вы решите использовать другое соотношение сторон (например, 1:2), то каркас можно дополнительно усилить поперечиной из рейки такого же сечения.

Обратную сторону корпуса следует зашить панелью из фанеры или OSB, а в нижнем торце рамы просверлить вентиляционные отверстия. Соединение внутренней полости панели с атмосферой понадобится для выравнивания влажности — в противном случае не избежать запотевания стёкол.

Для изготовления корпуса солнечной панели подойдут самые простые материалы — деревянные рейки и фанера

По внешнему размеру каркаса вырезают панель из плексигласа или высококачественного стекла высокой степени прозрачности. В крайнем случае можно использовать оконное стекло толщиной до 4 мм. Для его крепления подготавливают уголковые кронштейны, в которых выполняют сверления для крепления к раме. При использовании оргстекла можно проделать отверстия непосредственно в прозрачной панели — это упростит сборку.

Чтобы защитить деревянный корпус солнечной батареи от влаги и грибка, его пропитывают антибактериальным составом и окрашивают масляной краской.

Для удобства сборки электрической части, из ДВП или другого диэлектрического материала вырезают подложку по внутреннему размеру рамы. В дальнейшем на ней будет выполняться монтаж фотоэлементов.

Пайка пластин

Перед тем как начать пайку, следует «прикинуть» укладку фотоэлементов. В нашем случае понадобится 4 массива ячеек по 30 пластин в каждом, причём располагаться в корпусе они будут пятнадцатью рядами. С такой длинной цепочкой будет неудобно работать, к тому же возрастает риск повреждения хрупких стеклянных пластин. Рационально будет соединять по 5 деталей, а окончательную сборку выполнять после того, как фотоэлементы будут смонтированы на подложке.

Для удобства, фотоэлементы можно смонтировать на непроводящей подложкке из текстолита, оргстекла или ДВП

После соединения каждой цепочки, следует проверить её работоспособность. Для этого каждую сборку помещают под настольную лампу. Записывая значения силы тока и напряжения, можно не только контролировать работоспособность модулей, но и сравнивать их параметры.

Для пайки используем маломощный паяльник (максимум 40 Вт) и хороший, легкоплавкий припой. Его в небольшом количестве наносим на выводные части пластин, после чего, соблюдая полярность подключения, соединяем детали друг с другом.

При пайке фотоэлементов следует проявлять максимальную аккуратность, поскольку эти детали отличаются повышенной хрупкостью

Собрав отдельные цепочки, разворачиваем их тыльной частью к подложке и при помощи силиконового герметика приклеиваем к поверхности. Каждый 15-вольтовый блок фотоэлементов снабжаем диодом Шоттки. Этот прибор позволяет току протекать только в одном направлении, поэтому не позволит аккумуляторам разряжаться при низком напряжении солнечной панели.

Окончательное соединение отдельных цепочек фотоэлементов выполняют согласно представленной выше электрической схеме. В этих целях можно использовать специальную шину или многожильный медный провод.

Навесные элементы солнечной батареи следует закрепить термоклеем или саморезами

Сборка панели

Подложки с расположенными на них фотоэлементами укладывают в корпус и крепят саморезами. Если рама усиливалась поперечиной, то в ней выполняют несколько сверлений под монтажные провода. Кабель, который выводят наружу, надёжно фиксируют на раме и припаивают к выводам сборки. Чтобы не путаться с полярностью, лучше всего использовать двухцветные провода, подключая красный вывод к «плюсу» батареи, а синий — к её «минусу». По верхнему контуру рамы наносят сплошной слой силиконового герметика, поверх которого укладывают стекло. После окончательной фиксации сборку солнечной батареи считают законченной.

После того, как на герметик будет установлено защитное стекло, панель можно транспортировать к месту установки

Установка и подключение солнечной батареи к потребителям

В силу ряда причин самодельная солнечная панель является достаточно хрупким устройством, поэтому требует обустройства надёжного поддерживающего каркаса. Идеальным вариантом будет конструкция, которая позволит ориентировать источник бесплатной электроэнергии в обеих плоскостях, однако сложность такой системы чаще всего является весомым доводом в пользу простой наклонной системы. Она представляет собой подвижную раму, которую можно выставить под любым углом к светилу. Один из вариантов каркаса, сбитого из деревянного бруса, представлен ниже. Вы же можете использовать для его изготовления металлические уголки, трубы, шины и т. д. – всё, что есть под руками.

Чертёж каркаса солнечной батареи

Чтобы подключить солнечную батарею к аккумуляторам, понадобится контроллер заряда. Этот прибор будет следить за степенью заряда и разряда батарей, контролировать токоотдачу и выполнять переключение на сетевое питание при значительной просадке напряжения. Прибор необходимой мощности и требуемого функционала можно купить в тех же торговых точках, где продаются фотоэлементы. Что касается питания бытовых потребителей, то для этого потребуется трансформировать низковольтное напряжение в 220 В. С этим успешно справляется другое устройство — инвертор. Надо сказать, что отечественная промышленность выпускает надёжные приборы с хорошими ТТХ, поэтому преобразователь можно купить на месте — бонусом в этом случае будет «настоящая» гарантия.

Одной солнечной батареи для полноценного электроснабжения дома будет недостаточно — понадобятся еще и аккумуляторы, контроллер заряда и инвертор

В продаже можно найти инверторы одной и той же мощности, отличающиеся по цене в разы. Подобный разброс объясняется «чистотой» выходного напряжения, что является необходимым условием питания отдельных электрических устройств. Преобразователи с так называемой чистой синусоидой имеют усложнённую конструкцию, и как следствие, более высокую стоимость.

Видео: изготовление солнечной панели своими руками

Постройка домашней солнечной электростанции является нетривиальной задачей и требует как финансовых и временных затрат, так и минимальных знаний основ электротехники. Приступая к сборке солнечной панели, следует соблюдать максимальное внимание и аккуратность — только в этом случае можно рассчитывать на удачное решение вопроса. Напоследок хотелось бы напомнить о том, что загрязнение стекла является одним из факторов падения производительности. Не забывайте своевременно чистить поверхность солнечной панели, иначе она не сможет работать на полную мощность.

Углеводороды были и остаются основным источником энергии, однако все чаще человечество обращается к восполнимым и экологически безопасным ресурсам. Это стало причиной повышенного интереса к солнечным батареям и генераторам.

Их главный минус – дороговизна. Удешевить продукцию можно, если взяться за ее создание самостоятельно. Рассмотрим, как сделать солнечную батарею своими руками.

По статистике, взрослый человек ежедневно использует около десятка различных приборов, работающих от сети. Хотя электричество считается относительно экологичным источником энергии, это иллюзия, ведь при его получении используются ресурсы, загрязняющие окружающую среду.

С этой точки зрения, гелиосистемы гораздо выигрышнее.

Галерея изображений

Комплектующие для сборки солнечных батарей и генераторов давно есть в свободной продаже, и при желании собрать систему может любой желающий. Для этого потребуются некоторые финансовые вложения и время. Процесс сборки кропотлив, требует внимания и точности, зато сама работа не отличается особой трудоемкостью.

В силу климатических особенностей многих регионов не приходится рассчитывать, что солнечной энергии хватит для полного обеспечения частного дома. Она способна покрыть лишь 20-30% всех энергопотребностей. Зато это хорошее решение для дачи

Преимущества применения солнечной энергии:

1. Огромный потенциал . Солнце способно дать достаточно энергии для удовлетворения всех человеческих потребностей. Она возобновляема и неисчерпаема, чем выгодно отличается от угля, нефтепродуктов, природного газа.
2. Доступность . Солнце есть везде – и в жарких странах, и в самых холодных. Его вполне достаточно для всех нужд.
3. Экологичность . Из-за тотального энергетического кризиса «зеленая» энергетика – самая перспективная сфера для научных исследований и высокотехнологичных разработок. Солнечные батареи прекрасно справляются со своей задачей без вреда для окружающей среды.
4. Отсутствие шума . Гелиосистемы работают бесшумно, что выгодно отличает их от многих других источников энергии.
5. Экономичность . Эксплуатация и обслуживание солнечных батарей не требуют никаких особых затрат. Вложив деньги один раз, владелец может использовать систему в течение 20-25 лет. Главное – своевременно чистить элементы.
6. Широкая сфера применения . Солнечные батареи могут вырабатывать достаточно энергии для обеспечения дома электричеством и теплом. Однако это не единственная область их применения. Гелиосистемы используют для опреснения воды и даже для обеспечения энергией орбитальных станций.

Пока еще солнечные батареи дороги, хотя уже сейчас появляются способы существенно сэкономить при их самостоятельном изготовлении. Каждый год внедряются новые разработки, которые позволяют упростить и удешевить процесс получения солнечной энергии.

Гелиосистемы плохо подходят в качестве основного источника энергии, а вот в качестве дополнительного или альтернативного – отличный вариант. По сравнению с ветрогенераторами, они более стабильны и выгодны

Одна из самых интересных современных технологий – тонкопленочные модули, которые внедряют в стройматериалы. Также появились прозрачные накопительные элементы, предназначенные для использования в оконных конструкциях. Это разработка японской компании Sharp. Специалисты считают, что уже в ближайшее время такие солнечные батареи станут в разы мощнее и выгоднее.

С накоплением солнечной энергии нередко возникают проблемы, т.к. аккумуляторные батареи дороги. Единственное, что в какой-то мере компенсирует этот недостаток: большая часть мощных электроприборов включается в светлое время суток

По объективным причинам гелиосистемы пока еще не могут полностью заменить углеводороды, т.к. получение и накопление солнечной энергии связано с большими расходами, однако они могут стать неплохим источником альтернативного энергоснабжения дома или отдельных электроприборов.

Некоторые владельцы решаются на оборудование своих домов солнечными станциями, полностью обеспечивающими потребности в электроэнергии. Такие вложения окупаются за 10-40 лет в зависимости от типа моделей – готовых или самодельных

Технологии быстро развиваются, а солнечные батареи можно модернизировать и наращивать, поэтому стоит начать собирать подходящие системы уже сейчас.

Какие комплектующие нужны и где их купить

Основная деталь – солнечная фотопанель. Обычно кремниевые пластины покупают через интернет с доставкой из Китая или США. Это связано с высокой ценой на комплектующие отечественного производства.

Себестоимость отечественных пластин получается настолько высокой, что выгоднее заказать на Еbay. Что касается брака, то на 100 пластин лишь 2-4 непригодны к использованию. Если заказывать китайские пластины, то риски выше, т.к. качество оставляет желать лучшего. Преимущество – только в цене.

Готовая панель гораздо удобнее в использовании, но и втрое дороже, поэтому лучше все-таки озадачиться поиском комплектующих и собрать устройство своими руками

Остальные комплектующие можно купить в любом магазине электротоваров. Также потребуются оловянный припой, рама, стекло, пленка, лента и карандаш для разметки.

Галерея изображений

При покупке комплектующих стоит обращать внимание на гарантию производителя. Обычно она составляет 10 лет, в некоторых случаях – до 20. Важно также правильно подобрать аккумулятор. Экономия на нем нередко оборачивается неприятностями: во время зарядки прибора может выделяться водород, что чревато взрывом.

Особенности расчета мощности систем

Перед тем как закупить комплектующие и сделать солнечную панель, рассчитывают необходимую мощность прибора и емкость аккумулятора. Самый простой способ – воспользоваться онлайн-калькуляторами, размещенными на некоторых сайтах в интернете.

Количество энергии, заявленное в техническом паспорте изделия, рассчитано для идеальных условий. На них невозможно ориентироваться, ведь устройства работают по-разному в зависимости от времени года и суток. Потери энергии происходят постоянно, в т. ч. в аккумуляторах, инверторе

Важнейший показатель, который придется учитывать, – среднемесячное количество потребляемой энергии. Его можно определить по счетчику. Также следует сделать скидку на особенности работы самих солнечных батарей. Они способны выдавать предельную мощность лишь при условии чистого неба, причем угол падения солнечных лучей должен быть прямым.

Если погода пасмурная или угол падения лучей слишком острый, мощность батарей может упасть в 20 раз. Даже малейших облаков достаточно, чтобы вдвое снизить показатели. Поэтому при расчетах ориентируются на то, что 70% энергии будет вырабатываться с 9 до 16 часов, а в остальное время – до 30%.

Зимой от гелиосистем мало пользы: из-за пасмурной погоды они вырабатывают минимальное количество энергии. Зато ветрогенераторы работают на полную мощность и способны компенсировать эти потери. Комбинация двух таких устройств очень эффективна

В условиях, приближенных к идеальным, в «рабочее время» панели мощностью 1кВт вырабатывают 7 кВт/ч, а ранним утром и вечером – около 3 кВт/ч. Второй показатель лучше вообще не брать в расчет и оставить «про запас» с учетом возможной облачности и изменения угла падения лучей. Получается, следует ориентироваться на 210 кВт/ч в течение 1 календарного месяца. Это идеальный показатель, который требует корректировки.

На Еbay можно найти неплохой набор для изготовления солнечной батареи своими руками. Иногда это устройства, которые отбраковали на производстве (т.н. модули В-типа). Они дешевы, но вполне пригодны для сборки домашней системы, поскольку эксплуатационные характеристики близки к заявленным

Чтобы определиться с реальным количеством энергии, следует найти данные о том, сколько солнечных дней в году бывает в конкретном регионе. В эти периоды мощность батарей не будет составлять даже половины от паспортного показателя. Если устройства будут работать осенью и зимой, то нужно сделать поправку в 30-50% на пасмурную погоду.

Пошаговая инструкция по сборке солнечной панели

Работа по сборке начинается со схемы и проекта. Нужно четко представлять, как будет устроена и закреплена солнечная панель. Так, если КПД системы напрямую зависит от угла наклона относительно солнечных лучей, следует позаботиться, чтобы этот угол можно было менять. Во многих готовых моделях предусмотрены механизмы, автоматически поворачивающие панели, а в самодельных придется продумать их самому.

Модули солнечной панели должны быть одинаковыми, ведь эквивалентность тока равна показателю наименьшего элемента. Также подбор одинаковых деталей значительно упростит процесс сборки всей системы в целом, т.к. не придется подгонять размеры каркасов и рассчитывать мощность каждой конструкции отдельно

Технология сборки зависит от общей площади панелей, их количества, особенностей дополнительных материалов. Обширная площадь системы гарантирует ее более высокую мощность, но одновременно увеличивается и вес конструкции, что тоже приходится учитывать, ведь кровля должна его выдерживать.

Этап 1: изготовление корпуса конструкции

Когда все комплектующие подготовлены, можно приступать к сборке корпуса, на котором будет держаться вся конструкция. Понадобятся следующие материалы:

• листы фанеры, вырезанные по размеру панелей;
• плиты ДВП;
• деревянные рейки, из которых будут изготовлены бортики;
• материалы для крепежа: саморезы, уголки, подходящий клеевой состав;
• оргстекло;
• краска и пропитки, чтобы облагородить внешний вид готовой конструкции и защитить ее от гниения.

В первую очередь готовят основание – к фанере приклеивают невысокие бортики. Они не должны закрывать панели, поэтому стоит выбрать рейки около 2 см. Чтобы бортики не отклеились, их дополнительно закрепляют саморезами и уголками.

Верхнюю крышку изготавливают из оргстекла, а деревянные детали конструкции покрывают антисептическими пропитками для защиты от гниения и красят. Оттенок краски должен гармонировать с цветом крыши

Низ основания и бортики сверлят в нескольких местах, чтобы обеспечить вентиляцию. Крышку нельзя сверлить, т.к. элементы конструкции могут подмокнуть. Для крепления панелей лучше выбрать плиты ДВП, поскольку они не проводят ток. При желании ДВП можно заменить другим материалом.

