Calculamos e fabricamos painéis solares com as nossas próprias mãos. Painéis solares faça você mesmo

Viver no estilo “Orgânico”, uma ideia tão popular em últimos anos, pressupõe uma “relação” harmoniosa entre a pessoa e o meio ambiente. O obstáculo a qualquer abordagem ambiental é a utilização de minerais para produção de energia.

As emissões de substâncias tóxicas e dióxido de carbono na atmosfera liberadas durante a combustão de combustíveis fósseis estão gradualmente matando o planeta. Portanto, o conceito de “energia verde” que não agride ambiente, é a base básica de muitas novas tecnologias energéticas. Uma dessas áreas de obtenção de energia ecologicamente correta é a tecnologia de conversão da luz solar em eletricidade. Sim, exatamente, conversaremos sobre painéis solares e a possibilidade de instalação de sistemas autónomos de fornecimento de energia numa casa de campo.

Neste momento, as centrais industriais baseadas em painéis solares, utilizadas para o abastecimento completo de energia e calor de uma casa, custam pelo menos 15-20 mil dólares com uma vida útil garantida de cerca de 25 anos. O custo de qualquer sistema de hélio no recálculo da relação entre a vida útil garantida e os custos médios anuais de manutenção de serviços públicos casa de campo bastante elevado: em primeiro lugar, hoje o custo médio da energia solar é comparável à compra de recursos energéticos das redes centrais de energia e, em segundo lugar, são necessários investimentos de capital únicos para instalar o sistema.

Geralmente é comum separar os sistemas solares destinados ao fornecimento de calor e energia. No primeiro caso, a tecnologia é usada coletor solar, no segundo - o efeito fotoelétrico para geração de corrente elétrica em painéis solares. Queremos falar sobre a possibilidade de você mesmo fabricar painéis solares.

A tecnologia de montagem manual de um sistema de energia solar é bastante simples e acessível. Quase todos os russos podem montar sistemas de energia individuais com alta eficiência a custos relativamente baixos. É lucrativo, acessível e até elegante.

Selecionando células solares para um painel solar

Ao iniciar a fabricação de um sistema solar, é preciso atentar para que com a montagem individual não há necessidade de instalação única de um sistema totalmente funcional, podendo ser ampliado gradativamente. Se a primeira experiência foi bem-sucedida, faz sentido expandir a funcionalidade do sistema solar.

Em sua essência, uma bateria solar é um gerador que opera com base no efeito fotovoltaico e converte energia solar em energia elétrica. Quanta de luz atingindo uma pastilha de silício tira um elétron da última órbita atômica do silício. Este efeito cria um número suficiente de elétrons livres para formar um fluxo de corrente elétrica.

Antes de montar a bateria, é necessário decidir o tipo de conversor fotoelétrico, a saber: monocristalino, policristalino e amorfo. Para montar você mesmo uma bateria solar, escolha módulos solares monocristalinos e policristalinos disponíveis no mercado.

Acima: Módulos monocristalinos sem contatos soldados. Parte inferior: Módulos policristalinos com contatos soldados

Os painéis à base de silício policristalino apresentam uma eficiência bastante baixa (7-9%), mas esta desvantagem é compensada pelo fato de os policristais praticamente não reduzirem a potência em tempo nublado e nublado; a durabilidade garantida de tais elementos é de cerca de 10 anos. Painéis baseados em silício monocristalino têm uma eficiência de cerca de 13% e uma vida útil de cerca de 25 anos, mas esses elementos reduzem bastante a potência na ausência de luz solar direta. Os indicadores de eficiência dos cristais de silício de diferentes fabricantes podem variar significativamente. Com base na prática de operação de usinas solares em condições de campo, podemos afirmar que a vida útil dos módulos monocristalinos é superior a 30 anos, e dos módulos policristalinos - mais de 20 anos. Além disso, durante todo o período de operação, a perda de potência para células mono e policristalinas de silício não é superior a 10%, enquanto para baterias amorfas de película fina a potência diminui em 10-40% nos primeiros dois anos.

Células solares Evergreen com contatos em conjunto de 300 unidades.

No leilão do eBay você pode adquirir um kit de Células Solares para montar uma bateria solar de 36 e 72 células solares. Esses conjuntos também estão à venda na Rússia. Via de regra, para a automontagem de painéis solares são utilizados módulos solares do tipo B, ou seja, módulos rejeitados na produção industrial. Esses módulos não perdem suas características de desempenho e são muito mais baratos. Alguns fornecedores oferecem módulos solares em placa de fibra de vidro, o que implica alto nível estanqueidade dos elementos e, consequentemente, confiabilidade.

Desenvolvimento de um projeto de sistema de energia de hélio

O projeto de um futuro sistema solar depende em grande parte do método de instalação e instalação. Os painéis solares devem ser instalados em ângulo para garantir a luz solar direta em ângulos retos. O desempenho de um painel solar depende em grande parte da intensidade da energia luminosa, bem como do ângulo de incidência dos raios solares. A colocação da bateria solar em relação ao sol e o ângulo de inclinação dependem de localização geográfica sistema de hélio e época do ano.

De cima para baixo: Painéis solares monocristalinos (80 watts cada) na dacha são instalados quase verticalmente (inverno). Os painéis solares monocristalinos no país possuem ângulo menor (mola) Sistema mecânico de controle do ângulo da bateria solar.

Os sistemas solares industriais são frequentemente equipados com sensores que garantem o movimento rotacional do painel solar na direção do movimento dos raios solares, bem como espelhos concentradores solares. Em sistemas individuais, tais elementos complicam e aumentam significativamente o custo do sistema e, portanto, não são utilizados. Um sistema mecânico simples de controle do ângulo de inclinação pode ser usado. No inverno, os painéis solares devem ser instalados quase na vertical, o que também protege o painel do acúmulo de neve e do congelamento da estrutura.

Esquema de cálculo do ângulo de inclinação de um painel solar em função da época do ano

Painéis solares são instalados no lado ensolarado do edifício para fornecer a quantidade máxima de energia solar disponível durante o dia. Dependendo da sua localização geográfica e do nível do solstício, é calculado o ângulo da bateria mais adequado para a sua localização.

Se o projeto se tornar mais complexo, é possível criar um sistema de controle do ângulo de inclinação da bateria solar em função da época do ano e do ângulo de rotação do painel em função da hora do dia. A eficiência energética de tal sistema será maior.

Ao projetar um sistema solar que será instalado no telhado de uma casa, é necessário saber se a estrutura do telhado suporta o peso necessário. O desenvolvimento independente do projeto envolve o cálculo da carga do telhado levando em consideração o peso da cobertura de neve no inverno.

Selecionando o ângulo de inclinação estático ideal para um sistema solar de cobertura do tipo monocristalino

Para a fabricação de painéis solares, você pode escolher diversos materiais com base na gravidade específica e outras características. Na escolha dos materiais de construção, é necessário levar em consideração a temperatura máxima admissível de aquecimento da célula solar, uma vez que a temperatura módulo solar trabalhando para poder total, não deve exceder 250C. Quando a temperatura máxima é excedida, o módulo solar perde abruptamente a capacidade de converter a luz solar em corrente elétrica. Os sistemas solares prontos para uso individual, via de regra, não requerem resfriamento das células solares. A fabricação do tipo “faça você mesmo” pode envolver o resfriamento do sistema solar ou o controle do ângulo do painel solar para garantir a temperatura funcional do módulo, bem como a escolha de um material transparente apropriado que absorva a radiação infravermelha.

O projeto correto do sistema solar permite fornecer a potência necessária da bateria solar, que será próxima da nominal. No cálculo de uma estrutura deve-se levar em consideração que elementos do mesmo tipo apresentam as mesmas tensões, independentemente do tamanho dos elementos. Além disso, a intensidade da corrente dos elementos de grande porte será maior, mas a bateria também será muito mais pesada. Para fabricar um sistema solar são sempre utilizados módulos solares do mesmo tamanho, pois a corrente máxima será limitada pela corrente máxima do pequeno elemento.

Os cálculos mostram que, em média, em um dia claro e ensolarado, você não pode obter mais do que 120 W de potência com 1 m de painel solar. Esse poder nem sequer alimentará um computador. Um sistema de 10 m fornece mais de 1 kW de energia e pode fornecer eletricidade para o funcionamento de eletrodomésticos básicos: lâmpadas, TV, computador. Para uma família de 3-4 pessoas, são necessários cerca de 200-300 kW por mês, pelo que um sistema solar instalado no lado sul, com 20 m de tamanho, pode satisfazer plenamente as necessidades energéticas da família.