Этап 2: установка и крепление элементов

Солнечные элементы следует равномерно разложить на подложке «изнаночной» стороной и припаять проводники. Для этого нужно будет разметить места пайки. Чтобы не испортить все модули, лучше сначала последовательно соединить только два элемента. Если все в порядке, так же припаивают остальные модули. В результате на подложке должна появиться аккуратная цепочка соединенных элементов.

После сборки конструкции ее следует проверить на работоспособность. Если она функциональна, то ее можно уже крепить шурупами к каркасу. На готовую панель ставят блокировочный диод. Его задача – предотвратить разрядку аккумулятора

Когда все модули будут соединены, их можно перевернуть для закрепления на панели. В качестве клеевого состава можно использовать эпоксидную смолу или силиконовый герметик. Желательно не намазывать края модулей, чтобы конструкции не сломались в случае деформации каркаса. Достаточно прочно приклеить элементы по центру.

Этап 3: особенности крепления крышки

После сборки батареи на каркасе ее закрывают крышкой из оргстекла, еще раз проверяют и фиксируют. Важно, чтобы клеевой состав полностью просох до установки крышки, иначе он продолжит испаряться и оставит мутные следы на оргстекле.

На выходной кабель устанавливают двухконтактный разъем. Он нужен для подсоединения контроллера. Остается еще раз проверить работу системы и исправить недочеты, если они будут обнаружены.

Этап 4: установка готовой системы

Батареи устанавливают на земле, на стенах или крыше. Это зависит от пожеланий самого владельца здания. Главное, чтобы система была расположена с южной стороны здания и ее работе ничто не мешало.

Если конструкцию планируется крепить на скате кровли, нужно убедиться, что поверхность выдержит дополнительную нагрузку. Систему устанавливают так, чтобы она располагалась под углом 30-40 градусов к крыше, и намертво закрепляют.

Солнечные панели, особенно тонкопленочные, подвержены деформациям под воздействием ветра или давлением снега. Нужно позаботиться о надежной ветрозащите и установить приспособления, задерживающие или рассекающие снег, который сползает с крыши

Отличное решение – крепление системы к металлической рамной конструкции из толстого профиля. Минимальное сечение – 25х25 мм, а при большой площади конструкции лучше выбрать более прочный профиль. Перед каждой такой рамой устанавливают снегозадержатель или оборудуют кронштейны снегорассекателями.

Выводы и полезное видео по теме

Описаний бывает недостаточно, чтобы полностью разобраться в особенностях сборки и монтажа солнечных панелей. К тому же существуют различные способы крепления, а «народные умельцы» совершенствуют навыки и постоянно изобретают новые пути решения старых задач.

Мы предлагаем видеоинструкции и советы опытных мастеров, чтобы вам было проще понять процесс сборки гелиосистем. Выберите те рекомендации, которые лучше всего соответствуют вашим планам и пожеланиям.

Где купить комплектующие и как собрать систему, описано в видеоролике ниже:

Полное пошаговое описание процесса сборки:

Оригинальный подход к сборке солнечных батарей, советы специалиста:

Инструкция по сборке солнечной электростанции для дома:

Альтернативная энергетика – это по-настоящему актуально. Если вы решили разобраться в способах получения энергии без углеводородов, можете гордиться тем, что заботитесь не только о себе, но и о планете в целом. Простая солнечная батарея поможет вам обеспечить себя «зеленым» электричеством и сбережет наш общий дом. Собрать систему несложно, главное – захотеть и сделать.

В последние годы вопрос о обеспечении энергосбережения становится все более остро. Многие люди начинают думать о том, как сэкономить электроэнергию с применением разнообразных энергосберегающих технологий. В последнее время использование солнечной энергии в бытовых условиях начинает интересовать все больше людей, которые приходят к выводу, что лучше будет один раз поставить солнечные батареи, а потом получать весомую экономию своего бюджета. Это актуально в условиях постоянного подорожания цен на энергоносители как в России, так и по всему миру. Еще сильнее можно сэкономить, если разобраться, как собрать солнечную батарею своими руками. Главной особенностью сбора солнечных батарей будет доступность комплектующих и минимальные финансовые вложения.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Выбираем элементы для панелей

Большим достоинством своими силами собранной солнечной системы является то, что не нужно устанавливать сразу всю комплексную систему, мощность можно постепенно увеличивать. Если опыт сбора будет успешным, то можно продолжать работу и увеличивать объем.

Солнечная батарея является локальным генератором, который функционирует на основе преобразования солнечной энергии в электрическую при помощи фотоэлектрического элемента. Для того, чтобы собрать ее своими руками необходимо подбирать в свободной продаже солнечные модули. К примеру, на Ebay можно прикупить комплект SolarCells , состоящий из 36 солнечных элементов, который как раз предназначен для самостоятельной сборки батареи. Подобные наборы можно приобрести и в России.

Разрабатываем проект

Разработка проекта будет зависеть от того, где Вы будете размещать солнечную батарею и варианта монтажа. Подобные батареи должны устанавливаться под углом, который обеспечивает попадание солнечных лучей под прямым углом на фотоэлементы. Не забывайте, что производительность солнечной батареи полностью зависит от интенсивности освещения. Их нужно устанавливать на солнечной стороне здания. В зависимости от месторасположения объекта, а также потока солнечной энергии в каждом регионе вычисляется угол наклона для солнечной панели.

Стоит обратить Ваше внимание на то, что в момент проектирования системы, которую предполагается устанавливать на крыше здания, заранее необходимо выявить или просчитать несущую способность кровли. Кровля должна полностью выдерживать приложенную нагрузку, а также обеспечить запас прочности.

Изготавливаем каркас

До того, как сделать солнечную батарею необходимо приобрести солнечные элементы (36 штук). По проведенным расчетам один элемент выдает 0,5 Вольт энергии, то есть при наличии 36 элементов может получиться 18 Вольт.

На рынке представлен огромный выбор пластин, имеющих различные размеры, однако необходимо помнить следующее во время их выбора:

• Все пластины будут производить одинаковый уровень напряжения вне зависимости от их размеров;
• Большие пластины производят большую силу тока;
• Используя пластины большого размера можно получить больше энергии, но помните о весе панелей увеличенного размера;
• Не рекомендуется применять пластины разных размеров в одной конструктивной системе.

Для каркаса при изготовлении солнечных батарей применяют алюминиевый уголок, но можно купить и уже готовые предназначенные для этого рамы. Прозрачное покрытие нужно выбирать по своему желания, но учитывая показатели преломления света. Самым доступным материалом будет оргстекло, а наименее подходящим по своим характеристикам является обычный поликарбонат. Лучшими материалами для изготовления панели будут материалы, имеющие высокий уровень светопропускания. Если использовать оргстекло, то в процессе эксплуатации можно проводить наблюдения за контактами в системе.

Монтаж корпуса солнечной батареи

Если говорить о стандартном изготовлении одной солнечной батареи, то оно предполагает применение 36 фотоэлементов с пластинами 150х81 мм. Во время расчета размеров нужно учесть наличие зазоров между элементами в 3-5 мм, которые будут необходимы при изменении размеров каркаса под воздействием атмосферных явлений. Размеры заготовки с учитываемыми допусками будут 690х835 мм и ширина уголка в каркасе 35 мм. Солнечная батарея, которая будет изготовлена с помощью алюминиевого профиля будет похожа на панель заводского производства и будет обеспечивать высокий уровень герметичности, прочности и жесткости.

Для начала из алюминиевого уголка нужно сделать заготовки – рамки размерами 690х835 мм. Для дальнейшего крепления саморезов в полученной рамке нужно сделать отверстия. Затем по внутренней поверхности уголков следует нанести без пропусков силиконовый герметик. Это достаточно важный момент, т.к. не должно получаться мест, которые не заполнены силиконом. В полученную раму нужно положить прозрачный лист из оргстекла, специального поликарбоната или антибликового стекла.

Обращаем внимание , что силикону нужно дать просохнуть, в противном случае испарение будет создавать лишнюю пленку на фотоэлементах.

Уложенное стекло нужно с тщательностью прижать к каркасу и зафиксировать. Для хорошей фиксации крепеж нужно выполнить по всему периметру рамки. Все, каркас солнечной батареи почти выполнен.

Подбираем и паяем элементы

Также на том же Ebay или другом подобном магазине можно приобрести солнечные элементы, имеющие уже припаянные проводники. Обязательно оцените свои способности, т.к. паять контакты в подобной конструкции довольно таки сложный процесс. Ответственность еще увеличивается за счет хрупкости элементов.

Если все же решили пропаять элементы самостоятельно, то для начала проводники необходимо нарезать с помощью картонной заготовки и с аккуратностью разложить на фотоэлементе. Затем на точки припаивания нужно нанести кислоту и припой. Для более удобного выполнения работы прижмите проводник тяжелым предметом. Далее следует аккуратно припаять к фотоэлементу проводник, но не пережмите хрупкие кристаллы. По указанным нормативам на проводнике серебряное напыление обязано выдержать три пайки.

Собираем элементы солнечной батареи

Когда производите первую сборку лучше всего использовать размеченную подложку, которая поможет разместить элементы ровно относительно друг друга. Основа выполняется из фанеры, обязательно промаркируйте уголки конструкции. После проведенной пайки на элементы батареи на обратную сторону нужно закрепить кусочек ленты для монтажа и подобным образом их переносить. Герметизировать необходимо только соединительные части.

Далее элементы нужно выкладывать на поверхность стекла. Не забывайте оставлять между элементами расстояние и прижать их грузом. Пайку проводите по приложенной электрической схеме. Плюсовые дорожки должны быть размещены на лицевой стороне, а минусовые – с обратной. Пропаивайте все серебряные контакты. По этому принципу соедините все фотоэлементы. На крайних элементах панели контакты нужно вывести на шину плюс и минус. Рекомендуется создать «среднюю» точку – используя два дополнительные шунтирующие диоды. Клемма устанавливается на внешней стороне рамы. Для выводящих проводов можно применять акустический кабель в изоляции. После пайки все провода нужно зафиксировать силиконом. После сборки солнечные панели в качестве основной проблемы имеют качество пайки контактов. Именно поэтому специалисты рекомендуют перед герметизацией проводить тестирование, которое нужно выполнить в каждой группе элементов, когда проводится пайка.

Если выполнена грамотная конструкция всей системы, то это обеспечить достаточную мощность батареи. Во время расчета всей конструкции следует учитывать, что во время изготовления одной солнечной батареи нужно использовать только солнечные модули одних размеров, т. к. в системе максимальный ток ограничивается током самого маленького элемента.

Стандартные подсчеты дают понять, что в достаточно солнечный день с одного метра панели получается примерно 120 Вт мощности. Естественно, что подобная мощность не позволит даже на компьютере поработать, но панели в 10 метров уже обеспечит 1 кВт энергии, что даст Вам возможность дать энергию для основных приборов в доме. В среднем, для семьи требуется в месяц примерно 300 кВт, поэтому система, которая оптимально установлена на южной стороне размерами в 20 метров позволит обеспечить электроэнергией семейные потребности. Для оптимизации использования электроэнергии в освещении рекомендуется использовать лампочки переменного тока светодиодные или люминесцентные. Как подобрать подобные лампочки, к примеру для натяжного потолка можно прочитать .

Солнечные батареи становятся все более популярными среди альтернативных источников питания. Однако в наших условиях их цена чаще всего завышена, поэтому используя всем доступные материалы и необходимые инструкции можно собрать солнечную батарею своими руками.

Видео

А этом видео представлен процесс сборки солнечной батареи.

Комфортность проживания в домах и квартирах современного человека с годами требует все большего количества электроэнергии. Но в современных условиях себестоимость каждой единицы электроэнергии неуклонно повышается, что, соответственно, сказывается и на затратах. Поэтому вопрос о переходе на альтернативные источники электроэнергии является наиболее актуальным. Одним из способов обеспечить независимость в получении электроэнергии является возможность применять для этих целей солнечные батареи для дома.

Эффективная альтернатива или всеобщее заблуждение?

Разговоры об автономном питании бытовых приборов и освещении в домах с использованием солнечной энергии ведутся еще с середины прошлого века. Развитие технологий и всеобщий прогресс позволили приблизить эту технологию к обыкновенному потребителю. Утверждение о том, что использовать солнечные батареи для дома станет довольно эффективным способом замены традиционных энергосетей, можно было бы считать бесспорным, если бы не пара существенных «но».

Основным требованием эффективности использования гелиевых батарей является количество солнечной энергии. Устройство солнечной батареи позволяет эффективно пользоваться энергией нашего светила только в регионах, где большую часть года солнечно. Необходимо также принимать во внимание и широту, на которой монтируются солнечные батареи, — чем выше широта, тем меньшей силой обладает луч солнца. В идеале можно добиться эффективности около 40%. Но это в идеале, а на практике все несколько иначе.

Следующий момент, на который стоит обратить внимание, — необходимость использования достаточно больших площадей, позволяющих смонтировать автономные солнечные батареи. Если батареи планируется размещать на дачном участке, загородном доме, коттедже, то здесь проблем не будет, а вот живущим в многоквартирных домах думать об этом придется серьезно.

Солнечная батарея — что это такое?

Устройство солнечной батареи основано на способности фотоэлементов преобразовывать солнечную энергию в электричество. Соединенные в общую систему, эти преобразователи создают многоячеистое поле, каждая ячейка которого под воздействием солнечной энергии становится источником электрического тока, который затем аккумулируется в специальных устройствах — аккумуляторах. Разумеется, что мощность такого устройства тем выше, чем больше данное поле. То есть чем больше в нем фотоэлементов, тем большее количество электроэнергии оно способно произвести.

Но это не значит, что только огромные площади, на которых возможна установка солнечных батарей, могут обеспечить необходимой электроэнергией. Существует множество гаджетов, которые имеют возможность работать не только от привычных всем автономных источников питания — батареек, аккумуляторов — но и использовать энергию солнца. В конструкции таких приборов вмонтированы портативные солнечные батареи, дающие возможность как подзаряжать устройство, так и работать автономно. Например, обычный карманный калькулятор: в солнечную погоду, положив его на стол, можно обеспечить подзарядку батареи, что продлевает срок ее службы на долгие годы. Существует масса различных устройств, где такие батареи используются: это и ручки-фонарики, и фонарики-брелоки и т. д.

На дачных и загородных участках в последнее время стало модным использовать для освещения фонарики на солнечных батареях. Экономичное и несложное устройство обеспечивает освещение вдоль садовых дорожек, на террасах и во всех необходимых местах, используя электроэнергию, накопленную в светлое время суток, когда светит солнце. Экономные лампы освещения способны расходовать эту энергию достаточно долгое время, что и обеспечивает большой интерес к таким устройствам. Освещение на солнечных батареях используется и в домах, коттеджах, а также подсобных помещениях.

Типы автономных солнечных батарей

Существует два типа преобразователей солнечной энергии, обусловленных устройством самой батареи, — пленочные и кремневые. К первому виду относятся тонкопленочные батареи, в которых преобразователи представляют собой пленку, изготовленную по особой технологии. Еще их называют полимерными. Такие батареи устанавливаются в любом доступном месте, но обладают несколькими недостатками: им нужно много места, низкий коэффициент полезного действия и при даже средней облачности их энергоэффективность падает на 20 процентов.