Se considerarmos os dados estatísticos médios sobre o fornecimento de energia de um edifício residencial individual, então: o consumo diário de energia é de 3 kWh, a radiação solar da primavera ao outono é de 4 kWh/m por dia, o consumo de energia de pico é de 3 kW (quando ligado ). máquina de lavar, geladeira, ferro e chaleira elétrica). Para otimizar o consumo de energia para iluminação no interior da casa, é importante utilizar lâmpadas AC com baixo consumo de energia – LED e fluorescentes.

Fazendo uma estrutura de bateria solar

Um canto de alumínio é usado como estrutura da bateria solar. No leilão do eBay você pode comprar molduras prontas para painéis solares. O revestimento transparente é selecionado à vontade, com base nas características necessárias para um determinado projeto.

Kit de moldura de painel solar com vidro, a partir de US$ 33

Ao escolher um material de proteção transparente, você também pode focar nas seguintes características do material:

Se considerarmos o índice de refração da luz como critério para a escolha de um material. Plexiglas tem o índice de refração mais baixo; uma opção mais barata para material transparente é o plexiglass doméstico, e o policarbonato é menos adequado. Está disponível para venda policarbonato com revestimento anticondensação, material que também proporciona alto nível de proteção térmica. Ao escolher materiais transparentes com base na gravidade específica e na capacidade de absorver o espectro IR, o policarbonato será o melhor. Os melhores materiais transparentes para painéis solares incluem aqueles com alta transmitância de luz.

Na fabricação de uma bateria solar é importante escolher materiais transparentes que não transmitam o espectro IR e, assim, reduzam o aquecimento dos elementos de silício, que perdem potência em temperaturas acima de 250C. Na indústria, são utilizados vidros especiais com revestimento de óxido metálico. O vidro ideal para painéis solares é considerado aquele material que transmite todo o espectro, exceto a faixa infravermelha.

Diagrama de absorção da radiação UV e IR por vários vidros.
a) vidro comum, b) vidro com absorção de infravermelho, c) duplex com absorção de calor e vidro comum.

A absorção máxima do espectro IR será fornecida pelo vidro protetor de silicato com óxido de ferro (Fe 2 O 3), mas possui tonalidade esverdeada. O espectro IR é bem absorvido por qualquer vidro mineral, com exceção do quartzo; plexiglass e plexiglass pertencem à classe dos vidros orgânicos. O vidro mineral é mais resistente a danos superficiais, mas é muito caro e indisponível. Para painéis solares também é utilizado vidro especial anti-reflexo e ultratransparente, transmitindo até 98% do espectro. Este vidro também assume a absorção da maior parte do espectro IR.

A escolha ideal das características ópticas e espectrais do vidro aumenta significativamente a eficiência de fotoconversão do painel solar.

Painel solar em caixa de plexiglass

Muitas oficinas de painéis solares recomendam o uso de plexiglass nos painéis frontal e traseiro. Isto permite a inspeção de contato. Porém, dificilmente uma estrutura de plexiglass pode ser chamada de totalmente vedada, capaz de garantir o funcionamento ininterrupto do painel por 20 anos de operação.

Instalação da caixa da bateria solar

A master class mostra como fazer um painel solar a partir de 36 células solares policristalinas medindo 81x150 mm. Com base nessas dimensões, você pode calcular o tamanho da futura bateria solar. No cálculo das dimensões é importante fazer uma pequena distância entre os elementos, o que levará em consideração a alteração do tamanho da base sob a influência atmosférica, ou seja, deverá haver 3-5 mm entre os elementos. O tamanho da peça resultante deve ser 835x690 mm com largura de canto de 35 mm.

	Um painel solar caseiro feito com perfil de alumínio é mais semelhante a um painel solar feito de fábrica. Isso garante um alto grau de estanqueidade e resistência estrutural.
	Para a fabricação é retirado um canto de alumínio e são feitos blanks de moldura de 835x690 mm. Para permitir a fixação das ferragens, devem ser feitos furos na moldura.
	O selante de silicone é aplicado duas vezes na parte interna do canto.
	Certifique-se de que não haja espaços vazios. A estanqueidade e durabilidade da bateria dependem da qualidade da aplicação do selante.
	A seguir, uma folha transparente do material selecionado é colocada na moldura: policarbonato, plexiglass, plexiglass, vidro anti-reflexo. É importante deixar o silicone secar ao ar livre, caso contrário os vapores criarão uma película sobre os elementos.
	O vidro deve ser cuidadosamente pressionado e fixado.
	Para fixar com segurança o vidro protetor, você precisará de ferragens. Você precisa proteger os 4 cantos da moldura e colocar duas ferragens ao redor do perímetro no lado comprido da moldura e uma ferragem no lado curto.
	O hardware é fixado com parafusos.
	Os parafusos são bem apertados com uma chave de fenda.
	A estrutura da bateria solar está pronta. Antes de instalar as células solares, é necessário limpar o pó do vidro.

Seleção e soldagem de células solares

Atualmente, o leilão do eBay oferece uma enorme variedade de produtos para você mesmo fabricar painéis solares.

O kit de células solares inclui um conjunto de 36 células de silício policristalino, condutores e barramentos de células, diodos Schottke e uma caneta de ácido de solda

Como uma bateria solar feita por você é quase 4 vezes mais barata do que uma bateria pronta, fazer você mesmo representa uma economia significativa de custos. Você pode comprar células solares no eBay que apresentam defeitos, mas ainda permanecem funcionais, portanto, o custo de um painel solar pode ser reduzido significativamente se você puder doar mais aparência baterias.

Fotocélulas danificadas não perdem sua funcionalidade

Para sua primeira experiência, é melhor adquirir kits para confecção de painéis solares, pois estão à venda células solares com condutores soldados. A soldagem de contatos é um processo bastante complexo, cuja complexidade é agravada pela fragilidade das células solares.

Se você comprou elementos de silício sem condutores, primeiro deverá soldar os contatos.

	É assim que se parece uma célula de silício policristalino sem condutores.
	Os condutores são cortados com uma placa de papelão.
	É necessário colocar cuidadosamente o condutor na fotocélula.
	Aplique ácido de solda e solda na área de solda. Por conveniência, o condutor é fixado lateralmente com um objeto pesado.
	Nesta posição é necessário soldar cuidadosamente o condutor à fotocélula. Durante a soldagem, não pressione o cristal porque ele é muito frágil.

Soldar elementos é um trabalho bastante trabalhoso. Se você não conseguir uma conexão normal, será necessário repetir o trabalho. De acordo com os padrões, o revestimento prateado em um condutor deve suportar 3 ciclos de soldagem sob condições térmicas aceitáveis, mas na prática você se depara com o fato de o revestimento ser destruído. A destruição do revestimento prateado ocorre devido ao uso de ferros de solda com potência não regulada (65 W), isso pode ser evitado se você diminuir a potência da seguinte forma - é necessário ligar uma tomada com lâmpada de 100 W em série com o ferro de solda. A potência nominal de um ferro de solda não regulamentado é muito alta para soldar contatos de silício.

Mesmo que os vendedores de condutores afirmem que há solda no conector, é melhor aplicá-la adicionalmente. Ao soldar, tente manusear os elementos com cuidado, pois com o mínimo de força eles irão estourar; Não empilhe os elementos em uma pilha; o peso pode causar rachaduras nos elementos inferiores.

Montagem e soldagem de uma bateria solar

Primeiramente auto-montagemÉ preferível utilizar um substrato de marcação para a bateria solar, que ajudará a posicionar os elementos exatamente a uma certa distância uns dos outros (5 mm).

Substrato de marcação para células de bateria solar

A base é feita de uma folha de compensado com marcações nos cantos. Depois de soldar cada elemento com lado reverso Um pedaço de fita de montagem é fixado, basta pressionar o painel traseiro contra a fita e todos os elementos são transferidos.

Fita de montagem usada para montagem na parte traseira da célula solar

Com este tipo de fixação, os próprios elementos não são vedados adicionalmente, podem expandir-se livremente sob a influência da temperatura, o que não danificará a bateria solar nem quebrará os contactos e elementos. Somente as partes de conexão da estrutura podem ser vedadas. Este tipo de fixação é mais adequado para protótipos, mas dificilmente pode garantir uma operação a longo prazo no campo.

O plano de montagem sequencial da bateria é assim:

	Coloque os elementos sobre uma superfície de vidro. Deve haver uma distância entre os elementos, que permita alterações livres de tamanho sem danificar a estrutura. Os elementos devem ser pressionados com pesos.
	Realizamos a soldagem conforme diagrama elétrico abaixo. Os caminhos de transporte de corrente “positivos” estão localizados na parte frontal dos elementos, os “negativos” - na parte traseira. Antes de soldar, você precisa aplicar fluxo e solda e, em seguida, soldar cuidadosamente os contatos prateados.
	Todas as células solares são conectadas usando este princípio.
	Os contatos dos elementos externos são enviados para o barramento, respectivamente, para “mais” e “menos”. O barramento usa o condutor prateado mais largo encontrado no kit de células solares. Recomendamos também que você remova o ponto “médio”, com sua ajuda são instalados dois diodos shunt adicionais.
	O terminal também é instalado na parte externa da moldura.
	Esta é a aparência do diagrama de elementos de conexão sem um ponto médio exibido.
	Esta é a aparência da régua de terminais com o ponto “do meio” exibido. O ponto “médio” permite instalar um diodo shunt em cada metade da bateria, o que evitará que a bateria descarregue quando a iluminação diminuir ou uma das metades escurecer.
	A foto mostra um diodo bypass na saída “positiva”, que resiste à descarga das baterias através da bateria à noite e à descarga de outras baterias durante a escuridão parcial. Na maioria das vezes, os diodos Schottke são usados ​​como diodos shunt. Eles proporcionam menos perdas na potência total do circuito elétrico. Um cabo acústico com isolamento de silicone pode ser usado como fio condutor de corrente. Para isolamento, você pode usar tubos sob o gotejamento. Todos os fios devem ser firmemente fixados com silicone.
	Os elementos podem ser conectados em série (ver foto), e não através de um barramento comum, então a 2ª e 4ª linhas devem ser giradas 1800 em relação à 1ª linha.

Os principais problemas na montagem de um painel solar estão relacionados à qualidade dos contatos de soldagem, por isso os especialistas sugerem testá-lo antes de selar o painel.

Teste do painel antes da selagem, tensão de rede 14 volts, potência de pico 65 W

O teste pode ser feito após soldar cada grupo de elementos. Se você prestar atenção nas fotos da master class, então a parte da mesa sob os elementos solares é recortada. Isso foi feito intencionalmente para determinar a funcionalidade da rede elétrica após a soldagem dos contatos.

Selando o painel solar

Vedação de painéis solares com autoprodução- Este é o assunto mais polêmico entre os especialistas. Por um lado, a vedação dos painéis é necessária para aumentar a durabilidade, é sempre utilizada na produção industrial. Para a vedação, especialistas estrangeiros recomendam o uso do composto epóxi “Sylgard 184”, que proporciona uma superfície polimerizada transparente e altamente elástica. O custo do “Sylgard 184” no eBay é de cerca de US$ 40.

Selante com alto grau de elasticidade “Sylgard 184”

Por outro lado, se você não quiser incorrer em custos adicionais, é bem possível utilizar selante de silicone. Porém, neste caso, não se deve preencher completamente os elementos para evitar possíveis danos durante o funcionamento. Neste caso, os elementos podem ser fixados ao painel traseiro com silicone e apenas as bordas da estrutura podem ser seladas. É difícil dizer a eficácia dessa vedação, mas não recomendamos o uso de mastiques impermeabilizantes não recomendados, pois a probabilidade de rompimento de contatos e elementos é muito alta.

	Antes de iniciar a selagem é necessário preparar a mistura Sylgard 184.
	Primeiro, as juntas dos elementos são preenchidas. A mistura deve endurecer para fixar os elementos ao vidro.
	Após a fixação dos elementos, é feita uma camada polimerizante contínua de selante elástico, que pode ser distribuída com pincel.
	Esta é a aparência da superfície após a aplicação do selante. A camada de vedação deve secar. Após a secagem completa, você pode cobrir o painel solar com o painel traseiro.
	Esta é a aparência da parte frontal de um painel solar caseiro após a vedação.

Diagrama de fonte de alimentação doméstica

Os sistemas de fornecimento de energia residencial por meio de painéis solares costumam ser chamados de sistemas fotovoltaicos, ou seja, sistemas que geram energia por meio do efeito fotoelétrico. Para edifícios residenciais individuais, são considerados três sistemas fotovoltaicos: um sistema autônomo de fornecimento de energia, um sistema fotovoltaico híbrido de bateria e rede e um sistema fotovoltaico sem bateria conectado ao sistema central de fornecimento de energia.

Cada um dos sistemas tem sua própria finalidade e vantagens, mas na maioria das vezes em edifícios residenciais são utilizados sistemas fotovoltaicos com baterias de reserva e conexão a uma rede elétrica centralizada. A rede elétrica é alimentada por painéis solares, no escuro por baterias e quando estão descarregadas - pela rede elétrica central. Em áreas remotas onde não existe uma rede central, os geradores de combustível líquido são utilizados como fonte de reserva de fornecimento de energia.

Uma alternativa mais econômica a um sistema de energia híbrido com rede de bateria seria um sistema solar sem bateria conectado à rede central. A eletricidade é fornecida por painéis solares e à noite a rede é alimentada pela rede central. Esta rede é mais aplicável a instituições, porque nos edifícios residenciais a maior parte da energia é consumida à noite.

Diagramas de três tipos de sistemas fotovoltaicos

Vejamos uma instalação típica de sistema fotovoltaico de rede de bateria. Os painéis solares, conectados através de uma caixa de junção, funcionam como geradores de eletricidade. Em seguida, um controlador de carregamento solar é instalado na rede para evitar curtos-circuitos durante picos de carga. A eletricidade é acumulada em baterias de reserva e também é fornecida através de um inversor aos consumidores: iluminação, electrodomésticos, fogão elétrico e possivelmente usado para aquecer água. Para instalar um sistema de aquecimento, é mais eficaz utilizar coletores solares, que pertencem à tecnologia solar alternativa.

Sistema fotovoltaico híbrido bateria-rede com corrente alternada

Existem dois tipos de redes elétricas utilizadas em sistemas fotovoltaicos: DC e AC. A utilização de uma rede de corrente alternada permite colocar consumidores elétricos a uma distância superior a 10-15 m, bem como fornecer uma carga de rede condicionalmente ilimitada.

Para um edifício residencial privado, normalmente são utilizados os seguintes componentes de um sistema fotovoltaico:

• a potência total dos painéis solares deverá ser de 1000 W, eles proporcionarão uma geração de cerca de 5 kWh;
• baterias com capacidade total de 800 A/h na tensão de 12 V;
• o inversor deve ter potência nominal de 3 kW com carga de pico de até 6 kW, tensão de entrada 24-48 V;
• controlador de descarga solar 40-50 A com tensão de 24 V;
• fonte de alimentação ininterrupta para fornecer carregamento de curto prazo com corrente de até 150 A.

Assim, para um sistema de alimentação fotovoltaica serão necessários 15 painéis com 36 elementos, cujo exemplo de montagem é dado na master class. Cada painel fornece uma potência total de 65 watts. As baterias solares baseadas em monocristais serão mais potentes. Por exemplo, um painel solar de 40 monocristais tem uma potência de pico de 160 W, mas tais painéis são sensíveis ao tempo nublado. Neste caso, os painéis solares baseados em módulos policristalinos são ideais para uso na parte norte da Rússia.

Muitas empresas vendem na Internet painéis prontos que estão diretamente conectados ao consumidor. Mas esses dispositivos têm um custo muito mais alto que os elementos individuais. Devido às peculiaridades da zona climática, é improvável que você consiga mudar completamente para a eletricidade solar, portanto, os painéis solares prontos só poderão se pagar em 10 a 40 anos. Para economizar em painéis de fábrica caros, é muito mais lucrativo comprar módulos fotovoltaicos, componentes para eles e montar você mesmo as células em uma única bateria solar.

Qual opção devo escolher?