Кремневый тип солнечных батарей представлен монокристаллическими и поликристаллическими устройствами, а также аморфными кремниевыми панелями. Монокристаллические батареи состоят из множества ячеек, в которых встроены кремневые преобразователи, соединенные в общую схему и заполненные силиконом. Просты в эксплуатации, с высоким (до 22%) КПД, водонепроницаемые, легкие и гибкие, но для эффективной работы требуют прямого солнечного потока. Облачная погода может стать причиной полного прекращения выработки электроэнергии.

Поликристаллические батареи от монокристаллических отличаются количеством преобразователей, размещенных в каждой ячейке и установленных разнонаправленно, что обеспечивает их эффективную работу даже при рассеянном свете. Это наиболее распространенный вид батарей, которые применяются и в городских условиях, хотя их КПД несколько ниже, чем у монокристаллических.

Аморфные кремниевые источники питания, несмотря на свою низкую энергоэффективность — около 6%, тем не менее считаются более перспективными. Они поглощают солнечный поток в двадцать раз больше, чем кремниевые, и намного эффективнее в пасмурные дни.

Все это промышленные устройства, которые имеют свою — и в настоящее время не очень демократичную — цену. А возможно ли собирать солнечные батареи своими руками?

Общий принцип выбора и компоновки деталей для солнечных батарей

В связи с последними требованиями к производству электрической энергии, которые направлены на переход с традиционного сырья, используемого при его производстве, тема солнечных источников питания принимает все более практическое значение. Массовое производство элементов для создания собственной электрической сети уже предлагает потребителю различные варианты обеспечения автономной электроэнергией. Но пока еще стоимость автономного солнечного источника питания достаточна высока и недоступна для массового потребителя.

Но это не значит, что нельзя смастерить солнечные батареи своими руками. При этом просто необходимо определиться со способом сборки такого устройства. Или, приобретая отдельные элементы, компоновать их самостоятельно, или делать все составные части собственноручно.

Из чего, собственно, состоит система питания, основанная на преобразовании солнечной энергии в электрический ток? Основным, но не последним из ее элементов, является солнечная батарея, конструкция которой была рассмотрена выше. Вторым элементом в схеме является контроллер солнечной батареи, задача которого состоит в контроле зарядки аккумуляторных батарей электрическим током, полученным в солнечных батареях. Следующей частью домашней солнечной электростанции является батарея электрических аккумуляторов, в которой и накапливается электричество. И последним элементом «солнечной» электрической цепи будет инвертор, позволяющий полученное электричество небольшого вольтажа использовать для бытовых приборов, рассчитанных на 220 В.

Рассматривая каждый элемент домашней гелиоэлектростанции отдельно, можно увидеть, что каждый ее элемент может быть приобретен в розничной сети, на электронных аукционах и т. д. или собран собственноручно. И даже контроллер солнечной батареи своими руками можно изготовить — при наличии определенных навыков и теоретических знаний.

Теперь что касается задач, которые ставятся перед собственной электростанцией. Они просты и сложны одновременно. Простота их в том, что солнечная энергия используется для определенных целей: освещения, отопления или полного обеспечения потребностей жилища. Сложность — в правильном расчете требуемой мощности и соответствующем подборе комплектующих частей.

Начинаем собирать солнечную панель

Сейчас можно найти массу предложений о том, как и из чего можно собрать солнечные панели. Способов много, и выбрать можно по своему предпочтению. В данном материале рассматриваются базовые принципы, которые необходимо использовать, изготавливая солнечные батареи своими руками.

Прежде всего, нужно определиться с мощностью, которую необходимо получить, и решить, на каком напряжении будет работать сеть. Существует два варианта сетей на солнечной энергии — с постоянным током и переменным. Переменный ток более предпочтителен из-за возможности разнесения потребителей электроэнергии на значительное расстояние — более 15 метров. Это как раз для небольшого дома. Не вдаваясь глубоко в расчеты и отталкиваясь от опыта тех, кто уже пользуется солнечной энергией на своих дачах, можно с уверенностью говорить о том, что на широтах Москвы — а опускаясь южнее, эти показатели будут, естественно, выше — один квадратный метр солнечных панелей может производить до 120 ватт в час. Это если при сборке использовать поликристаллические элементы. Они более привлекательны по цене. А суммарную мощность вполне реально определить, сложив всю потребляемую мощность каждого отдельного электроприбора. Очень приблизительно можно сказать, что для семьи из 3-4 человек, требуется около 300 киловатт в месяц, которые могут быть получены от солнечных панелей в 20 кв. метров.

Также можно встретить описание сетей на солнечной энергии, использующих панели из 36 элементов. Каждая из панелей имеет мощность около 65 Ватт. Солнечная батарея для дачи или небольшого частного дома может состоять из 15 таких панелей, которые способны вырабатывать до 5 кВт в час общей электрической мощности, имея собственную мощность в 1 кВт.

Солнечные панели своими руками

А теперь о том, как сделать солнечную батарею. Первым, что придется приобрести, будет набор преобразующих пластин, количество которых зависит от мощности самодельной гелиоэлектростанции. Для одной батареи нужно будет 36 штук. Можно воспользоваться набором Solar Cells, а также приобрести поврежденные элементы или с дефектами — это скажется лишь на внешнем виде батареи. Если они рабочие, то на выходе получится почти 19 Вольт. Спаивать их нужно с учетом на расширение — оставляя зазор до пяти миллиметров между ними. Устройство солнечной батареи своими руками требует предельной внимательности при исполнении пайки фотопластинок. Если пластинки приобретались без проводников, то их необходимо напаивать вручную. Процесс сложный и ответственный. Если работа выполняется паяльником на 60 Вт, лучше всего последовательно с ним подключить простую стоваттную лампочку.

Схема солнечной батареи очень проста — каждая пластина спаивается с другими последовательно. Стоит отметить, что пластины очень хрупкие, и их спайку желательно проводить с использованием какого-нибудь каркаса. При распайке фотопластинок также необходимо помнить о том, что в цепь нужно вставить предохранительные диоды, предотвращающие разряд фотоэлементов при затемнении или снижении освещенности. Для этого шины половинок панели выводятся на клеммник, создавая среднюю точку. Эти диоды предотвращают также разряд аккумуляторов ночью.

Качество пайки — основное требование к безупречной работе солнечных батарей. Перед установкой подложки необходимо все места пайки протестировать. Выводить ток рекомендуется с использованием проводов малого сечения. Например, акустическим кабелем с силиконовой изоляцией. Все проводники необходимо закрепить герметиком.

Затем стоит определиться с поверхностью, на которую эти пластины будут крепиться. Вернее, с материалом для ее изготовления. Самым подходящим по характеристикам и легкодоступным является стекло, которое имеет максимальную пропускную способность светового потока по сравнению с оргстеклом или карбонатом.

Следующим шагом станет изготовление короба. Для этого используется алюминиевый уголок или деревянный брус. В каркас на герметик сажается стекло — желательно тщательное заполнение всех неровностей. Следует заметить, что герметик должен высохнуть полностью — во избежание загрязнения фотопластинок. Затем на стекло крепится готовый лист из спаянных фотоэлементов. Способ крепления может быть различный, но солнечные батареи для дома, отзывы о которых распространены, закреплялись в основном с помощью прозрачной эпоксидной смолы или герметика. Если эпоксидку наносят равномерно на всю поверхность стекла, после чего на нее помещают преобразователи, то герметиком крепят в основном на каплю посредине каждого элемента.

Для подложки используется различный материал, который также крепится на герметик. Это могут быть и древесно-стружечные плиты небольшой толщины или лист ДВП. Хотя можно, опять же, залить и эпоксидной смолой. Корпус батареи должен быть герметичным. Сделанная таким способом солнечная батарея своими руками, схема сборки которой оговаривалась выше, даст 18-19 Вольт, обеспечив зарядку 12-вольтового аккумулятора.

Можно ли сделать преобразователь солнечной энергии своими руками?

Мастеровые люди, обладающие обширными познаниями в электронике, могут сделать фотоэлементы для преобразования солнечной энергии в электрическую и самостоятельно. Для этого используются кремневые диоды, вернее их кристаллы, освобожденные из корпусов. Процесс этот трудоемкий, и начинать его или нет, каждый решает самостоятельно. Можно брать диоды, использующиеся в мостовых схемах выпрямителей напряжения и стабилизаторах — Д226, КД202, Д7 и др. Находящийся в этих диодах полупроводниковый кристалл при попадании на него солнечного света становится точно так же как и фотопластинка. Но добраться до него и при этом его не повредить — довольно сложный и кропотливый процесс.

Всем, кто решится заняться созданием элементов для преобразователя самостоятельно, стоит запомнить следующее — если удалось аккуратно разобрать и спаять батарею, состоящую всего из двадцати диодов марки КД202 по схеме из параллельно соединенных 5 групп, то можно получить напряжение около 2 В с током до 0,8 Ампера. Этой мощности хватит лишь на питание небольшого радиоприемника, имеющего в своей схеме всего один или два транзистора. Но чтобы из них получилась полноценная солнечная батарея для дачи, нужно очень сильно постараться. Огромный труд, большие площади, громоздкость конструкции делает это занятие бесперспективным. Но для маленьких приборов и гаджетов это вполне подходящая конструкция, которую могут сделать все, кто любит заниматься электротехникой.

Можно ли использовать светодиоды для солнечных панелей?

Светодиодная солнечная батарея является чистым вымыслом. Из светодиодов собрать даже небольшую солнечную микропанель практически невозможно. Вернее, создать можно, но стоит ли? С помощью солнечного света вполне реально получить на светодиоде около 1,5 вольта напряжения, но при этом сила сгенерированного тока очень мала, а для его генерации требуется только очень сильное солнце. И еще — светодиод при подаче на него напряжения сам выделяет лучевую энергию, то есть светится. А значит, те его собратья, на которые попал солнечный свет большей силы, будут вырабатывать электричество, которое этот светодиод сам же и будет потреблять. Все правильно и просто. И разобраться при этом в том, какие светодиоды производят, а какие потребляют энергию, просто невозможно. Даже если использовать десятки тысяч светодиодов — а это непрактично и неэкономично — толку никакого не будет.

Отапливаем дом солнечной энергией

Если про реальную возможность обеспечить бытовые электроприборы «солнечным» током уже говорилось выше, то для обогрева жилья солнечной энергией существуют два варианта. И чтобы использовать солнечные батареи для отопления дома, нужно знать некоторые требования, обязательные для выполнения этой задачи.

В первом варианте использование солнечной энергии для отопления происходит с помощью иной системы, нежели обычная электрическая сеть. Устройство для отопления дома, использующее солнечную энергию, называется гелиосистема и состоит из нескольких приборов. Основным рабочим устройством является вакуумный коллектор, который превращает солнечный свет в тепло. Он состоит из множества стеклянных трубок небольшого диаметра, в которые помещена жидкость с очень низким порогом нагрева. Нагреваясь, эта жидкость в дальнейшем передает свое тепло воде в баке-накопителе объемом не менее 300 литров воды. Затем эта нагретая вода подается на отопительные панели, выполненные из тонких медных труб, которые, в свою очередь, отдают полученное тепло, прогревая воздух в помещении. Вместо панелей можно, конечно, использовать и традиционные радиаторы, но эффективность их намного ниже.

Конечно, для отопления можно использовать и солнечные панели, но в этом случае нужно будет согласиться с тем, что на нагревание воды в бойлере с помощью ТЭНов потребуется львиная доля генерируемой батареями энергии. Простые расчеты показывают, что для нагревания бойлером 100 литров воды до 70-80 ⁰С требуется порядка 4 часов. За это время водяной котел с нагревателями на 2 кВт мощности потребит около 8 кВт. Если солнечные батареи в суммарной мощности смогут вырабатывать до 5 кВт в час, то проблем с энергообеспечением в доме не будет. Но если солнечные панели имеют площадь меньше 10 кв. метров, то такие мощности для полноценного обеспечения электрической энергией не подойдут.

Использование вакуумного коллектора для отопления дома оправдано в том случае, когда это полноценный жилой дом. Схема работы такой гелиосистемы обеспечивает теплом все жилище в течение круглого года.

И все-таки это работает!

В конце концов, солнечные батареи, своими руками собранные энтузиастами, являются вполне реальными источниками питания. И если использовать в цепи 12-вольтные аккумуляторы с током не менее 800 А/час, оборудование по превращению напряжения из низкого в высокое — инверторы, а также контроллеры напряжения на 24 В с рабочим током до 50 Ампер и простой «бесперебойник» с током до 150 Ампер, то получится очень приличная электростанция, работающая на солнечных лучах, которая способна обеспечить потребности в электроэнергии жильцов частного дома. Естественно, при определенных погодных условиях.

 

Как сделать аккумулятор для солнечных батарей своими руками

В солнечной электроэнергетике для аккумулирования и хранения вырабатываемой панелями электрической энергии используются аккумуляторные батареи. Требования к ним зависят от типа, масштабов и особенностей работы электростанции. Важным условием является способность АКБ принимать заряд малыми токами, т.к. именно с такими характеристиками поступает электроэнергия от солнечных панелей.

В продаже представлены разные АКБ для солнечных электростанций: свинцово-кислотные модели глубокого разряда типа AGM, GEL, OPzS, OPzV, а также литий-ионные АКБ с различными материалами анода и катода. Лучшими на сегодня признаны Li-ion батареи на основе литий-железо-фосфата – LiFePO4.

Собирают такие аккумуляторы для солнечных батарей своими руками или на заказ, по предварительно выбранной схеме. Сборка производится из элементов питания в форме цилиндра, призмы или пакетов. Схема соединения элементов питания зависит от их технических характеристик и заданных параметров батареи. Для набора напряжения аккумуляторы соединяют последовательно, а для суммирования емкости и силы тока – параллельно.

Преимущества LiFePO4 аккумуляторов

Основные преимущества LiFePO4 аккумуляторов как накопителей энергии в системах альтернативной электроэнергетики – это:

• минимальный саморазряд;
• эффективное сохранение накопленной энергии;
• надежность и эффективность в работе;
• устойчивость к естественному старению и деградации;
• стойкое сохранение первоначальной емкости;
• большой срок службы – более 3000 полных циклов заряд-разряд;
• устойчивость к глубоким разрядам;
• большой диапазон рабочих температур – от -30 до +50 °С;
• высокие значения допустимых токов заряда/разряда;
• простота сборки;
• термическая и химическая стабильность;
• абсолютная безопасность эксплуатации;
• отсутствие риска возгорания и взрыва, даже при экстремальном нагреве, разгерметизации или коротком замыкании;
• высокая плотность энергии – большая емкость при компактных размерах и легком весе.

Из LiFePO4 аккумуляторов можно собрать батарею с любыми необходимыми характеристиками, для дома или другого объекта, для частного или промышленного использования.

Подготовка к сборке LFP батареи

Чтобы сделать аккумуляторную батарею для домашней электростанции на солнечных панелях или другого объекта, нужно вначале рассчитать подходящие параметры АКБ. По выходному напряжению накопительные АКБ должны соответствовать фотоэлементам солнечных батарей. По энергетической емкости они должны удовлетворять энергетические потребности оборудования в темное время суток (как минимум) или в течение суток. К расчетному значению уровня потребления энергии нужно прибавить 40% на потери в батарее и инверторе и еще 50%, если электростанция будет использоваться круглый год.