A primeira coisa que você precisa é adquirir um inversor fotovoltaico. Vários modelos são oferecidos por fabricantes nacionais e estrangeiros. As opções mais baratas são as células solares de silício chinesas. Eles têm uma série de desvantagens, mas, em comparação com os americanos e nacionais, são muito mais baratos. Todos os modelos, dependendo do tipo, são divididos em três tipos:

• módulos monocristalinos– consistem em cristais cultivados artificialmente de tamanhos bastante grandes. Eles se distinguem pela maior eficiência de 13 a 26% e pela vida útil mais longa de 25 anos. A desvantagem das baterias solares baseadas nelas é a diminuição da eficiência máxima durante o período de operação.
• células solares policristalinas– em comparação com os anteriores, têm uma vida útil muito menor, como afirma o fabricante – 10 anos. Eles também podem fornecer apenas 10 a 12% de eficiência, em comparação com os anteriores, mas este parâmetro permanece constante para eles durante todo o período de operação.
• baterias amorfas- São baterias de filme nas quais o silício amorfo é aplicado sobre uma base flexível. Essas fotocélulas surgiram há relativamente pouco tempo e podem ser coladas em qualquer superfície - janelas, paredes, etc. Eles são caracterizados pela menor eficiência - 5 - 6%.

A escolha de um tipo específico depende dos seus desejos e objetivos. Por exemplo, se a quantidade radiação solaré relativamente pequeno na sua região, é melhor instalar conversores monocristalinos, pois possuem a maior eficiência.

Preparação de ferramentas e seleção de materiais

Além dos conversores, para montar um painel solar completo serão necessários os seguintes materiais:

• Solda– a bateria solar requer ligas de estanho de baixo ponto de fusão.
• Conectando fios– são selecionados graus de cobre de fio único. Condutores desencapados são usados ​​para conectar wafers monocristalinos e policristalinos, e condutores isolados são usados ​​para remover eletricidade.
• Quadro– cria a estrutura principal na qual toda a bateria solar está localizada. É composto por uma base - aglomerado, USB, compensado e outros, tiras de metal ou madeira, cantos e parafusos para sua conexão.
• Placa de vidro ou resina– criam uma camada protetora no topo das placas monocristalinas, também, em combinação com a moldura, servem para ocultar os elementos da exposição precipitação atmosférica e influências mecânicas.
• Selante – o melhor material Para a vedação, utiliza-se um composto epóxi, mas é bastante caro, por isso pode ser substituído por selante de silicone.
• Bateria acumuladora– projetado para acumular energia elétrica durante o dia para uso posterior. Não adianta economizar na hora de escolher uma bateria, pois um modelo de alta qualidade durará muito mais tempo.
• Inversor– usado para converter tensão contínua em tensão alternada. Um conversor de voltagem é necessário para conectar qualquer eletrodoméstico à bateria solar.

As ferramentas necessárias são uma serra, uma furadeira ou uma chave de fenda comum para apertar os parafusos, um multímetro ou amperímetro para determinar o desempenho de uma bateria solar e um ferro de soldar.

Rascunho

Na fase de elaboração do projeto é necessário determinar o local mais adequado para a instalação do painel solar. Determine qual lado do local recebe mais luz solar e não recebe sombras de árvores e outros edifícios. O local de instalação pode ser no solo, em telhados, paredes ou estruturas independentes. Por exemplo, se você deseja instalar um painel solar em seu telhado, você precisa ter certeza de que a estrutura aguenta seu peso.

Devido ao fato de que o desempenho máximo das células mono e policristalinas é garantido somente quando os raios solares as atingem perpendicularmente, é desejável montar um design ajustável para elas. O que permitirá alterar o ângulo da bateria solar, dependendo da época do ano ou mesmo da hora do dia. Já a posição da fonte de luz em diferentes períodos do ano e do dia diferem significativamente (Figura 1).

Arroz. 1: dependência da posição do sol na estação

Observe também que em estacionário bateria instalada, por exemplo, produzindo em condições ideais 7 kW/h, apenas 3 kW/h serão gerados de manhã e à noite. Assim, quando instalada em apenas uma posição, a bateria fornecerá potência nominal apenas durante alguns meses por ano. Caso decida montá-lo em posição estacionária, os painéis devem ser colocados num ângulo de 50 a 60º; para os reguláveis ​​são definidos dois limites - inverno a 70º e verão a 30º, e no período intermédio são inclinados como estacionário.

Para determinar o número de placas, é necessário calcular qual corrente elétrica ou potência gera uma delas ou 1 m 2. Via de regra, 1 m2 produz cerca de 125 W, portanto, para obter cerca de 2,5 kW para necessidades domésticas, é necessário instalar 20 m2 de painéis.

O procedimento para fabricar uma bateria solar

Elementos baseados em silício poli ou monocristalino devem ser combinados em um único painel. Para fazer isso, solde os contatos aos condutores. O procedimento de soldagem é o seguinte:

Se os painéis solares que você adquiriu já estiverem equipados com condutores de conexão, você pode pular esta etapa e ir direto para a confecção da moldura.

Fazendo uma moldura

A moldura da bateria solar é uma caixa com laterais baixas, coberta com vidro transparente. Para fazer uma moldura:

Tente escolher um material para uma tampa transparente sem brilho, caso contrário, parte da energia solar será refletida, o que reduzirá significativamente a eficiência. Depois de confeccionada a moldura, monte o painel solar.

Fabricação de módulos

Esta etapa requer cuidados e atenção especiais, pois é aqui que se forma o circuito elétrico da bateria solar. Se permitir queimaduras ou fissuras, poderá danificar não só algum elemento específico, mas também todo o módulo, que eventualmente terá que ser refeito.

Todos os elementos são conectados sequencialmente de cima para baixo, para não esmagar os inferiores durante a soldagem. Solde as linhas verticais em um barramento comum.

Depois de montar a bateria, verifique seu funcionamento. Leve-o ao sol e meça a corrente nos terminais.

Compare este valor com o valor medido anteriormente para uma célula solar. Para verificar a exatidão, multiplique o número de elementos pela corrente de um, se o aparelho apresentar esse valor ou próximo a ele, a bateria solar está montada corretamente e pode ser lacrada.

Para a vedação, são utilizados compostos ou selantes de silicone adequados para temperaturas abaixo de zero. Para isso, a bateria solar pode ser completamente preenchida ou o selante pode ser aplicado apenas entre os módulos.

A segunda opção é mais econômica, mas a primeira proporcionará muito mais confiabilidade e melhor vedação. Após a selagem, aplica-se pressão moderada na parte superior até endurecer completamente.

Antes de despejar, você pode instalar um amortecedor de espuma densa entre as células solares e o aglomerado. A largura da espuma de borracha é escolhida menor que a altura da lateral, no caso em questão a altura é de 2 cm, respectivamente, pode-se levar espuma de borracha com 1,5 cm de espessura. Instale baterias prontas e testadas de acordo com o projeto elaborado e conecte-as à rede elétrica de sua casa por meio de bateria e inversor.

Outras instruções em vídeo

EM mundo modernoÉ difícil imaginar a existência sem energia elétrica. Disso dependem diretamente iluminação, aquecimento, comunicações e outras alegrias de uma vida confortável. Isto obriga-nos a procurar fontes alternativas e independentes, uma das quais é o sol. Esta área da energia ainda não está muito desenvolvida e as instalações industriais não são baratas. A solução é fazer você mesmo painéis solares.

O que é uma bateria solar

Uma bateria solar é um painel composto por fotocélulas interligadas. Ele converte diretamente a energia solar em corrente elétrica. Dependendo do projeto do sistema, a energia elétrica é acumulada ou imediatamente utilizada para alimentar edifícios, mecanismos e dispositivos.

Uma bateria solar consiste em fotocélulas interligadas

Quase todo mundo usava as fotocélulas mais simples. Eles estão embutidos em calculadoras, lanternas, baterias para recarregar aparelhos eletrônicos e lanternas de jardim. Mas o uso não se limita a isso. Existem carros elétricos que carregam do sol, no espaço esta é uma das principais fontes de energia.

Em países com muitos dias de sol, as baterias são instaladas nos telhados das casas e utilizadas para aquecimento e aquecimento de água. Esse tipo é chamado de coletores; eles convertem a energia do sol em calor.

Muitas vezes, cidades e vilas inteiras são abastecidas com eletricidade apenas através deste tipo de energia. Estão sendo construídas usinas movidas a radiação solar. Eles são especialmente difundidos nos EUA, Japão e Alemanha.

Dispositivo

A bateria solar baseia-se no fenômeno do efeito fotoelétrico, descoberto no século XX por A. Einstein. Descobriu-se que em algumas substâncias, sob a influência da luz solar ou de outras substâncias, partículas carregadas são destacadas. Esta descoberta levou à criação do primeiro módulo solar em 1953.

Os materiais utilizados na fabricação dos elementos são semicondutores – placas combinadas de dois materiais com condutividades diferentes. Na maioria das vezes, para sua fabricação, é utilizado silício policristalino ou monocristalino com vários aditivos.

Sob a influência da luz solar, surge um excesso de elétrons em uma camada e uma deficiência na outra. Elétrons “extras” se movem para a região com sua deficiência, este processo recebeu nome р-n transição.

A célula solar consiste em duas camadas semicondutoras com diferentes condutividades

Entre os materiais que formam excesso e deficiência de elétrons, é colocada uma camada de barreira que impede a transição. Isso é necessário para garantir que a corrente ocorra apenas quando houver uma fonte de consumo de energia.

Os fótons de luz incidentes na superfície eliminam os elétrons e fornecem-lhes a energia necessária para superar a camada de barreira. Os elétrons negativos se movem do condutor p para o condutor n, e os elétrons positivos viajam na direção oposta.

Devido às diferentes condutividades dos materiais semicondutores, é possível criar um movimento direcionado de elétrons. Isso cria uma corrente elétrica.

Os elementos são conectados em série entre si, formando um painel de maior ou menor área, que é chamado de bateria. Essas baterias podem ser conectadas diretamente à fonte de consumo. Mas como a atividade solar muda durante o dia e pára completamente à noite, são utilizadas baterias que acumulam energia durante a ausência de luz solar.

O componente necessário neste caso é o controlador. Serve para monitorar o carregamento da bateria e desliga a bateria quando totalmente carregada.

A corrente gerada por uma bateria solar é constante e deve ser convertida em corrente alternada para ser utilizada. Um inversor é usado para isso.

Porque tudo dispositivos elétricos, consumindo energia, são projetados para uma determinada tensão, o sistema requer um estabilizador que forneça os valores necessários.

Dispositivos adicionais são instalados entre o módulo solar e o consumidor

Somente se todos esses componentes estiverem presentes você poderá obter sistema funcional, fornecendo energia aos consumidores e não ameaçando desativá-los.

Tipos de elementos para módulos

Existem três tipos principais de painéis solares: policristalinos, monocristalinos e de película fina. Na maioria das vezes, todos os três tipos são feitos de silício com vários aditivos. Telureto de cádmio e seleneto de cobre-cádmio também são utilizados, especialmente para a produção de painéis de filme. Esses aditivos ajudam a aumentar a eficiência celular em 5 a 10%.

Cristalino

Os mais populares são os monocristalinos. Eles são feitos de monocristais e possuem uma estrutura uniforme. Essas placas têm a forma de um polígono ou retângulo com cantos recortados.

A célula monocristalina tem a forma de um retângulo com cantos chanfrados

Uma bateria montada a partir de células monocristalinas tem maior desempenho em comparação com outros tipos, sua eficiência é de 13%. É leve e compacto, não tem medo de pequenas dobras, pode ser instalado em superfícies irregulares e tem vida útil de 30 anos.

As desvantagens incluem uma redução significativa de potência em condições nubladas, até a cessação completa da produção de energia. O mesmo acontece quando está escuro: a bateria não funciona à noite.

A célula policristalina tem formato de retângulo, o que permite montar o painel sem folgas

Os policristalinos são produzidos por fundição, possuem formato retangular ou quadrado e estrutura heterogênea. Sua eficiência é inferior à dos monocristalinos, a eficiência é de apenas 7 a 9%, mas a queda na produção durante nebulosidade, poeira ou crepúsculo é insignificante.

Portanto, eles são usados ​​no dispositivo iluminação pública, são mais utilizados por produtos caseiros. O custo desses wafers é inferior ao dos monocristais, a vida útil é de 20 anos.

Filme

Tocfilm ou elementos flexíveis são feitos de uma forma amorfa de silício. A flexibilidade dos painéis torna-os móveis; ao enrolá-los pode levá-los consigo em viagens e ter uma fonte de energia independente em qualquer lugar. A mesma propriedade permite que sejam montados em superfícies curvas.

A bateria de filme é feita de silício amorfo

Em termos de eficiência, os painéis de filme são duas vezes inferiores aos cristalinos, para produzir a mesma quantidade é necessário o dobro da área da bateria. E o filme não difere em durabilidade - nos primeiros 2 anos, sua eficácia cai de 20 a 40%.

Mas quando está nublado ou escuro, a produção de energia é reduzida em apenas 10-15%. Seu relativo baixo custo pode ser considerado uma vantagem indiscutível.

Do que você pode fazer um painel solar em casa?

Apesar de todas as vantagens das baterias industriais, sua principal desvantagem é o alto preço. Esse problema pode ser evitado fazendo um painel simples com suas próprias mãos a partir de materiais improvisados.

De diodos

Um diodo é um cristal em uma caixa de plástico que funciona como uma lente. Ele concentra os raios solares em um condutor, resultando em uma corrente elétrica. Ao conectar um grande número de diodos, obtemos uma bateria solar. Você pode usar papelão como placa.

O problema é que a potência da energia recebida é pequena, para gerar uma quantidade suficiente será necessária uma grande quantidade de diodos. Em termos de custos financeiros e trabalhistas, essa bateria é muito superior à de fábrica e em termos de potência é muito inferior a ela.

Além disso, a produção cai drasticamente quando a iluminação diminui. E os próprios diodos se comportam incorretamente - muitas vezes ocorre brilho espontâneo. Ou seja, os próprios diodos consomem a energia produzida. A conclusão sugere-se: ineficaz.

De transistores

Como nos diodos, o elemento principal do transistor é o cristal. Mas está encerrado em uma caixa de metal que não permite a passagem da luz solar. Para fazer a bateria, a tampa da caixa é cortada com uma serra.

Uma pequena bateria de energia pode ser montada a partir de transistores

Em seguida, os elementos são fixados a uma placa de textolite ou outro material adequado para o papel de placa e conectados entre si. Dessa forma, você pode montar uma bateria com energia suficiente para operar uma lanterna ou um rádio, mas não deve esperar muita energia de um dispositivo desse tipo.

Mas é bastante adequado como fonte de energia para camping de baixa potência. Principalmente se você é fascinado pelo processo de criação em si e os benefícios práticos do resultado não são muito importantes.

Os artesãos sugerem o uso de CDs e até placas de cobre como fotocélulas. É fácil fazer um carregador de telefone portátil com fotocélulas de lanternas de jardim.

A melhor solução seria comprar pratos prontos. Alguns sites online vendem módulos com pequenos defeitos de fabricação a um preço razoável; eles são bastante adequados para uso.

Colocação racional de baterias

A colocação dos módulos determina em grande parte quanta energia o sistema produzirá. Quanto mais raios atingem as fotocélulas, mais energia elas produzem. Para uma localização ideal, as seguintes condições devem ser atendidas:

Importante! A corrente da bateria é determinada pelo desempenho do elemento mais fraco. Mesmo uma pequena sombra em um módulo pode reduzir o desempenho do sistema em 10 a 50%.

Como calcular a potência necessária

Antes de começar a montar a bateria, você precisa determinar a potência necessária. O número de células adquiridas e a área total de baterias acabadas dependem disso.

O sistema pode ser autónomo (fornecendo energia elétrica à casa por conta própria) ou combinado, combinando a energia do sol e uma fonte tradicional.

O cálculo consiste em três etapas:

1. Descubra o consumo total de energia.
2. Determine a capacidade suficiente da bateria e a potência do inversor.
3. Calcule o número necessário de células com base nos dados de insolação da sua região.

Consumo de energia

Para um sistema autônomo, você pode determiná-lo pelo medidor de eletricidade. Divida a quantidade total de energia consumida por mês pelo número de dias e obtenha o consumo médio diário.

Se apenas alguns dos dispositivos forem alimentados por bateria, descubra sua potência no passaporte ou nas marcações no dispositivo. Multiplique os valores resultantes pelo número de horas de trabalho por dia. Ao somar os valores obtidos para todos os aparelhos, obtém-se o consumo médio por dia.