Номинальное напряжение элементов питания LiFePO4 составляет 3,2 В, а емкость зависит от используемого типоразмера «банок». При работе с LFP элементами помните, что их напряжение не должно выходить за рамки диапазона 2–3,75 В. Чтобы не допустить разбалансировки и преждевременного износа аккумуляторов в батарее, нужно использовать для сборки АКБ абсолютно одинаковые элементы – по типу, значениям емкости и напряжения, в идеале – даже по маркировке и дате выпуска.

Для контроля состояния аккумуляторов в АКБ обязательно нужна BMS плата. Она не допускает выхода рабочих параметров за допустимые пределы, отключает батарею от нагрузки при глубоком разряде и от источника питания при максимальном уровне заряда, а также выравнивает напряжение элементов и не допускает разбалансировки системы.

Изготовление самодельной LiFePO4 батареи

Краткая инструкция по сборке LFP батареи состоит из следующих шагов:

1. Подготовить необходимые компоненты – одинаковые аккумуляторы в достаточном количестве, BMS плату, провода, штекеры, мультиметр, зарядное устройство. В зависимости от метода соединения элементов – никелевую ленту, аппарат для точечной сварки, холдеры, соединительные перемычки, болты или другие приспособления.
2. Выбрать и утвердить схему сборки элементов – в зависимости от необходимых значений емкости и напряжения.
3. Соединить элементы по выбранной схеме, учитывая полярность.
4. Присоединить силовые и балансировочные провода.
5. Вывести разъемы.
6. Последовательно соединить балансировочные провода.
7. Герметизировать батарею термоусадочной трубкой большого диаметра.
8. Поместить ее в ящик, бокс или корпус с предварительно выполненными отверстиями для проводов.
9. Присоединить BMS плату.
10. Вывести провода. Присоединить разъемы.

Элементы для сборки литий-ионных АКБ есть в нашем интернет-магазине. Также мы изготавливаем LFP батареи с заданными характеристиками на заказ, с гарантией качества и доставкой по России.

Самодельная солнечная батарея

Солнечная батарея своими руками

В хозяйстве радиоконструктора всегда найдутся старые диоды и транзисторы от ставших ненужными радиоприемников и телевизоров. В умелых руках это – богатство, которому можно найти дельное применение. Например, сделать полупроводниковую солнечную батарею своими руками для питания в походных условиях транзисторного радиоприемника. Как известно, при освещении светом полупроводник становится источником электрического тока – фотоэлементом. Этим свойством мы и воспользуемся. Сила тока и электродвижущая сила такого фотоэлемента зависят от материала полупроводника, величины его поверхности и освещенности. Но чтобы превратить диод или транзистор в фотоэлемент, нужно добраться до полупроводникового кристалла, а, говоря точнее, его нужно вскрыть.

Как это сделать, расскажем чуть позже. Энергия, вырабатываемая одним фотоэлементом, очень мала, поэтому их объединяют в батареи. Чтобы увеличить ток, отдаваемый во внешнюю цепь, одинаковые фотоэлементы соединяют последовательно. Но наилучших результатов можно добиться при смешанном соединении, когда фотобатарею собирают из последовательно соединенных групп, каждая из которых составляется из одинаковых параллельно соединенных элементов. Предварительно подготовленные группы диодов собирают на пластине из гетинакса, органического стекла или текстолита. Между собой элементы соединяются тонкими лужеными медными проводами.

Выводы, подходящие к кристаллу, лучше не паять, так как при этом от высокой температуры можно повредить полупроводниковый кристалл. Пластину с фотоэлементом поместите в прочный корпус с прозрачной верхней крышкой. Оба вывода подпаяйте к разъему – к нему будете подключать шнур от радиоприемника. Солнце фотобатарея из 20 диодов КД202 (пять групп по четыре параллельно соединенных фотоэлемента) на солнце генерирует напряжение до 2,1 В при токе до 0,8 мА. Этого вполне достаточно для того, чтобы питать радиоприемник на одном-двух транзисторах.

Теперь о том, как превратить диоды и транзисторы в фотоэлементы. Приготовьте тиски, бокорезы, плоскогубцы, острый нож, небольшой молоток, паяльник, оловянно- свинцовый припой ПОС-60, канифоль, пинцет, тестер или микроамперметр на 50-300 мкА и батарейку на 4,5 В. Диоды Д7, Д226, Д237 и другие в похожих корпусах следует разбирать так. Сначала отрежьте бокорезами выводы по линиям А и Б (рис.1). Смятую при этом трубочку В аккуратно расправьте, чтобы освободить вывод Г. Затем диод зажмите в тисках за фланец.

Приложите к сварному шву острый нож и, несильно ударив по тыльной стороне ножа, удалите крышку. Следите за тем, чтобы лезвие ножа не проходило глубоко вовнутрь – иначе можно повредить кристалл. Вывод Д очистите от краски – фотоэлемент готов. У диодов КД202 (а также Д214, Д215, Д242-Д247) плоскогубцами откусите фланец А (рис) и отрежьте вывод Б. Как и в предыдущем случае, расправьте смятую трубку В, освободите гибкий вывод Г.

 

Энергия солнца, солнечная батарея своими руками, самодельная солнечная батарея.альтернативная энергия, солнечные батареи,солнечные коллекторы, солнечная батарея своими рукми

 

Полные инструкции для самостоятельного солнечного генератора

По состоянию на 2017 год солнечная энергия является самым дешевым источником энергии в мире и одним из немногих редких альтернативных источников, которые не вызывают загрязнения или негативного воздействия на окружающую среду.

Пользователи солнечной энергии во всем мире ежегодно экономят на планете 75 миллионов баррелей сырой нефти, что является огромным шагом на пути к тому, чтобы наша планета снова стала зеленой.

Но солнечная энергия не только экологически чистая и дешевая, но и невероятно удобна — вы можете получить к ней доступ везде и использовать ее в любое время, даже ночью.

Самодельный солнечный генератор — это автономная портативная мини-электростанция, которую вы можете использовать для питания и зарядки своих гаджетов и даже небольших бытовых приборов, при этом она будет на 100% независимой от сети.

Прочтите и узнайте, как сделать его самостоятельно.

Детали и компоненты

Во-первых, вам нужно найти все необходимые детали и компоненты, которые входят в ваш солнечный генератор.

Прочный корпус — Вам необходим водонепроницаемый, атмосферостойкий и, прежде всего, прочный корпус, в котором будут находиться все жизненно важные детали.

Отличным выбором является кейс Pelican 1620, который оснащен несколькими прочными ручками, а также парой вращающихся колес.

Другой способ сделать солнечные генераторы портативными — это использовать большой ящик для инструментов DeWalt.

Инвертор солнечной энергии переменного тока — С помощью инвертора солнечной энергии вы преобразуете постоянное напряжение, которое хранится в вашей батарее, в переменное напряжение, используемое приборами.

Этот инвертор Renogy с чистой синусоидой мощностью 2000 Вт имеет импульсную мощность 4000 Вт и оснащен защитой от перегрузки как для входного, так и для переменного тока.

Получите скидку 10%

Код использования: GREENCITIZEN

Солнечная панель — Солнечная панель поглощает солнечную энергию и передает ее аккумулятору. Ваша панель будет одним из наиболее уязвимых элементов генератора, поэтому она также должна быть качественной и прочной.

Я рекомендую эту прочную, но легкую солнечную панель Jackery SolarSaga 100 Вт. Он легко складывается, поэтому вы можете упаковать его в дорогу и развернуть вместе с генератором в любом месте, где вы решите разбить палатку.

Аккумулятор — Вашему генератору требуется аккумулятор для хранения солнечной энергии. Батареи бывают всех форм и размеров, но лучший вариант — литий-ионный или свинцово-кислотный аккумулятор глубокого разряда. Вот преимущества обоих типов:

• Высокоэффективный — до 98%
• Компактный и легкий
• Может частично заряжаться без долгосрочной потери емкости
• Обычно имеет 10-летнюю гарантию

Получите 10 скидка%

Код использования: GREENCITIZEN

2.Свинцово-кислотные продукты глубокого цикла

• Проверенная технология
• Срок службы до 15 лет
• Легко перерабатывается
• Может работать намного дольше при низком заряде

Скидка 10%

Код использования: GREENCITIZEN

Контроллер заряда солнечной батареи — Этот компонент предотвращает перезарядку аккумулятора, регулируя уровни напряжения и тока, поступающие от солнечной панели. [1]

Если вы собираете портативный солнечный генератор, выбирайте контроллер солнечного заряда с влагонепроницаемым покрытием.

Получите скидку 10%

Код использования: GREENCITIZEN

Специалист по обслуживанию батареи — Устройство по обслуживанию батареи — это небольшое зарядное устройство, которое снабжает вашу батарею небольшим количеством электроэнергии, когда она находится в неактивном состоянии в течение длительного времени.

Вы должны использовать его, чтобы продлить срок службы батареи.

Получите скидку 10%

Код использования: GREENCITIZEN

Вход питания переменного тока — Это внешний вход на жестком футляре.

Выберите разъем питания, который не требует модификации кабеля или ручной проводки и поставляется с 18-дюймовым удлинителем.

Светодиодный прожектор — Установите в свой генератор мощные и надежные светодиодные прожекторы, чтобы вы могли использовать его в качестве источника света вокруг кемпинга, лодки и т. Д. Или во время отключения электроэнергии дома.

Рассмотрим комплект для солнечных батарей — Если вы не уверены, будут ли совместимы различные компоненты солнечного генератора, вы можете воспользоваться ярлыком и получить стартовый комплект для солнечных батарей Renogy 200 Вт.

Он включает в себя две солнечные панели по 100 Вт, один контроллер заряда на 30 А и комплект солнечного адаптера вместе со всеми необходимыми кабелями и разъемами.

Панели, входящие в этот комплект, имеют нержавеющие алюминиевые рамы, поэтому вы можете использовать их на открытом воздухе в течение длительного времени.

Получите скидку 10%

Код использования: GREENCITIZEN

Вот полезное видео, которое расскажет вам о каждой из этих частей и компонентов.

Инструменты

Для сборки солнечного генератора вам понадобится несколько основных инструментов, в том числе:

1. Автоматический инструмент для зачистки проводов с резаком
2. Набор отверток Phillips, плоских и Torx
3. 111-240V пистолет для горячего клея
4. Аккумуляторная дрель со сверлами и насадками для заточки
5. Универсальный нож
6. Напильники

Ступени

Шаг 1.Рассчитайте свои потребности в энергии

Если вам нужен генератор для питания ваших устройств и случайного электроприбора [2] на лодке или жилом автофургоне, или во время отключения электроэнергии в вашем доме, ознакомьтесь с этим списком типичных значений мощности для некоторых из наиболее распространенные устройства:

• Потолочный вентилятор: 10-50 Вт
• DVD-плеер: 15 Вт
• CB Радио: 5 Вт
• Модем: 7 Вт
• Ноутбук: 25-100 Вт
• Дрель (1/4 дюйма) 250 Вт
• Тостер Духовка 1200 Вт
• Плеер Blu-ray: 15 Вт
• Перезарядка планшета: 8 Вт
• Спутниковая антенна: 30 Вт
• Телевизор — ЖК-экран: 150 Вт
• Светодиодная лампа (эквивалент 40 Вт): 10 Вт
• ЖК-монитор: 100 Вт
• Зарядка смартфона: 6 Вт
• Кофеварка 1000 Вт
• Холодильник (16 кубических футов) 1200 Вт

Шаг 2.Тестирование оборудования

Сначала необходимо протестировать панель и контроллер заряда.

1. Вставьте два соединительных шнура, идущие от панели, в соответствующие (+) и (-) гнезда на контроллере заряда.
2. Теперь подключите контроллер к батарее.
3. Когда вы подсоединяете отрицательный кабель, на контроллере должен загореться зеленый свет, показывая, что аккумулятор заряжен.
4. Переверните панель к окну, чтобы убедиться, что на нее попадает солнечный свет, и на контроллере заряда должен загореться еще один зеленый индикатор, показывая, что панель заряжает аккумулятор.

Далее нужно протестировать инвертор.

1. Подсоедините красный и черный кабель, поставляемый с инвертором, к клемме инвертора, а другой конец кабеля подсоедините к аккумулятору.
2. Убедитесь, что вы сначала подключили положительный кабель.
3. Чтобы проверить инвертор, включите его и подключите бытовой прибор с приличной нагрузкой, например вентилятор.

Еще один компонент, который необходимо протестировать, — это устройство для обслуживания батарей.

1. Отсоедините аккумулятор от контроллера и подсоедините вспомогательные кабели к соответствующим полюсам аккумулятора.
2. Опять же, сначала обязательно подключите положительный полюс.

В то же время вы можете проверить свой контактор для поверхностного монтажа.

1. Вставьте удлинитель в розетку.
2. Если все в порядке, на обслуживающем устройстве должны загореться зеленый и красный индикаторы.
3. Через несколько секунд должен остаться только красный, показывая, что требуется зарядка.

Если вы предпочитаете смотреть видео, вот одно, которое покажет вам, как можно протестировать каждый из ваших компонентов:

Шаг 3.Сборка генератора

Здесь вы устанавливаете все оборудование и выполняете некоторые из первых подключений вашей системы.

Отметьте и вырежьте отверстия

Вы можете использовать малярную ленту, чтобы сделать начальные отметки. Таким образом, вы можете отрегулировать их, не оставляя следов на корпусе.

Измерьте фактический размер каждого отверстия и проведите линии на корпусе. Если сомневаетесь, всегда обрезайте меньше, а затем подпилите или обрежьте отверстие большего размера, если это необходимо.

Для прямой резки используйте вибрирующий многофункциональный инструмент с погружным режущим лезвием.Для круглых отверстий вы можете переключаться между сверлами и коронками.

Для обрезки и регулировки отверстий используйте вращающееся режущее лезвие с пневматическим шлифовальным станком.

Если вам нужна помощь в выборе правильных электроинструментов для использования на этом этапе, вы можете прочитать статью, в которой сравниваются электроинструменты Milwaukee и Dewalt на странице Tool to Action.

Если вы предпочитаете ручные инструменты, вы можете добиться того же с помощью канцелярского ножа или напильника.

Крепление внешних компонентов

После того, как вы прорежете отверстия, проверьте, подходит ли светодиодный прожектор, затем выровняйте края черным силиконовым герметиком, чтобы сохранить внутреннюю часть коробки водонепроницаемой.Как только силикон начнет затвердевать, осторожно вставьте лампу в его прорезь.

Зарядный порт 120 В переменного тока снабжен резиновым уплотнением, поэтому для этого не нужно использовать силикон.

Повторите процесс для компонентов с другой стороны жесткого футляра.

Для панели дистанционного управления инвертора вам понадобится силиконовый герметик. Закрепите панель саморезами.

Используйте более толстые крепежные болты № 10-24 для крепления водонепроницаемой крышки и выпускного отверстия GFCI. Пока не прикручивайте их, потому что сначала вам нужно все подключить.

Если пиковая мощность инвертора солнечной энергии превышает 4000 Вт, необходимо использовать провод 12 калибра для розетки GFCI. Всегда дайте себе на 4-5 дюймов провода больше, чем вам нужно.

Теперь вам нужно разметить и вырезать отверстия для подключения солнечной панели и сильноточного разъема на 350A. Быстроразъемный соединитель на 350 А является дополнительной функцией, но он позволяет использовать батарею с перемычками или последовательно подключать больше батарей и увеличивать мощность генератора.

Наконец, необходимо установить второй светодиодный прожектор на крышку солнечного генератора.Выполните ту же процедуру, что и для первого, но подождите, пока вы сначала установите все внутренние компоненты.