Capacidade AB (bateria recarregável) e potência do inversor

AB para sistemas solares deve suportar um grande número de ciclos de descarga e descarga, ter baixa autodescarga, suportar alta corrente de carga, operar em altas e baixas temperaturas e exigir manutenção mínima. Esses parâmetros são ideais para baterias de chumbo-ácido.

Outro indicador importante é a capacidade, carga máxima que a bateria pode aceitar e armazenar. A capacidade insuficiente é aumentada conectando baterias em paralelo, em série ou combinando ambas as conexões.

O cálculo o ajudará a descobrir o número necessário de baterias. Vamos considerar concentrar a reserva de energia para 1 dia em uma bateria com capacidade de 200 Ah e tensão de 12 V.

Vamos supor que a demanda diária seja de 4.800 V.h. voltagem de saída Sistemas 24 V. Levando em consideração que as perdas no inversor serão de 20%, introduziremos um fator de correção de 1,2.

4800:24x1,2=240Ah

A profundidade de descarga da bateria não deve ultrapassar 30-40%, vamos levar isso em consideração.

240x0,4 = 600 Ah

O valor resultante é três vezes a capacidade da bateria, portanto, para armazenar a quantidade necessária serão necessárias 3 baterias conectadas em paralelo. Mas, ao mesmo tempo, a tensão da bateria é de 12 V, para dobrá-la serão necessárias mais 3 baterias conectadas em série.

Para obter uma tensão de 48 V, conecte dois circuitos paralelos de 4 AB cada em paralelo.

O inversor é usado para converter corrente direta em variável. Selecione-o de acordo com o pico de carga máxima. Em alguns dispositivos consumidores, a corrente de partida é significativamente maior que a corrente nominal. É este indicador que é levado em consideração. Nos demais casos, os valores nominais são levados em consideração.

A forma da tensão também é importante. A melhor opção é uma onda senoidal pura. Para dispositivos insensíveis a picos de tensão, um formato quadrado é adequado. Você também deve considerar a possibilidade de mudar o dispositivo da bateria diretamente para os painéis solares.

Número necessário de células

As taxas de insolação variam muito em diferentes áreas. Para fazer um cálculo correto, você precisa conhecer esses números da sua região, os dados são fáceis de encontrar na internet ou em uma estação meteorológica.

Tabela de insolação por mês para diferentes regiões

A insolação depende não só da época do ano, mas também do ângulo da bateria

Ao calcular, concentre-se nos níveis mais baixos de insolação durante o ano, caso contrário a bateria não gerará energia suficiente neste período.

Suponha que os indicadores mínimos sejam em janeiro, 0,69, e os máximos, em julho, 5,09.

Os fatores de correção para o inverno são 0,7, para o verão - 0,5.

A quantidade necessária de energia é 4800 Wh.

Um painel tem potência de 260 W e tensão de 24 V.

As perdas na bateria e no inversor são de 20%.

Calculamos o consumo levando em consideração as perdas: 4800 × 1,2 = 5760 Wh = 5,76 kWh.

Determinamos o desempenho de um painel.

Verão: 0,5×260×5,09= 661,7 Wh.

No inverno: 0,7×260×0,69=125,5 Wh.

Calculamos o número necessário de baterias dividindo a energia consumida pelo desempenho dos painéis.

No verão: 5760/661,7=8,7 unid.

No inverno: 5760/125,5=45,8 unid.

Acontece que para um abastecimento completo, no inverno serão necessários cinco vezes mais módulos do que no verão. Portanto, vale a pena instalar imediatamente mais baterias ou período de inverno fornecer um sistema de fornecimento de energia híbrido.

Como montar uma bateria solar com as próprias mãos

A montagem consiste em várias etapas: fabricação da caixa, soldagem dos elementos, montagem do sistema e instalação. Antes de começar a trabalhar, faça um estoque de tudo que você precisa.

A bateria consiste em várias camadas

Materiais e ferramentas

• fotocélulas;
• condutores planos;
• fluxo de álcool-resina;
• ferro de solda;
• perfil de alumínio;
• cantos de alumínio;
• hardware;
• selante de silicone;
• serra para metal;
• Chave de fenda;
• vidro, plexiglass ou plexiglass;
• diodos;
• medindo instrumentos.

É preferível encomendar fotocélulas completas com condutores, pois são especialmente concebidas para este fim. Outros condutores são mais frágeis, o que pode ser um problema durante a soldagem e montagem. Existem células com condutores já soldados. Eles custam mais, mas economizam significativamente tempo e custos de mão de obra.

Compre placas com condutores, isso reduzirá o tempo de operação

A moldura da caixa geralmente é feita de cantoneira de alumínio, mas é possível utilizar ripas de madeira ou blocos quadrados 2x2. Esta opção é menos preferível porque não oferece proteção suficiente contra as condições climáticas.

Para um painel transparente, escolha um material com índice de refração mínimo. Qualquer obstáculo no caminho dos raios aumenta a perda de energia. É desejável que o material transmita o mínimo possível de radiação infravermelha.

Importante! Quanto mais o painel é carregado, menos energia ele produz.

Cálculo de quadros

As dimensões da moldura são calculadas com base no tamanho das células. É importante prever uma pequena distância de 3-5 mm entre os elementos adjacentes e levar em consideração a largura da moldura para que não se sobreponha às bordas dos elementos.

As células estão disponíveis em vários tamanhos; considere uma variante de 36 placas, tamanho 81x150 mm. Organizamos os elementos em 4 linhas, 9 peças em uma. Com base nestes dados, as dimensões da moldura são 835x690 mm.

Fazendo uma caixa

Elementos de soldagem e montagem de módulos

Se os elementos foram adquiridos sem contatos, primeiro devem ser soldados a cada placa. Para fazer isso, corte o condutor em pedaços iguais.

1. Corte um retângulo do tamanho necessário de papelão e enrole o condutor em volta dele, depois corte em ambos os lados.
2. Aplique fluxo em cada condutor e prenda a tira ao elemento.
3. Solde cuidadosamente o condutor ao longo de todo o comprimento da célula.

   Solde os condutores em cada placa

4. Coloque as células em uma fileira, uma após a outra, com uma folga de 3-5 mm e solde-as sequencialmente.

   Durante a instalação, verifique periodicamente a funcionalidade dos módulos

5. Transfira as linhas acabadas de 9 células para o corpo e alinhe-as entre si e com o contorno da moldura.
6. Solde em paralelo, utilizando barras mais largas e observando a polaridade.

   Coloque fileiras de elementos em um suporte transparente e solde-os juntos

7. Produza os contatos “+” e “-”.
8. Aplique 4 gotas de selante em cada elemento e coloque o segundo copo por cima.
9. Deixe a cola secar.
10. Preencha o perímetro com selante para evitar a entrada de umidade.
11. Fixe o painel à caixa através dos cantos, aparafusando-os nas laterais do perfil de alumínio.
12. Instale um diodo de bloqueio Schottke usando selante para evitar que a bateria descarregue através do módulo.
13. Forneça ao fio de saída um conector de dois pinos e conecte o controlador a ele.
14. Aparafuse os cantos à estrutura para fixar a bateria ao suporte.

Vídeo: soldar e montar um módulo solar

A bateria está pronta, só falta instalá-la. Para um trabalho mais eficiente, você pode criar um rastreador.

Fabricação do mecanismo rotativo

O mecanismo de giro mais simples é fácil de fazer você mesmo. O princípio do seu funcionamento baseia-se num sistema de contrapesos.

1. A partir de blocos de madeira ou perfil de alumínio, monte um suporte para a bateria em forma de escada.
2. Usando dois rolamentos e uma haste ou tubo de metal, coloque a bateria em cima de forma que fique centralizada no lado maior.
3. Oriente a estrutura de leste a oeste e espere até que o sol esteja no zênite.
4. Gire o painel para que os raios caiam sobre ele verticalmente.
5. Coloque um recipiente com água em uma extremidade e equilibre-o na outra extremidade com um peso.
6. Faça um furo no recipiente para que a água saia aos poucos.

À medida que a água escoa, o peso da embarcação diminui e a borda do painel sobe, virando a bateria atrás do sol. O tamanho do buraco deverá ser determinado experimentalmente.

O rastreador solar mais simples é feito com base no princípio de um relógio de água

Tudo que você precisa é colocar água no recipiente pela manhã. Este projeto não pode ser instalado no telhado, mas para horta ou o gramado da frente da casa, é bastante adequado. Existem outros designs de rastreadores mais complexos, mas serão mais caros.