Установите аккумулятор

Поскольку аккумуляторы являются самыми тяжелыми компонентами, поместите их в угол, ближайший к колесам корпуса. Батарею можно ориентировать в любом направлении, но убедитесь, что она хорошо поддерживается в тех направлениях, в которых, вероятно, будет использоваться футляр.

Просверлите два отверстия для болтов крепления аккумулятора, как показано на видео ниже, но не фиксируйте его на месте, пока все компоненты не будут готовы к установке.

Установите инвертор солнечной энергии

Вам необходимо разместить синусоидальный инвертор переменного тока так, чтобы его выходы находились рядом с водонепроницаемой розеткой GFCI, а кабели 12 В — в пределах досягаемости аккумулятора.

Отметьте нижние гостиницы для инвертора и установите оборудование, используя крепежные болты № 10-24 с шайбами, пружинными шайбами ​​и гайками.

Наконец, подключите кабель от розетки GFCI к одному из выводов инвертора, а другой конец кабеля дистанционного управления инвертором — к задней части панели удаленного переключателя.

Установите контроллер заряда и приспособление для обслуживания батареи переменного тока

Лучшее место для специалиста по обслуживанию батареи переменного тока — на задней стене системы, рядом со светодиодным индикатором, который вы установили первым. Затем вы можете подключить шнур питания к розетке водонепроницаемой розетки 120 В переменного тока, которую вы установили ранее на внешней стороне корпуса.

После того, как вы установили все внешние и внутренние компоненты, вам необходимо соединить их вместе. В этом обучающем видео ниже показана подробная процедура подключения портативных солнечных генераторов, подобных описанной здесь системе.

О чем следует помнить, если вы используете литиевую батарею, изготовленную по индивидуальному заказу

Если у вас достаточно опыта в области электроники своими руками, вы можете изготовить литиевую батарею для своей системы. Следует помнить о нескольких вещах:

Низкотемпературная система отключения или нагрева — Литиевые батареи нельзя заряжать при температуре ниже 32 ° F (0 ° C) без необратимого повреждения. [3] Если вы используете литиевую батарею, найдите контроллер зарядки от солнечной батареи с функцией отключения по низкой температуре.

Контроллер заряда MPPT с возможностью редактирования профиля заряда — Каждой батарее требуется разное максимальное напряжение. Запрограммируйте параметры профиля заряда MPPT для конкретного типа батареи, которую вы планируете использовать.

Солнечный генератор своими руками — это автономная портативная мини-электростанция, которая может позволить вам быть на 100% независимой от сети.

Система защиты от чрезмерного разряда — Если вы чрезмерно разрядите литиевую батарею, вы измените ее химический состав и навсегда повредите ее.

Защита от высоких температур — Если вы планируете использовать аккумулятор в высокотемпературной среде, вам потребуется система охлаждения аккумулятора.

Балансировка ячеек — Если вы регулярно заряжаете и разряжаете от 100% до 0%, ваши элементы выйдут из равновесия, поэтому вам нужно использовать ручной балансировщик ячеек RC.

Герметичные батареи — Литиевые батареи сжимаются и расширяются во время разрядки и зарядки. Так что, если вы не компенсируете это пенопластом, вы не должны горшок их.

Зачем строить собственный солнечный генератор «сделай сам»

Экологичнее топливных генераторов

При нулевых выбросах солнечные генераторы гораздо более приемлемы для окружающей среды, чем те, которые работают на ископаемом топливе. Когда вы наслаждаетесь свежим воздухом, последнее, что вам нужно, — это дизельный генератор, загрязняющий все вокруг.

Чтобы посмотреть обзор портативного солнечного генератора, нажмите здесь.

Безопаснее, чем газовые генераторы

Солнечные генераторы намного безопаснее использовать в помещении и на открытом воздухе, чем те, которые работают на ископаемом топливе, которое может протечь или вызвать пожар.

Отсутствие текущих затрат

После того, как вы инвестируете в компоненты и инструменты, ваши расходы закончены. На их компоненты обычно предоставляется гарантия сроком более 20 лет. [4]

Накопление электроэнергии дает множество преимуществ. Это позволяет потребителям использовать электроэнергию, когда они хотят ее использовать. Это увеличивает количество энергии, которую мы можем использовать от ветра и солнца, которые являются хорошими источниками с низким содержанием углерода.

Чарльз Барнхарт, научный сотрудник Стэнфордского университета, Глобальный климат и энергетический проект

Вы можете легко их отремонтировать

В отличие от генераторов на ископаемом топливе, в которых используются сложные двигатели внутреннего сгорания, солнечные генераторы легко ремонтировать в том виде, в котором они созданы.

Мощнее готовых

Не все готовые генераторы обладают такой мощностью, как солнечный генератор Кадьяк. Если вам нужно больше энергии, чем среднестатистическому владельцу дома на колесах, то вам подойдет создание собственных генераторов.

Сделай сам дарит вам гордость за свои достижения

Создавая свой солнечный генератор, вы не только сможете узнать много нового о технологиях, но и ощутить личную ценность. Вы можете включить своего супруга и детей и сделать это семейным проектом.

Дешевле, чем готовые

Если вы приобретаете их по отдельности, рекомендуемые здесь компоненты будут стоить намного меньше, чем полная готовая система генератора, подобная этой.

Посмотреть отзывы о готовых солнечных генераторах:

FAQ

Может ли солнечный генератор питать дом?

Нет, солнечный генератор не может привести в действие весь дом.Солнечные генераторы не обладают достаточной мощностью для питания всего дома. Вы можете использовать его для своей лодки, дома на колесах или кемпинга, а в чрезвычайной ситуации — просто частью вашего дома, пока не будет восстановлено электроснабжение.

Какой размер солнечного генератора мне нужен?

Размер вашего солнечного генератора зависит от ваших потребностей в электроэнергии. Вы можете рассчитать это, проверив номинальную мощность различных инструментов и устройств, которые вы можете заряжать или заряжать с помощью солнечного генератора.

Как долго работают генераторы на солнечных батареях?

Солнечные генераторы служат от 20 до 30 лет. На компоненты солнечного генератора своими руками обычно распространяется двухлетняя гарантия.

Нужен ли мне генератор, если у меня есть солнечные батареи?

Да, вам нужен генератор, даже если у вас есть солнечные батареи.Однако никогда не следует использовать их вместе одновременно. Ваши солнечные панели постоянно подключены к сети, но в случае отключения электроэнергии генератор может обеспечивать аварийное питание, например, для освещения.

Тихие ли солнечные генераторы?

Да, солнечные генераторы работают очень тихо. В отличие от генераторов, работающих на ископаемом топливе, в системе солнечного генератора не используется двигатель, и единственный шум, который вы можете услышать, — это жужжание, исходящее от инвертора.Это делает солнечные генераторы идеальными для активного отдыха, когда вы не хотите беспокоить других.

На что способен солнечный генератор?

Солнечный генератор может приводить в действие электронные устройства, такие как смартфоны, ноутбуки, портативные телевизоры, небольшие приложения и фонари. Они не подходят для более мощной бытовой техники, такой как стиральные машины, плиты и холодильники.

Хороши ли солнечные генераторы?

Да, солнечные генераторы — хороший выбор, если вам не требуется много электроэнергии в доме или вам нужно приводить в действие лодку, жилой автофургон или каюту.

Заключение

Конечно, вы можете пойти и купить готовый солнечный генератор, соответствующий вашим потребностям. Однако, если у вас есть все инструменты и вы немного знаете о проводке, вы можете построить ее самостоятельно и пользоваться ее многочисленными преимуществами.

Самодельный генератор стоит намного дешевле заводского, не говоря уже о том, что вы можете выбрать множество деталей по индивидуальному заказу.

Весь смысл создания солнечного генератора с нуля заключается в том, чтобы оставаться самодостаточным и доказывать себе, что вы можете использовать свои навыки и ум, чтобы стать независимым от сети.

Так почему бы вам не построить его самому сейчас?

1. https://www.solarpowerworldonline.com/2019/12/how-to-select-a-solar-charge-controller/
2. https://www.treehugger.com/how-build-solar -generator-wheels-video-4854838
3. https://electrek.co/2020/02/21/journal-of-energy-storage-studies-ev-owners-manuals-compiles-best-practices-for- батареи /
4. https://www.solarreviews.com/blog/what-equipment-do-you-need-for-a-solar-power-system

Как построить или купить банк солнечных батарей

Вы, наверное, слышали о солнечных батареях, накопителях энергии, которые позволяют улавливать солнечную энергию, которую вы не можете использовать немедленно.Соединяя более одной батареи, вы можете хранить больше энергии в так называемом банке батарей.

Какие типы батарей доступны?

В аккумуляторном блоке можно использовать свинцово-кислотные или литий-ионные батареи. Свинцово-кислотные батареи дешевле и более распространены, чем литий-ионные, но литий-ионные батареи имеют более длительный срок службы, более высокую эффективность и более высокую плотность энергии, чем их свинцово-кислотные аналоги.

Стоит ли покупать или собирать аккумуляторную батарею?

Покупка или строительство аккумуляторного блока увеличит стоимость вашей домашней солнечной энергетической системы, но вы, вероятно, заплатите больше за аккумуляторный блок, если наймете установщика, который настроит его для вас.С другой стороны, самостоятельная сборка батарейного блока может занять время. Если вы сомневаетесь в своей способности точно рассчитать свои потребности в энергии или безопасно работать с электропроводкой и оборудованием, или если вы просто хотите сэкономить время, лучше всего поручить установщику солнечных батарей настроить ваш аккумуляторный блок.

Где я могу купить аккумуляторную батарею?

Многие установщики солнечных батарей предлагают возможность включения солнечной батареи в вашу систему. Если вы подключены к сети и имеете надежное электроснабжение, вам, вероятно, не нужно добавлять солнечную батарею.Но если вы находитесь вне сети, аккумулятор или аккумуляторный блок могут иметь решающее значение для обеспечения вашего дома достаточным количеством энергии ночью, в пасмурную погоду или когда солнце не светит.

Если вы передумаете и позже захотите установить солнечную батарею, можно добавить одну (или несколько) в вашу систему, хотя стоимость, вероятно, будет выше, чем если бы вы установили ее одновременно с остальными вашей системы. Лучший способ добавить батарею — обратиться к установщику, который изначально настраивал вашу систему.У них будет хорошее представление о том, какие батареи будут хорошо работать с вашей системой, и они смогут установить или порекомендовать батарею, которая соответствует вашим потребностям. Если вы установили систему самостоятельно, обратитесь к производителю ваших солнечных панелей и попросите их дать рекомендации по батареям.

Какая емкость аккумулятора мне нужна?

Если вы не можете найти установщика, который предоставит вам аккумуляторный блок, или если вам просто нравится задача практического домашнего проекта, вы можете начать создавать собственный аккумулятор, выполнив всего несколько простых шагов.

Первый шаг — определить количество энергии, производимой вашими солнечными панелями в день. Чтобы рассчитать это количество, вы можете использовать либо среднесуточное значение, либо количество энергии, необходимое для удовлетворения ваших потребностей во время зимнего пика, когда вы получаете наименьшее количество солнечного света. Если вы отключены от сети, вероятно, лучше всего использовать энергию, необходимую для питания вашего дома во время зимнего пика. Если вы решите использовать среднесуточное значение, просмотрите свои прошлые счета за электроэнергию и сложите общее годовое количество киловатт-часов.Разделите это число на 365, чтобы определить количество киловатт-часов, которое вы используете в день.

Если вы находитесь вне сети и не получили счет за электроэнергию, вам нужно будет рассчитать количество киловатт-часов, использованных вашим домом в долгий путь. Это означает табулирование общей мощности каждого из ваших устройств и приборов, а затем умножение этого числа на количество часов, которые вы используете в день. Например, если у вас есть 10 светодиодных лампочек, каждая из которых рассчитана на восемь ватт, и вы обычно используете каждую по шесть часов в день, вам необходимо разработать аккумуляторную батарею, способную выдерживать не менее 480 ватт-часов (10 раз восемь раз шесть) для освещения в сутки.

При использовании этого метода расчета мощности создайте электронную таблицу, чтобы отслеживать все ваши устройства, их мощность и количество часов, в течение которых вы используете каждую из них.

После определения затрат ватт-часов на все в вашем доме, сложите все итоги вместе, чтобы получить дневное общее количество энергии вашего дома. Например, если у вас есть телевизор, который потребляет 100 ватт-часов, вентилятор, которому требуется 300 ватт-часов, и компьютер, который потребляет 400 ватт-часов, плюс упомянутые выше 480 ватт-часов освещения, общая дневная энергия вашего дома потребление составит 1280 ватт-часов (480 + 400 + 100 + 300) в день.

Вы можете использовать дневное общее количество ватт-часов, чтобы определить количество энергии, необходимое вашей батарее для питания вашего дома в течение одного дня. Просто разделите ваши ежедневные ватт-часы на напряжение вашей аккумуляторной системы. Например, если вы разрабатываете аккумуляторную батарею для системы на 1280 ватт-час, описанной выше, и ваша аккумуляторная система имеет напряжение 24, вы разделите 1280 на 24, получив частное 53,3 ампер-часов. Другими словами, вашей аккумуляторной батарее требуется не менее 53,3 ампер-часов для обеспечения питания в течение одного дня.

Вам также необходимо определить, насколько сильно вы ожидаете разрядить свои батареи. Полная разрядка батарей может сократить срок их службы. Рекомендуемая глубина разряда свинцово-кислотных аккумуляторов обычно составляет около 50 процентов. Другими словами, производители рекомендуют использовать только 50 процентов общей энергии батареи. Литий-ионные батареи, с другой стороны, могут быть разряжены примерно до 20 процентов от их общей емкости.

Поскольку скорость разряда требует, чтобы вы всегда оставляли хотя бы некоторую часть энергии батареи в резерве, вам необходимо увеличить емкость батареи на соответствующую величину, чтобы обеспечить достаточное количество полезной энергии.Например, предположим, что вам нужно 100 ампер-часов, и ваши батареи могут быть разряжены до 20 процентов. В этом случае вы разделите 100 ампер-часов на 0,8 (80 процентов, или 100 процентов минус максимальная глубина разряда в 20 процентов), в результате вы получите 125 ампер-часов.

После того, как вы узнаете, сколько энергии батареи вам необходимо для ежедневной работы ваших приборов и электроники, определите необходимый вам объем резервного питания. Например, вы можете установить аккумуляторную батарею, которая обеспечит вас достаточным количеством энергии на один день (равный вашему общему количеству ампер-часов), полдня (разделив вашу базовую общую сумму ампер-часов пополам), два дня (удвоив ваш основной общий ампер-час) и так далее.Просто помните: чем больше ваш аккумуляторный блок, тем он будет дороже и тем больше места потребуется.

Как подключить батареи?

Есть два способа подключения батарей: параллельно или последовательно. Последовательное соединение батарей означает, что положительный полюс каждой батареи помещается рядом с отрицательной клеммой другого аккумулятора, а затем они соединяются. При таком соединении аккумуляторов объединенные напряжения аккумуляторов складываются. Например, если ваша система батарей составляет 12 вольт, вы можете соединить две шестивольтовые батареи последовательно вместо одной 12-вольтовой батареи.

При параллельном подключении батарей отрицательная клемма каждой батареи соединяется с отрицательной клеммой следующей батареи, а положительная клемма каждой батареи соединяется с положительной клеммой следующей батареи. Это складывает вместе ампер-часы всех батарей.

Нужен ли мне другой инвертор?