Vídeo: como fazer seu próprio rastreador solar eletrônico

Instalação da bateria

Agora você pode realizar um teste e desfrutar de eletricidade gratuita.

Manutenção do módulo

Os painéis solares não necessitam de manutenção especial, pois não possuem partes móveis. Para o seu funcionamento normal, basta limpar de vez em quando a superfície de sujeira, poeira e excrementos de pássaros.

Lave as baterias com uma mangueira de jardim; se a pressão da água estiver boa, você nem precisará subir no telhado para fazer isso. Certifique-se de que o equipamento adicional esteja em boas condições de funcionamento.

Em quanto tempo os custos serão recuperados?

Você não deve esperar benefícios imediatos de um sistema de fornecimento de energia solar. Seu retorno médio é de aproximadamente 10 anos para um sistema autônomo doméstico.

Quanto mais energia você consumir, mais rápido seus custos serão compensados. Afinal, tanto o pequeno quanto o grande consumo exigem a aquisição de equipamentos adicionais: bateria, inversor, controlador, e respondem por uma pequena parte dos custos.

Considere também a vida útil do equipamento e dos próprios painéis, para que você não precise trocá-los antes que eles se paguem.

Apesar de todos os custos e desvantagens, a energia solar é o futuro. O sol é uma fonte de energia renovável e durará pelo menos mais 5 mil anos. E a ciência não fica parada: novos materiais para células solares estão surgindo, com eficiência muito maior. Isso significa que em breve eles estarão mais acessíveis. Mas você pode usar a energia do sol agora.

Uma maneira de reduzir suas contas de serviços públicos é usar painéis solares. Você mesmo pode fabricar e instalar essa bateria.

O que é uma célula solar e para que serve?

Uma bateria solar é um dispositivo cujo princípio de funcionamento se baseia na capacidade das fotocélulas de converter a energia solar em eletricidade. Esses conversores estão conectados entre si em sistema comum. A corrente elétrica resultante é armazenada em dispositivos especiais - baterias.

Quanto maior a área do painel, mais energia elétrica pode ser obtida

A potência de uma bateria solar depende do tamanho do campo das fotocélulas. Mas isso não significa que apenas grandes áreas sejam capazes de produzir a quantidade necessária de eletricidade. Por exemplo, calculadoras familiares podem usar painéis solares portáteis embutidos em seu invólucro.

Vantagens e desvantagens

As vantagens de uma bateria solar incluem:

• facilidade de instalação e manutenção;
• nenhum dano ao meio ambiente;
• peso leve dos painéis;
• operação silenciosa;
• fornecimentos de energia eléctrica independentes da rede de distribuição;
• imobilidade de elementos estruturais;
• baixos custos de produção;
• longa vida útil.

As desvantagens de uma bateria solar incluem:

• a complexidade do processo de fabricação;
• inutilidade no escuro;
• a necessidade de grande área para instalação;
• suscetibilidade à contaminação.

Embora fabricar uma bateria solar seja um processo trabalhoso, você mesmo pode montá-la.

Ferramentas e materiais

Caso não seja possível adquirir uma bateria solar pronta para sua casa, você mesmo pode fazer.

Para fazer uma bateria solar você precisará de:

• fotocélulas (para criar um painel solar);
• um conjunto de condutores especiais (para conexão de fotocélulas);
• cantos de alumínio (para corpo);
• Diodos Schottke;
• ferragens de fixação;
• parafusos para fixação;
• folha de policarbonato (transparente);
• selante de silicone;
• ferro de solda

Seleção de fotocélulas

Hoje, os fabricantes oferecem aos consumidores a escolha de dois tipos de dispositivos. As células solares feitas de silício monocristalino têm uma eficiência de até 13%. Eles são caracterizados pela baixa eficiência em tempo nublado. As células solares feitas de silício policristalino têm eficiência de até 9%, mas podem funcionar não só em dias ensolarados, mas também nublados.

Para fornecer uma casa de campo ou pequena uma casa particular eletricidade, basta usar policristais.

Informações importantes: É aconselhável adquirir células solares do mesmo fabricante, pois células de marcas diferentes podem apresentar diferenças significativas, o que afeta a eficiência operacional e o processo de montagem, além de acarretar maiores custos de energia durante a operação.

Ao escolher as fotocélulas, você precisa prestar atenção ao seguinte:

• quanto maior a célula, maior grande quantidade energia que produz;
• elementos do mesmo tipo criam a mesma tensão (este indicador não depende do tamanho).

Para determinar a potência de uma bateria solar, basta multiplicar a corrente gerada pela tensão.

É bastante simples distinguir as células solares policristalinas das monocristalinas. O primeiro tipo distingue-se pela sua cor azul brilhante e formato quadrado. As células solares monocristalinas são mais escuras e cortadas nas bordas.

Não se deve dar preferência a produtos com preço reduzido, pois podem ser rejeitados - são peças que não passaram no teste de fábrica. É preferível recorrer aos serviços de fornecedores de confiança que, embora ofereçam produtos a preços elevados, são responsáveis ​​​​pela sua qualidade. Se você não tem experiência em montagem de células solares, é recomendável adquirir vários exemplares de teste para praticar, e só então adquirir produtos para a fabricação da própria bateria.

Alguns fabricantes selam as células solares em cera para evitar danos durante o transporte. Porém, é bastante difícil eliminá-lo devido ao alto risco de danificar as placas, por isso é recomendável comprar células solares sem cera.

Instruções de fabricação

O processo de fabricação de baterias solares consiste em várias etapas:

1. Preparação de fotocélulas e soldagem de condutores.
2. Criação do corpus.
3. Montagem de elementos e vedação.

Preparação de fotocélulas e soldagem de condutores

Um conjunto de fotocélulas é montado sobre a mesa. Digamos que o fabricante indique uma potência de 4 W e uma tensão de 0,5 volts. Neste caso, você precisa usar 36 células solares para criar uma célula solar de 18 W.

Utilizando um ferro de solda com potência de 25 W, são traçados contornos, formando fios de estanho soldados.

Informação importante: É aconselhável realizar o processo de soldagem sobre uma superfície plana e dura.

Então todas as células são conectadas umas às outras de acordo com diagrama elétrico. Ao conectar um painel solar, você pode usar um dos dois métodos: conexão paralela ou serial. No primeiro caso, os terminais positivos são conectados aos terminais positivos e os terminais negativos aos terminais negativos. Em seguida, os terminais com cargas diferentes são conectados à bateria. Uma conexão serial envolve conectar cargas opostas, fixando alternadamente as células. Depois disso, as pontas restantes são conduzidas para a bateria.

Informação importante: Independentemente do tipo de conexão escolhida, é necessário fornecer diodos de bypass que são instalados no terminal “positivo”. Os diodos Schorke são ideais. Eles evitam que o dispositivo descarregue à noite.

Quando a soldagem estiver concluída, você precisará levar as células ao sol para verificar seu funcionamento. Se a funcionalidade estiver normal, você pode começar a montar o gabinete.

Como montar o case

• Prepare cantos de alumínio com laterais baixas.
• Os furos são pré-fabricados para hardware.
• Em seguida, aplica-se selante de silicone na parte interna do canto de alumínio (é aconselhável fazer duas camadas). A estanqueidade, bem como a vida útil da bateria solar, dependem de quão bem ela é aplicada. É importante atentar para a ausência de vagas não preenchidas.
• Depois disso, uma folha transparente de policarbonato é colocada na moldura e bem fixada.
• Quando o selante estiver seco, são fixadas ferragens com parafusos, o que proporcionará uma fixação mais confiável.

Informações importantes: Além do policarbonato, pode-se usar plexiglass ou vidro antirreflexo.

Montagem de elementos e vedação

• Limpe o material transparente da sujeira.
• Coloque as fotocélulas no interior da lâmina de policarbonato com uma distância de 5 mm entre as células. Para evitar erros, faça marcações primeiro.
• Aplique silicone de montagem em cada fotocélula.

• Depois disso, o painel traseiro é anexado. Após o endurecimento do silicone, é necessário selar toda a estrutura.