Помимо батарей вам понадобится инвертор для преобразования энергии постоянного тока аккумуляторной батареи в полезную энергию переменного тока. Если вы хотите заряжать аккумулятор от сети или солнечные панели, вам понадобится дополнительный инвертор или двунаправленный инвертор.Кроме того, некоторые батареи совместимы только с определенными типами инверторов, поэтому перед выбором инвертора ознакомьтесь с руководством пользователя и гарантией вашего аккумулятора.

Чтобы определить размер необходимого инвертора, сложите максимально возможную мощность всех ваших приборов и устройств, которые могут работать одновременно. Например, если вашим 10 лампам требуется 60 Вт каждая, вашему телевизору — 100 Вт, а вашему компьютеру — 150 Вт (и у вас нет других электронных устройств в вашем доме), вам понадобится инвертор мощностью 850 Вт (600 + 100 + 150 Вт) или чуть больше.

Нужен ли мне контроллер заряда?

Да, вам, вероятно, понадобится контроллер заряда (иногда называемый регулятором заряда), чтобы регулировать заряд от солнечной системы к вашей батарее. Без контроллера заряда аккумулятор может выйти из строя из-за перезарядки.

Существует два типа контроллеров заряда: слежение за точкой максимальной мощности (MPPT) и с широтно-импульсной модуляцией (PWM). Большинство контроллеров заряда относятся к разновидности ШИМ, но они заряжают батареи менее эффективно, чем контроллеры MPPT.С другой стороны, контроллеры PWM также стоят дешевле контроллеров MPPT.

Самый простой способ выбрать подходящий контроллер заряда для аккумуляторной батареи и солнечной батареи — это использовать инструменты для определения размеров, предлагаемые на веб-сайтах производителей. Но если вы хотите самостоятельно определить размер контроллера заряда, вам нужно будет учитывать как напряжение батареи, так и мощность солнечной батареи. Разделив мощность массива на напряжение вашей аккумуляторной батареи, вы получите значение силы тока, которое вы можете использовать для определения размера контроллера заряда.

Например, если у вас есть массив на четыре киловатта (4000 ватт), а ваш аккумулятор составляет 48 вольт, вы разделите 4000 на 48, получив частное 83,3 ампера. Поскольку большинство контроллеров заряда должны иметь силу тока на 20-25 процентов больше, чем реальная система, которую вы планируете использовать, вам понадобится контроллер заряда, рассчитанный примерно на 100 ампер.

Гибридные солнечные системы

: стоит ли в 2019 году сеть Grid + Storage?

Время чтения: 6 минут

Solar предлагает больше, чем просто возможность уменьшить ваш углеродный след.Установив солнечные панели на крыше, вы на шаг приблизитесь к тому, чтобы взять в свои руки производство и потребление электроэнергии. Одно из важнейших решений, которое должны принять покупатели солнечной энергии, — это установить ли стандартную сетевую солнечную энергетическую систему, резервную солнечную батарею или гибридную солнечную систему. Вот все, что вы должны иметь в виду, сравнивая гибридные солнечные панели с типичными сетевыми или автономными вариантами

Что такое гибридные солнечные панели?

Гибридная система солнечных панелей представляет собой комбинацию подключенного к сети и готового к хранению устройства, которое обеспечивает постоянное энергоснабжение днем ​​и ночью.Гибридная система хранит энергию для последующего использования в одной или нескольких солнечных батареях, но затем может также извлекать энергию из сети в периоды высокого потребления энергии, например, в жаркие летние месяцы. Любая система хранения солнечной энергии плюс, которая не должна быть полностью автономной, будет гибридной системой.

Почему многие домовладельцы выбирают солнечную систему, привязанную к сетке

Автономные солнечные технологии становятся все более продвинутыми с каждым годом, и все большее число компаний производят солнечные батареи для дома. Если вы установите аккумуляторную батарею вместе с вашей фотоэлектрической системой, вы сможете хранить избыточную солнечную электроэнергию, когда она произведена, а затем использовать ее по мере необходимости позже.Теоретически это означает, что вы можете полностью отключить подключение к электросети. На практике часто имеет смысл оставаться привязанным к сети, особенно если вы живете в районе со значительными колебаниями климата.

Большинство доступных сегодня солнечных батарей для домашнего использования, например Tesla Powerwall, предназначены для хранения солнечной энергии, вырабатываемой в течение дня, для использования в ночное время дома. Это может помочь вам уменьшить вашу зависимость от коммунального электричества, храня излишки солнечной энергии дома вместо того, чтобы подавать ее обратно в сеть.

Более сложное предложение — генерировать и накапливать достаточное количество дополнительной солнечной электроэнергии летом, когда выработка солнечной энергии наиболее высока, чтобы покрыть ваши будущие потребности зимой, когда солнечный потенциал минимален. Согласно данным EnergySage Marketplace, средний покупатель солнечной энергии компенсирует примерно 95 процентов своего годового потребления электроэнергии за счет солнечной энергии — значительная сумма, но недостаточная, чтобы действительно «отключиться от сети».

Предотвращение полной потери мощности в случае зимней метели или продолжительного периода пасмурных дней потребует большой емкости для хранения, очень большой системы солнечных панелей и значительных финансовых вложений для установки.Хотя технически возможно отключиться от сети с помощью солнечных батарей, это редко бывает рентабельным по сравнению с преимуществами сохранения связи с сетью.

Можно ли отключиться от сети с помощью солнечных батарей?

Солнечная сетка — лучший вариант для многих домовладельцев, но есть множество ситуаций, когда отключение дома от сети с резервной солнечной батареей имеет смысл. В некоторых местах, особенно в отдаленных районах, автономные солнечные батареи являются лучшим (или даже единственным) вариантом.Есть несколько критериев, которым ваша собственность должна соответствовать, чтобы быть пригодной для внесетевого использования солнечной энергии.

Прежде всего, у вас должен быть очень низкий спрос на электроэнергию. Если вы строите дом с нулевым энергопотреблением или проводите масштабную модернизацию дома с целью повышения энергоэффективности в своем существующем доме, возможно, будет целесообразным вариантом снабдить вашу собственность автономной солнечной батареей и накопителем. Вам также необходимо иметь финансовые возможности, чтобы инвестировать в резервную солнечную батарею, которая добавит тысячи долларов к вашей солнечной установке.

Даже если вы не отключите свой дом от сети с резервной солнечной батареей, у вас все равно есть возможности использовать технологию солнечной энергии с накоплением. Если вы хотите установить освещение на солнечной энергии или электрифицировать удаленные постройки на своей территории, такие как сараи и сараи для инструментов, доступно множество вариантов, сделанных своими руками, на солнечных батареях. Крошечные дома, лодки и дома на колесах также являются отличными кандидатами на использование солнечной энергии и накопителей — у них сравнительно небольшие потребности в электроэнергии и они уже предназначены для использования вне сети.

Гибридные солнечные панели: использование резервной солнечной батареи с вашей сетевой солнечной системой

Для среднего домовладельца, использующего солнечную энергию, в США обычно имеет смысл поддерживать связь с коммунальной компанией. Однако, даже если вы не решите полностью отключиться от сети, вы все равно можете установить резервную солнечную батарею с вашей фотоэлектрической системой и использовать гибридную солнечную систему.

Системы хранения «Солнечная энергия плюс», включающие аккумулятор, особенно полезны, если у вашего коммунального предприятия нет хорошей политики компенсации домовладельцам, которые вырабатывают избыточную солнечную электроэнергию.Например, у некоторых коммунальных предприятий нет нетто-счетчиков по розничным тарифам для солнечной энергии, что означает, что вы не получите полную кредитную карту за солнечную электроэнергию, которую вы отправите обратно в сеть. Если вы живете в Калифорнии, чистый счетчик 2.0 означает, что новые домовладельцы, использующие солнечную энергию, будут зарегистрированы по тарифам времени использования вместе с их коммунальными предприятиями. В результате кредит, который вы получаете за солнечную электроэнергию, будет варьироваться в зависимости от времени суток — электроэнергия, отправляемая обратно в сеть в часы пик, обычно приводит к более высокой стоимости кредитов.В обоих случаях вы можете получить выгоду от хранения избыточной солнечной энергии дома, даже если вы все еще подключены к сети.

Однако в случае, если у вас есть доступ к сетевым счетчикам коммунальных услуг, установка гибридной солнечной системы все еще может иметь большой смысл в попытке максимизировать цены на электроэнергию в непиковые часы. Таким образом, когда ваши солнечные панели перегружаются, вы можете хранить их в массиве хранения или в сети, в зависимости от контекста пикового ценообразования. Тогда вы можете использовать сеть только тогда, когда цены ниже средних по рынку в непиковое время.Например, в теплые летние месяцы, когда производство панелей велико, но потребление энергии в домашних хозяйствах растет, вы можете сохранить все дополнительное производство панелей в своих батареях, чтобы меньше зависеть от энергосистемы в то время, когда цены на энергию растут.

Помимо упрощения управления производством солнечной электроэнергии и ее использования в домашних условиях, солнечные батареи могут обеспечить несколько часов резервного питания в случае отключения электроэнергии. Если вы уже устанавливаете солнечную фотоэлектрическую систему, установка батареи может быть более рентабельной в долгосрочной перспективе, чем резервный генератор на дизельном топливе.

Хотя большинство домовладельцев не могут полностью отключиться от сети с помощью резервной солнечной батареи, солнечные панели по-прежнему являются значительным вложением средств, а технологии хранения становятся дешевле с каждым годом. Даже если вы не вкладываете средства в накопление энергии сейчас, вы можете попросить установщика солнечной энергии подготовить вашу систему к «хранению», чтобы через несколько лет вы могли легко установить резервную солнечную батарею.

Три совета для покупателей солнечных батарей

1. Домовладельцы, которые получают несколько предложений, экономят 10% или больше

Как и в случае любой крупной покупки билетов, покупка установки солнечной панели требует большого количества исследований и рассмотрения, включая тщательный анализ компании в вашем районе. В недавнем отчете Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) Министерства энергетики США рекомендуется, чтобы потребители сравнивали как можно больше вариантов солнечной энергии, чтобы не платить завышенные цены, предлагаемые крупными установщиками в солнечной отрасли.

Чтобы найти более мелких подрядчиков, которые обычно предлагают более низкие цены, вам потребуется сеть установщиков, например EnergySage. Вы можете получить бесплатные предложения от проверенных установщиков, проживающих в вашем регионе, когда зарегистрируете свою собственность на нашем рынке солнечных батарей — домовладельцы, получившие 3 или более предложений, могут рассчитывать сэкономить от 5000 до 10000 долларов на установке солнечных панелей.

2. Крупнейшие установщики обычно не предлагают лучшую цену

Мантра «больше — не всегда лучше» — одна из основных причин, по которой мы настоятельно рекомендуем домовладельцам рассмотреть все варианты использования солнечной энергии, а не только бренды, достаточно крупные, чтобы платить за самую рекламу. Недавний отчет правительства США показал, что крупные установщики на 2000-5000 долларов дороже, чем мелкие солнечные компании . Если у вас есть предложения от некоторых крупных установщиков солнечной энергии, обязательно сравните эти предложения с предложениями местных установщиков, чтобы убедиться, что вы не переплачиваете за солнечную батарею.

3. Не менее важно сравнивать все варианты оборудования.

Специалисты по установке в национальном масштабе не просто предлагают более высокие цены — у них также, как правило, меньше вариантов солнечного оборудования, что может существенно повлиять на производство электроэнергии в вашей системе. Собирая разнообразные предложения по солнечной энергии, вы можете сравнить затраты и экономию на основе различных пакетов оборудования, доступных вам.

При поиске лучших солнечных панелей на рынке следует учитывать несколько факторов.Хотя одни панели будут иметь более высокий рейтинг эффективности, чем другие, инвестирование в самое современное солнечное оборудование не всегда приводит к более высокой экономии. Единственный способ найти «золотую середину» для вашей собственности — это оценить расценки с различным оборудованием и предложениями финансирования.

Для любого домовладельца, только начинающего покупать солнечную батарею и желающего получить приблизительную оценку установки, можно попробовать наш солнечный калькулятор, который предлагает предварительную стоимость и оценку долгосрочной экономии в зависимости от вашего местоположения и типа крыши.Для тех, кто хочет получить расценки от местных подрядчиков сегодня, посетите нашу платформу сравнения расценок.

---

Этот пост был первоначально опубликован в «Новостях Матери-Земли».

Узнайте, как сделать автомобиль на солнечной энергии дома

Урок по науке о солнечной энергии

Солнце: лучший источник энергии

Каждое утро встает солнце, принося свет и тепло земле, а каждый вечер оно заходит. Это кажется настолько обычным, что мы редко задумываемся об этом ярком объекте в небе.Но без него мы бы не существовали!

Глубоко в ядре нашей местной звезды атомы водорода вступают в реакцию ядерного синтеза, производя огромное количество энергии, которая течет во всех направлениях со скоростью света (это ошеломляющая скорость более 186 000 миль в секунду). Всего за восемь минут эта энергия перемещается на Землю на 93 миллиона миль.

Мы используем много разных форм энергии здесь, на Земле, но вот в чем дело: почти все они происходят от Солнца, а не только от света и тепловой (тепловой) энергии!

Закон сохранения энергии гласит, что энергия не может быть создана или уничтожена, но может изменять свою форму.Вот что происходит с солнечной энергией — она ​​принимает множество различных форм:

• Растения преобразуют световую энергию солнца в химическую энергию (пищу) в процессе фотосинтеза. Животные едят растения и используют одну и ту же химическую энергию для всей своей деятельности.
• Тепловая энергия солнца вызывает изменение погодных условий, в результате чего возникает ветер. Затем ветряные турбины преобразуют энергию ветра в электрическую.
• Гидроэлектроэнергия — это электрическая энергия, производимая движущейся водой, и вода течет, потому что тепловая энергия солнца вызывает испарение, которое поддерживает движение воды в круговороте воды.
• В настоящее время большая часть человеческой деятельности использует энергию ископаемых видов топлива, таких как уголь, нефть и природный газ. Эти источники энергии создаются в течение очень долгих периодов времени из разложившегося и окаменевшего живого вещества (животных и растений), а энергия в этом живом веществе изначально поступала от Солнца посредством фотосинтеза.

Солнце за один час посылает на Землю больше энергии, чем нужно всей планете за год. Представьте себе, если бы мы могли напрямую улавливать эту энергию и преобразовывать ее в форму, которая могла бы питать наши города, дома и автомобили!

Многие ученые во всем мире исследуют, как мы можем улучшить использование солнечной энергии.Один из способов — использовать солнечные тепловые панели для сбора тепловой энергии для нагрева воздуха и воды.

Другой способ — использовать фотоэлектрические (PV) элементы, также называемые солнечными элементами, для преобразования солнечного света непосредственно в электричество. («Фотоэлектрические» по сути означает «световое электричество».)

В фотоэлементах

используется такой материал, как кремний, для поглощения энергии солнечного света. Энергия солнечного света заставляет часть электронов оторваться от атомов кремния в ячейке.

Из-за того, как устроен солнечный элемент, эти свободные электроны перемещаются к одной стороне элемента, создавая отрицательный заряд и оставляя положительный заряд на другой стороне.

Когда элемент подключен к цепи с проводами, электроны будут течь по проводам от отрицательной стороны к положительной, как батарея. Этот поток электронов представляет собой электричество, и он питает нагрузку (лампочку, автомобильный двигатель и т. Д.), Которую вы подключаете к его пути.

Сегодня

фотоэлементов по-прежнему способны улавливать лишь небольшую часть солнечной энергии, поэтому их необходимы акры, чтобы собирать достаточно света для производства электроэнергии в больших масштабах.

Необходимо проделать еще большую научную работу, чтобы сделать их более эффективными и занимать меньше места.Несмотря на проблемы, солнечные панели используются для питания многих вещей, таких как знаки аварийной остановки, школьные переходные огни и многое другое.

Многие люди также могут обеспечивать электроэнергией свои дома, устанавливая солнечные панели на крыше, и это станет только легче, поскольку технологии будут продолжать развиваться.

Обеспечьте питание ваших аккумуляторных инструментов на рабочем месте с помощью этой самодельной солнечной зарядной станции

Главное — отказаться от инвертора и получить питание напрямую от 12-вольтовых батарей.

Зарядные станции на солнечных батареях для строительных площадок давно назрела.Одна из причин, по которой они не усеивают полки вашего местного коробочного магазина, заключается в том, что инструменты имеют разные батареи и обычно оснащены собственными адаптерами питания для перехода от кондиционера к встроенной батарее постоянного тока в инструменте. И, как вы скоро узнаете от инженера Джеффа Яго, «для питания 120-вольтовых электроинструментов переменного тока требуется инвертор на 1500–3000 ватт и очень тяжелая аккумуляторная батарея». Другими словами, это просто непрактично. Что практично? В этой замечательной статье, перепечатанной с разрешения Backwoods Home Magazine, вы скоро узнаете.—Редактор

Этап 1. Стандартизация беспроводных инструментов

ЕСЛИ ВЫ ПЛАНИРУЕТЕ ЖИТЬ ОТ СЕТИ, или строите что-то в удаленном районе без электроснабжения, я уверен, что вы планируете использовать генератор. Хотя у меня также есть генераторы, я нахожу их темпераментными, шумными, и я ненавижу тащить топливо по горной тропе, когда мне нужно привести в действие строительные инструменты. Чтобы избавиться от традиционного генератора на стройплощадке, я нашел удивительный выбор высококачественных электроинструментов, которые работают от аккумуляторных батарей.Кроме того, если вы сделаете стандартизацию на одну и ту же марку и напряжение, одни и те же аккумуляторные блоки будут взаимозаменяемы с широким спектром мотопил, дрелей, переносных фонарей и даже радиоприемников. Наличие запасного аккумуляторного блока на зарядке также позволяет быстро заменить аккумулятор и продолжить работу инструмента, не дожидаясь ожидания.

Когда я впервые начал покупать инструменты с батарейным питанием, я решил стандартизировать DeWALT, но есть несколько других хороших брендов аккумуляторных инструментов, которые предлагают такую ​​же взаимозаменяемость аккумуляторных блоков в нескольких инструментах.Удивительно, что вы можете построить с помощью всего нескольких инструментов с батарейным питанием, и полный набор незаменим, если вы живете вне сети или строите удаленное убежище.

Большинство производителей промышленных инструментов с батарейным питанием и никель-кадмиевыми (NiCad) аккумуляторными блоками увеличили свое напряжение с 12 до 18 вольт, чтобы увеличить мощность инструмента и продлить время работы. Некоторые производители инструментов с батарейным питанием переходят на литий-ионные (Li-ion) батареи, которые позволяют изготавливать более компактные и легкие портативные инструменты из-за более высокой плотности энергии этой новой аккумуляторной технологии.Хотя зарядное устройство DeWALT, которое я использовал для этой статьи, может заряжать как никель-кадмиевые, так и никель-металлгидридные аккумуляторы, а также более новую технологию литий-ионных аккумуляторов, вам все же следует стандартизировать один тип, чтобы убедиться, что все ваши аккумуляторные блоки могут использовать одно и то же зарядное устройство.

Этап 2: Покупка автомобильных зарядных устройств, а не инверторов

Для крупных проектов в области солнечной энергетики я твердо верю в использование высококачественных инверторов постоянного тока в переменный, которые позволяют использовать стандартные 120-вольтовые приборы переменного тока и электроинструменты. Инверторы становятся намного более надежными и менее дорогими, что позволяет использовать существующую домашнюю проводку вместо того, чтобы перекладывать все на постоянный ток.Однако для питания 120-вольтовых электроинструментов переменного тока требуется инвертор мощностью от 1500 до 3000 ватт и очень тяжелый аккумуляторный блок. Некоторые небольшие инверторы стоимостью менее 50 долларов теперь доступны для питания ваших портативных компьютеров и видеоустройств в автомобиле или грузовике.

К сожалению, многие из этих недорогих инверторов не генерируют такую ​​же форму волны, как электросеть, что может вызвать проблемы с более чувствительными электронными устройствами, которые вы хотите запитать. Верно также и то, что многие зарядные устройства для подзарядки электроинструментов будут иметь очень низкую производительность зарядки при подключении к недорогому инвертору переменного тока на 120 вольт с модифицированной волной.Большинство этих недорогих инверторов также имеют низкую эффективность преобразования мощности и могут быстро разрядить аккумулятор вашего автомобиля или грузовика, если двигатель выключен при питании любого 120-вольтового устройства переменного тока.

Однако я был приятно удивлен, обнаружив, что большинство производителей строительных инструментов с батарейным питанием теперь предлагают версию своих зарядных устройств для электроинструментов в виде портативной модели на 12 В постоянного тока, обычно называемой «автомобильным зарядным устройством». Хотя их труднее найти и они немного дороги — от 65 до 95 долларов, эти зарядные устройства постоянного тока в постоянный ток обеспечивают возможность подзарядки ваших инструментов с батарейным питанием от 12 до 24 В от 12-вольтовой батареи без инвертора или генератора.Вот несколько примеров от Bosch и DeWalt.

Использование портативного источника питания 12 В без инвертора переменного тока дает множество преимуществ. Это не только сделает всю проводку проще и безопаснее, чем подключение к сети переменного тока 120 В, но и обеспечит более эффективное питание устройств постоянного тока на 12 В напрямую от 12-вольтовой батареи.

Это может быть реальным преимуществом, если ваш строительный проект или место для отдыха на выходных расположены в районе, где транспортировка топлива для генератора и оборудования вверх по горной тропе представляет собой серьезное усилие.Хотя этот проект был предназначен в первую очередь для питания инструментов на удаленной рабочей площадке, вы также можете использовать эту портативную солнечную систему питания во время отключения электроэнергии или в походе, чтобы подзарядить свой мобильный телефон или подключить портативный компьютер, поскольку большинство этих устройств включают зарядку. адаптеры для подключения к вспомогательной автомобильной розетке постоянного тока 12 В.

Этап 3. Построение системы

Я разработал этот проект так, чтобы потребовалось минимальное количество деталей и очень мало проводных соединений.Я выбрал стандартную батарею Group 31 RV / Marine, которая рассчитана на несколько циклов глубокой зарядки / разрядки, но при этом имеет разумную цену. Я также нашел недорогой пластиковый батарейный отсек, линейный предохранитель постоянного тока на 10 ампер и гнездо для прикуривателя (вот тот, со встроенными клеммами аккумулятора и встроенным предохранителем). Я решил использовать этот тип розетки для этого проекта, поскольку многие портативные инструменты и электронные устройства имеют зарядные адаптеры, которые подходят для этого типа розетки постоянного тока на 12 Вольт.Как показано на фотографии, я установил гнездо прикуривателя в крышке коробки и подключил его через предохранитель к батарее, используя стандартный медный провод №10 и обжав кольцевые клеммы. Центральная стойка гнезда прикуривателя всегда соединена с плюсом батареи (+), а внешняя оболочка всегда соединена с минусом батареи (-).

Солнечный модуль Solar-Tech на 85 Вт, который я выбрал для этого проекта, включает полноразмерную распределительную коробку, установленную на задней панели. (Обратите внимание, у нас возникли проблемы с поиском модели с прикрепленной распределительной коробкой, поэтому вам, возможно, придется импровизировать при установке контроллера заряда.Один из вариантов — установить его внутри аккумуляторного отсека и приобрести кабель, заканчивающийся штыревым и гнездовым разъемами MC4 (типично для большинства солнечных панелей). Подключите оголенный конец кабеля непосредственно к контроллеру заряда, и вы можете использовать короткий двухжильный кабель с кольцевыми наконечниками для быстрого подключения и отключения от клемм аккумулятора с помощью барашковых гаек. Это также позволяет быстро отключиться от панели рядом с панелью. — Редактор)

Также убедитесь, что солнечный модуль рекламируется с номинальным зарядным напряжением 12 В (пиковое 17 В), поскольку производители увеличивают физический размер и мощность своих модулей, поэтому требуется меньше модулей и проводных соединений для той же общей мощности массива.Однако этот увеличенный размер модуля также требует увеличения номинального напряжения до 24 вольт (пиковое значение 35 вольт), чтобы сохранить как можно меньший ток и сечение проводов, а это слишком много для прямой зарядки 12-вольтовой батареи. Несмотря на то, что доступны контроллеры заряда солнечных батарей, позволяющие обеспечить несоответствие между напряжением солнечной батареи и напряжением батареи, чтобы вы могли использовать солнечный модуль с более высоким напряжением, эти солнечные контроллеры, как правило, имеют гораздо более высокую стоимость и слишком велики для использования в этой очень простой переносной солнечной батарее. Система зарядки.

Я купил контроллер заряда Morningstar SunKeeper-12, который предназначен для установки в стандартное ½-дюймовое заглушенное отверстие в распределительной коробке солнечного модуля и подходит для установки в погодных условиях. Вы можете найти контроллер заряда солнечной батареи на распределительной коробке, прикрепленной к задней части солнечного модуля, если вы можете найти контроллер с кабелепроводом, (или следуйте инструкциям MC4, подробно описанным выше).

Этап 4. Оценка потребностей в электроэнергии

Каждый цикл зарядки инструмента потребляет в среднем 7 ампер-часов емкости аккумулятора (скорость зарядки 7 ампер за 1 час).Батарея Group 31 RV / Marine, используемая для этого проекта, имеет зарядную емкость от 100 до 115 ампер-часов, в зависимости от цены и марки. Чтобы избежать разряда этой батареи ниже 50% (что поможет увеличить срок ее службы), у нас будет примерно 50 ампер-часов полезной емкости заряда. Это равняется семи перезарядкам аккумуляторного инструмента (50 ампер-час / 7 ампер-час) до того, как потребуется перезарядка аккумулятора жилого дома / морского судна. Конечно, фактическое количество перезарядок инструмента будет зависеть от температуры окружающей среды, возраста батареи и глубины разряда батареи инструмента.

По нашим оценкам, этой солнечной батарее Группы 31 потребуется 50 ампер-часов солнечной зарядки, чтобы заменить то, что отняла зарядка аккумуляторного инструмента. Предполагая, что у нас в среднем пять часов полного солнечного света в день, для этого потребуется солнечный модуль, способный обеспечить выходную мощность 5 ампер, чтобы полностью зарядить батарею такого размера за два дня. (50 ампер-часов / 5 ампер = 10 часов).

Типичный 85-ваттный солнечный модуль, предназначенный для зарядки 12-вольтовых батарей, обычно имеет пиковую мощность 5,1 А, поэтому я выбрал модуль на 85 Вт.Этот модуль меньшей мощности также довольно легко переносить одним человеком, но при этом достаточно большой, чтобы обеспечивать разумное количество солнечной энергии. Ваш солнечный модуль может быть больше или меньше моего 85-ваттного модуля, что сократит или увеличит количество дней, необходимых для полной зарядки батареи RV / Marine.

Я также пропустил рассмотрение солнечной энергии и эффективности зарядки, чтобы упростить расчет в нашем примере. Я также предполагал, что весь день чистое голубое небо, отсутствие затенения модулей и правильная ориентация модуля на солнце.Если принять во внимание эти факторы, вы, скорее всего, преобразуете только около 70% номинальной мощности любого солнечного модуля, указанной на паспортной табличке, в полезную зарядку аккумулятора. Не удивляйтесь, если на самом деле полная перезарядка выбранной батареи займет немного больше времени.

Этап 5. Приступим к работе

Кажется, действительно полезно построить что-то автономное в удаленном районе с удобством трудосберегающих электроинструментов без необходимости иметь дело с шумным генератором.Также неплохо иметь портативную систему зарядки от солнечных батарей вместо того, чтобы поддерживать грузовик в рабочем состоянии при использовании преобразователя постоянного тока в переменный для питания ваших инструментов и зарядных устройств. Когда не требуется подзарядка электроинструментов на стройплощадке, эту портативную систему зарядки от солнечных батарей можно использовать в кемпинге или во время аварийных отключений электроэнергии. Этот солнечный модуль со встроенным солнечным контроллером заряда можно использовать даже для подзарядки аккумуляторов вашего автофургона во время сухого кемпинга.

Источники

Хотя большинство крупных производителей ручных инструментов с батарейным питанием предлагают автомобильные зарядные устройства, их нелегко найти в ближайшем розничном магазине.Если вы не можете найти их на месте, есть несколько Интернет-сайтов, на которых продаются автомобильные зарядные устройства. Закажите зарядное устройство, соответствующее вашей марке аккумуляторных инструментов, и убедитесь, что зарядное устройство соответствует напряжению и химическому составу ваших аккумуляторных блоков.

DeWalt # DC9319 Автомобильное зарядное устройство от 7,2 до 18 В:

Makita # DC18SE 18-вольтное / литий-ионное автомобильное зарядное устройство:

Bosch # BC006 Автомобильное зарядное устройство от 7,2 до 24 В:

Milwaukee # M12, 12-вольтовое литий-ионное настенное и автомобильное зарядное устройство:
Milwaukee # M18 18-вольтное литий-ионное настенное и автомобильное зарядное устройство: это одно из немногих, которое также является зарядным устройством для кондиционера, поэтому оно вдвое лучше -ценить.

Двойное автомобильное зарядное устройство Ryobi One + 18 В:

Об авторе: Джефф Яго — лицензированный профессиональный инженер и сертифицированный энергетический менеджер с более чем 30-летним опытом работы в области энергосбережения. Он имеет обширный опыт в области солнечной энергетики и готовности к чрезвычайным ситуациям, а также является автором множества статей и текстов. Его веб-сайт: www.offgridprepper.com .

Почему Америка больше не производит солнечные панели

Каждую неделю наш ведущий климатический репортер представляет вам важные идеи, экспертный анализ и важные рекомендации, которые помогут вам процветать на меняющейся планете. Зарегистрируйтесь, чтобы получить T he Weekly Planet , наш путеводитель по жизни в условиях изменения климата в вашем почтовом ящике.

---

Сегодня вы не узнали бы этого, но кремниевый фотоэлектрический солнечный элемент — стандартная черно-медная солнечная панель, которую вы можете найти на крышах пригородов и солнечных фермах — родился и вырос в Америке.

Здесь была изобретена технология. В 1954 году три американских инженера из Bell Labs обнаружили, что электроны свободно проходят через кремниевые пластины, когда они подвергаются воздействию солнечного света.

Он был размещен здесь. В 1958 году ВМС США прикрепили солнечные панели к Vanguard 1, второму американскому спутнику в космосе.

И какое-то время его даже делали здесь. В 1960-х и 1970-х годах американские компании доминировали на мировом рынке солнечной энергии и зарегистрировали большинство патентов на солнечную энергию. Согласно одному исследованию, еще в 1978 году американские фирмы контролировали 95 процентов мирового рынка солнечной энергии.

Ключевая фраза — «на время». Солнечные панели больше не производятся в Соединенных Штатах, хотя рынок для них больше, чем когда-либо.Начиная с 80-х годов прошлого века лидерство в отрасли перешло к Японии, а затем к Китаю. Сегодня только один из 10 крупнейших производителей солнечных батарей в мире — американец.

В течение последних нескольких десятилетий подобные истории — об изобретениях, глобализации и деиндустриализации — были частью фонового шума американской экономики. В последнее время, похоже, политики хотят что-то с этим сделать. На прошлой неделе сильное и двухпартийное (!) Большинство в Сенате приняло закон, направленный на сохранение «технологической конкурентоспособности» Америки по отношению к Китаю.В течение следующих нескольких лет он потратит более 100 миллиардов долларов на фундаментальные исследования и разработки.

В рамках своего предложения по инфраструктуре Джо Байден попросил Конгресс выделить 35 миллиардов долларов на НИОКР в области чистой энергии. Наблюдатели слева назвали эту цифру жалко маленькой, отметив, что она примерно равна тому, что американцы тратят на корм для домашних животных каждый год.

Сочувствую их опасениям. Но я пишу об этих предложениях, потому что у меня с ними более серьезная проблема: Я не уверен, что НИОКР являются ответом на наши проблемы .Или, по крайней мере, я не уверен, что — тот вид НИОКР, который Конгресс хочет санкционировать, — это ответ на наши проблемы.

Давайте вернемся. Под НИОКР обычно понимаются расходы на исследования, которые не имеют очевидного или непосредственного рыночного применения. США занимают лидирующие позиции в мире по расходам на НИОКР на протяжении десятилетий, хотя Китай занимает второе место и постепенно набирает обороты. Исследования и разработки могут показаться необъяснимо скучной темой, сродни спорам о медицинских данных или разрешениях на выдачу грантов, но они вращаются вокруг некоторых из самых глубоких — и безответных — вопросов индустриальной цивилизации: почему одни технологии развиваются вместо других? Почему одни страны становятся богаче быстрее других? Как мы можем как можно быстрее материально улучшить жизнь людей и может ли правительство сделать что-нибудь, чтобы помочь? Прежде всего, откуда берется экономический рост? Это то, из-за чего мы спорим, когда спорим о НИОКР.

Вот почему я считаю, что история солнечной энергетики так важна. (Следующий отчет является результатом моего чтения и разговора с Максом Джернеком, исследователем из Стокгольмской школы экономики, который задокументировал историю солнечной энергии в США и Японии.)

В конце 1970-х годов не было очевидно, что Американская солнечная промышленность оказалась в опасности. Президент Джимми Картер и Конгресс только что учредили Министерство энергетики, которое пообещало разрабатывать новые энергетические технологии с той же серьезностью, что и США.С. занимается разработкой новых военных технологий. Солнечные инженеры видели светлое будущее. Но затем американскую экономику потрясла серия изменений. Федеральная резервная система подняла процентные ставки до рекордно высоких уровней, что затруднило получение американцами автокредитов, в то же время укрепив доллар по отношению к другим валютам, что затруднило американским экспортерам продажу товаров за границу. Президенты Картер и Рональд Рейган ослабили правила против «рейдерства», позволив трейдерам с Уолл-стрит принуждать компании закрывать или выделять часть своего бизнеса.После 1980 года Рейган также ослабил федеральные экологические правила, ликвидировав новое министерство энергетики, устранив поддержку альтернативных источников энергии, таких как солнечная энергия.

Американские производители уже пытались конкурировать с импортом из Восточной Азии. Теперь они провалились. Пуск отключен; специалисты ушли из отрасли. Корпоративные рейдеры вынудили нефтяные компании, такие как Exxon, продать или закрыть свои небольшие подразделения по исследованиям и разработкам в области солнечной энергии. Доля рынка Соединенных Штатов, которая когда-то производила из солнечных панелей в мире, резко сократилась.В 1990 году компании США производили 32 процента солнечных панелей во всем мире; к 2005 году они составляли всего девять процентов.

Япония извлекла выгоду из этого внезапного отречения. В 1980-х годах японские, немецкие и тайваньские фирмы купили патенты и подразделения, проданные американскими фирмами. В то время как в Японии не было солнечной индустрии, о которой можно было бы говорить в 1980 году, к 2005 году она производила почти половину мировых солнечных панелей.

Это может показаться классической сказкой, которую Конгресс надеется предотвратить. И все же НИОКР не имели почти ничего общего с крахом США .С. солнечная промышленность. С 1980 по 2001 год Соединенные Штаты превосходили Японию по солнечным исследованиям и разработкам каждый год, кроме одного. Позвольте мне повторить: США превзошли Японию по НИОКР каждый год, кроме одного. Он все равно потерял технологические рубежи.

Проблема не была в том — и не сейчас — в том, что Америка не тратит средства на НИОКР. Это был набор предположений, которыми руководствовались Америка в отношении развития высоких технологий.

Американская система в 1980-х годах и сегодня предназначена для проведения фундаментальных научных исследований — исследований без непосредственного очевидного применения.В США в начале 80-х большинство компаний, работающих в сфере солнечной энергетики, готовились к предсказуемым массовым рынкам будущего: крышам жилых домов и сетевым солнечным фермам. Обе модели требовали, чтобы солнечные панели стали значительно дешевле и эффективнее, чем они были в то время: иными словами, они требовали НИОКР.

Но промышленная политика Японии, проводимая мощным Министерством международной торговли и промышленности, была сосредоточена на немедленном поиске коммерческого применения технологий.Он также обеспечивал постоянное поддерживающее финансирование компаниям, которые хотели вкладывать средства в поиск приложений. Таким образом, японские компании были вынуждены как можно скорее включить солнечные панели в свою продукцию. В течение нескольких лет они нашли первое крупное коммерческое применение солнечных панелей, поместив их в карманные калькуляторы, наручные часы и другую бытовую электронику. Поскольку эти устройства не требовали большого количества электроэнергии, они хорошо обслуживались солнечными батареями , поскольку они существовали в 1980-х годах, а не тем, какими, по мнению исследований и разработок, они теоретически могли стать в будущем.

И готовность Японии поставлять быстро и несовершенно в конечном итоге помогла ей разработать солнечную батарею для коммунальных предприятий. По мере того, как японские фирмы массово производили больше солнечных панелей, у них это получалось лучше. Они научились делать это дешево. Это «обучение на собственном опыте» в конечном итоге снизило стоимость солнечных элементов больше, чем когда-либо удавалось американским теоретическим исследованиям и разработкам. Совсем недавно китайские фирмы подражали этой методике, чтобы съесть долю Японии в мировой солнечной индустрии, сказал мне Грег Немет, профессор государственной политики в Университете Висконсина и автор книги Как солнечная энергия стала дешевой , .

Немного уменьшите масштаб, и вы увидите более глубокую проблему в том, как американцы думают о технологиях. Мы склонны, возможно, парадоксально, чрезмерно интеллектуализировать ее. Вот пример: вы, вероятно, жили с протекающим краном в своем доме в какой-то момент, раковиной или душем, в которых вам нужно было повернуть ручку холодной воды как раз нужную , чтобы фактически перекрыть поток воды. Как вы научились вращать ручку правильным образом — вы нашли и прочитали университетский учебник по продвинутым исследованиям протекающих кранов, или вы просто возились с ручкой, пока не узнали, как заставить ее работать? Если бы вам пришлось записать инструкции по повороту ручки, чтобы она не протекала, вы бы смогли это сделать?

Предотвращение утечки крана — это пример того, что антропологи называют неявным знанием, информацией, которая хранится в человеческом сознании и которую трудно объяснить.Высокие технологии требуют гораздо большего объема неявных знаний, чем обычно допускает американская система. Понимание того, как массово производить автомобиль или солнечную панель, не хранится в книге или патентной заявке; он существует в мозгах и телах рабочих, мастеров и инженеров на конвейере. Вот почему — это место , где инженеры, дизайнеры и рабочие собираются вместе — будь то в Детройте, Кремниевой долине или Шэньчжэне — всегда были источником прогресса.

Американская система НИОКР предназначена для исправления предполагаемого провала свободного рынка, когда ни у одной корпорации нет стимула финансировать науку ради науки.Безусловно, этот подход принес успех, особенно в медицине: вакцины против мРНК COVID-19 основывались на годах неблагодарных «чистых» исследований и разработок. Тем не менее, как пишет ученый из Института Нисканена Сэмюэл Хаммонд, это различие — между чистой и прикладной наукой — иллюзорно. Исследования и разработки полезны, но в конечном итоге только организация, внедряющая технологии в массовом масштабе, действительно может продвинуться вперед в технологическом плане. Нам не нужно, чтобы государство финансировало только науку; нам нужно, чтобы правительство поддерживало процветающий промышленный сектор и стимулировало компании к внедрению новой технологии , как это делает правительство Японии.

Администрация Байдена, похоже, помнит о некоторых проблемах, связанных с инвестированием только в «чистые» НИОКР. Американский план занятости предлагает потратить 20 миллиардов долларов на новые «региональные инновационные центры», которые объединят государственные и частные инвестиции для ускорения развития различных энергетических технологий. Он также направлен на создание 10 новых «новаторских предприятий», крупномасштабных демонстрационных проектов, которые будут работать над некоторыми из наиболее сложных прикладных задач обезуглероживания, такими как производство стали и бетона с нулевым содержанием углерода.Я думаю, это более многообещающе, чем тратить больше денег на исследования и разработки как таковые.

Решение проблемы изменения климата требует от нас правильного выполнения НИОКР . Сегодня на Соединенные Штаты приходится 11 процентов ежегодных глобальных выбросов парниковых газов . Его доля снизилась с 1990-х годов и будет сокращаться. Тем не менее, независимо от его доли в глобальном загрязнении углеродом, он остается мировой научно-исследовательской лабораторией и ее крупнейшим и самым богатым потребительским рынком. Один из лучших способов, которым СШАможет служить миру — это разработка технологий здесь , которые делают декарбонизацию дешевой и легкой, а затем экспортировать их за границу. Но для того, чтобы выполнить эту роль, ему придется инвестировать в реальные технологии: поток патентов от университетских исследователей не спасет мир. Могут работать вместе инженеры, рабочие и ученые.

---

Еще одна короткая мысль обо всем этом: Я понимаю, что было бы глупо сказать, что солнечные панели — это американская технология .Как наука и техника могут иметь национальность, если они являются достоянием человечества? (Джонас Солк, изобретатель вакцины от полиомиелита, когда его спросили, кому принадлежит патент на его формулу: «Могли бы вы запатентовать солнце?») Но описание солнечных батарей как «американские» не означает, что только американцы имеют право на используйте или сделайте их. Следует отметить, во-первых, что технологии разрабатываются в определенных местах, конкретными людьми. Мы должны сосредоточиться на том, какие места больше всего способствуют продвижению хорошего технологического прогресса.Во-вторых, это намек на реальность, которую пандемия сделала неизбежной: большой, богатый и промышленно развитый рынок, такой как Соединенные Штаты (или Европейский Союз), должен иметь возможность производить достаточно товаров для себя в чрезвычайной ситуации. Например, то, что США не смогли производить свои собственные маски для лица в прошлом году, было абсурдным. Конечно, ни одна страна не должна специализироваться на производстве каждого продукта, но на данный момент страны являются основными единицами глобальной экономической системы, и они должны иметь возможность обеспечивать своих жителей высокотехнологичными предметами первой необходимости в чрезвычайной ситуации.

---

Спасибо за чтение. Подпишитесь, чтобы получать The Weekly Planet в своем почтовом ящике.

Легкость установки солнечных батарей своими руками

Многие отрасли, занимающиеся установкой солнечных батарей, сообщили об убытках в солнечные установки, в том числе нынешний лидер SolarCity. Это вызвало только незначительное беспокойство в солнечной отрасли из-за того, что в то время как солнечные установки уменьшились с точки зрения компании, жилые установки продолжал расти год за годом.Это дает сильный сигнал о том, что многие люди движутся в сторону инсталляций своими руками. Это изменение связано со многими отраслевые изменения технологий от стеллажей до солнечных панелей, которые сделали Процесс физической установки проще для владельцев дома и бизнеса. Сделай сам установки могут сэкономить домовладельцу при запуске затрат и увеличить период окупаемости. Для тех, кому интересно доделать их собственные системы, ознакомьтесь с нашим списком ведущих производителей, которые положительные изменения в процессе DIY.

Стеллажи

Компания IronRidge внесла два основных изменения в свои стеллажи компоненты, серии UFO и Flashfoot 2; оба из которых уменьшают число компонентов, необходимых для завершения стеллажной системы. Серия НЛО специально имеет встроенное заземление, что делает систему более безопасной и более энергоемкой. эффективный. В то время как серия Flashfoot 2 использует новую технологию для обеспечения полной ограждение места сверления для предотвращения попадания воды течь в месте крепления.Также он был первым, кто прошел промышленные предприятия в самых суровых погодных условиях и прошли испытания с честью.

Микроинверторы

Популярность микроинверторов особенно растет за последние пять лет. Малогабаритные инверторы устанавливаются либо на задней панели. каждой из солнечных панелей в вашем массиве или каждые две. Инверторы установлен с магистральными кабелями, специально разработанными для системы, от их соответствующих компаний и может сэкономить много времени и энергии в системе Подбор размеров и комплектация электросхем.Микроинверторы также могут сэкономить время и деньги на будущие расширения системы в связи с процессом их установки, и обычно имеют более длительный гарантийный срок, чем у ведущих струнных инверторов. В ведущим производителем микроинверторов является Enphase Energy, которая производит оба однопанельные и двухпанельные микроинверторы, в то время как APsystems производит только двойные панельные микроинверторы.

Батареи

Поскольку первая литий-ионная батарея Tesla провалилась, многие владельцы домов и предприятий были разочарованы, когда не могли достать руки на одной или нескольких батареях.Однако их высокие цели были достигнуты. многие из них работают в солнечной отрасли и вдохновили такие компании, как Enphase Energy и LG Chem, на создание собственных литий-ионных аккумуляторов. Аккумуляторные батареи обеспечивают достаточно энергия в одной батарее с более длительным сроком службы, чем текущий с несколькими батареями AGM, залитые или герметичные гелевые батареи, и с дополнительным преимуществом практически никакого обслуживания. Система с одним аккумулятором занимает у домовладельцев один шаг вперед в полной энергетической независимости с минимальным планированием или пространством необходимо для поддержания системы.

Панели солнечных батарей

Canadian Solar, SolarWorld, Hanwha QCells и Trina Solar все сделали большие шаги в обеспечении того, чтобы домовладельцы из всех климатических и в условиях окружающей среды панели могут иметь высокую эффективность даже при низкой освещенности условия. Новаторская технология была впервые представлена ​​на рынке компании Canadian Solar и открыла новое окно возможностей для многих домашних и владельцы бизнеса в США. Кроме того, мы увидели отличный дело увеличения в области панелей высокой мощности.Панели повышенной мощности — это не только высокая, если не более высокая эффективность, но теперь с гораздо более низкой стоимостью панели и требуется меньше панелей для завершения системы.

Это лишь некоторые из новых технологий, которые рынок солнечной энергии, который помог владельцам дома и бизнеса в создании DIY инсталляции. SolarEdge недавно представила серию HD-волн, которая меньше и более эффективен, чем существующие на рынке струнные инверторы. С участием новые технологии, часто появляющиеся на рынке, более удобные для самостоятельной работы будет создана окружающая среда, что обеспечит снижение затрат на солнечную энергию, а общество может двигаться вперед к более возобновляемому будущему.

.