Vídeo: Fazendo uma bateria solar com as próprias mãos em casa

Regras de instalação

Para poder aproveitar ao máximo a bateria solar, é recomendável seguir algumas regras ao instalar o dispositivo:

1. Você precisa escolher o lugar certo. Se você colocar um painel solar onde haja sombra constante, o dispositivo será ineficaz. Com base nisso, não é recomendável instalar o dispositivo próximo a árvores, é aconselhável escolher um local aberto. Muitas pessoas instalam um painel solar no telhado de suas casas.
2. Ao instalar, você deve apontar o dispositivo para o sol.É necessário obter o máximo impacto de seus raios nas fotocélulas. Por exemplo, se você estiver no norte, deverá orientar a parte frontal do painel solar para o sul.
3. A determinação da inclinação do dispositivo desempenha um papel importante. Também depende da localização geográfica. Acredita-se que o ângulo de inclinação deva ser a latitude em que a bateria está instalada. Quando colocado na zona do equador, deverá ajustar o ângulo de inclinação de acordo com a época do ano. A correção será de 12 graus, levando em consideração o aumento e a diminuição no verão e no inverno, respectivamente.
4. Recomenda-se instalar o painel solar em local acessível.À medida que o aparelho é utilizado, sua parte frontal acumula sujeira e, no inverno, fica coberta de neve e, com isso, diminui a produção de energia. Portanto, é necessário limpar periodicamente a bateria, removendo a placa bacteriana do seu painel frontal.

Fazendo um dispositivo com materiais improvisados

Até o momento, os artesãos desenvolveram maneiras de criar painéis solares a partir de materiais improvisados, mas essas economias são justificadas?

Usando transistores antigos

Você pode usar transistores antigos para fazer uma bateria solar. Para isso, corte suas tampas, fixando os dispositivos em uma morsa pelo aro. A tensão é então medida sob a influência da luz. É necessário determiná-lo em todos os terminais do dispositivo para detectar valores máximos. A tensão depende da potência do transistor, bem como das dimensões do cristal.

Depois disso, você pode começar a fabricar a bateria solar. Usando cinco transistores e conectando-os em série, você pode obter um dispositivo com potência suficiente para operar uma calculadora. A moldura é montada em folha de plástico. É necessário fazer os furos necessários para a saída do transistor. Uma calculadora baseada nessa bateria solar funciona de forma estável, mas não deve estar localizada a mais de 30 cm da fonte de luz. Para melhores resultados, é aconselhável utilizar uma segunda cadeia de transistores.

Aplicação de diodos

Para montar uma célula solar você precisará de muitos diodos. Além disso, é utilizada uma placa de substrato. Um ferro de solda é usado durante o processo de fabricação.

Primeiro você precisa abrir o cristal interno para que os raios do sol incidam sobre ele. Para fazer isso, a parte superior do diodo é cortada e removida. A parte inferior onde está localizado o cristal deve ser aquecida fogão a gás cerca de 20 segundos. Quando a solda do cristal derrete, ela pode ser facilmente removida com uma pinça. Uma manipulação semelhante é realizada com cada diodo. Os cristais são então soldados à placa.

Para obter 2–4 V, são suficientes 5 blocos compostos por cinco cristais soldados em série. Os blocos são colocados paralelamente entre si.

Dispositivo de folha de cobre

Para fazer uma bateria solar com folhas de cobre, você precisará de:

• as próprias folhas de cobre;
• duas pinças jacaré;
• microamperímetro de alta sensibilidade;
• fogão elétrico (pelo menos 1000 W);
• garrafa de plástico com a parte superior cortada;
• duas colheres de sopa de sal de cozinha;
• água;
• lixa;
• Tesouras para chapas metálicas.

Procedimento:

1. Primeiro, corte um pedaço de cobre do mesmo tamanho da resistência do fogão. Limpe a superfície da folha de gordura e lixe com lixa, depois coloque no fogão e aqueça na temperatura máxima.
2. À medida que o óxido se forma, padrões multicoloridos podem ser vistos. Você precisa esperar até que fique preto e depois deixar a folha de cobre aquecer por mais meia hora. Após este período de tempo a estufa desliga. A folha permanece sobre ela para resfriamento lento.
3. Quando o óxido preto desaparecer, é necessário enxaguar o cobre em água corrente.
4. Em seguida, corte um pedaço de tamanho semelhante de toda a folha. Coloque as duas partes garrafa de plástico. É importante que eles não se toquem.
5. Fixe as placas de cobre nas paredes da garrafa com grampos. Fio de lousa limpa conecte ao terminal positivo do instrumento de medição e do óxido de cobre ao terminal negativo.
6. Dissolva o sal em um pouco de água. Água salgada despeje cuidadosamente na garrafa, tomando cuidado para não molhar os contatos. Deve haver solução suficiente para não cobrir completamente as placas. A bateria solar está pronta, você pode realizar experimentos.

Existe um benefício?

A eficiência de um dispositivo feito de transistores é muito baixa. A razão para isso é a grande área do próprio dispositivo e tamanho pequeno célula solar (semicondutor). Assim, as baterias solares baseadas em transistores não se espalharam, tais dispositivos são adequados apenas para entretenimento.

Os diodos tendem a consumir corrente e brilhar espontaneamente. Portanto, quando utilizados para fazer uma bateria solar, alguns dos diodos irão gerar eletricidade, e os demais aparelhos, ao contrário, irão consumi-la. Disto podemos concluir que a eficiência de tal dispositivo é baixa.

Para acender uma lâmpada a partir de uma bateria solar folhas de cobre, você precisará usar uma grande quantidade de material. Por exemplo, para operar um fogão de 1.000 W, são necessários 1.600.000 m² de cobre. Para instalar tal dispositivo no telhado de uma casa, sua área será de 282 m². E todos os esforços seriam direcionados para garantir o funcionamento de um único forno. Na prática, não faz sentido usar tal bateria solar.

Apesar do custo relativamente alto, os painéis solares se pagam rapidamente. Experimente esta forma ecológica de gerar energia construindo seu próprio painel solar.

A deterioração ecológica, o aumento dos preços da energia, o desejo de autonomia e independência dos caprichos dos estadistas - estes são apenas alguns factores que obrigam as pessoas comuns mais endurecidas a desviar os seus olhares sonhadores. fontes alternativas energia. Para a maioria dos nossos compatriotas, os pensamentos sobre a energia “verde” continuam a ser uma ideia fixa - eles têm um impacto altos preços em equipamentos e, como resultado, a falta de rentabilidade do empreendimento. Mas ninguém proíbe você mesmo de fazer uma instalação para obter energia gratuita! Hoje falaremos sobre como construir uma bateria solar com as próprias mãos e considerar as perspectivas de seu uso no dia a dia.

Bateria solar: o que é?

A humanidade é apaixonada pela ideia de transformar a radiação solar em energia elétrica desde a década de 30 do século passado. Foi então que cientistas da Academia de Ciências da URSS anunciaram a criação de cristais semicondutores de cobre-tálio, nos quais uma corrente elétrica começou a fluir sob a influência de raios de luz. Hoje esse fenômeno é conhecido como efeito fotoelétrico e é amplamente utilizado tanto em usinas de energia solar quanto em diversos sensores.

Os primeiros painéis solares são conhecidos desde a década de 50 do século passado.

A intensidade da corrente de uma fotocélula é medida em microamperes, portanto, para obter qualquer energia elétrica significativa, elas são combinadas em blocos. Muitos desses módulos formam a base de uma bateria solar (SB), que pode ser usada para conectar vários dispositivos eletrônicos. Se falamos de um dispositivo completo que pode ser instalado em exteriores, então é mais correto falar de um painel solar (SP) com um design que protege a montagem dos módulos fotovoltaicos de fatores externos.

É preciso dizer que a eficiência dos primeiros sistemas solares elétricos não chegou nem a 10% - tanto as deficiências da tecnologia de semicondutores quanto as perdas inevitáveis ​​​​associadas à reflexão, dispersão ou absorção do fluxo luminoso a afetaram. Décadas de trabalho árduo dos cientistas deram resultados e hoje a eficiência das mais modernas células solares chega a 26%. Quanto aos desenvolvimentos promissores, aqui é ainda maior - até 46%! É claro que o leitor atento poderá argumentar que outros geradores de energia operam com uma eficiência energética de 95 a 98%. Porém, não devemos esquecer que se trata de energia totalmente gratuita, cujo valor num dia de sol ultrapassa os 100 W por metro quadrado. m da superfície da Terra por segundo.

Painéis solares modernos geram eletricidade em escala industrial

A eletricidade obtida com o auxílio de painéis solares pode ser utilizada de forma semelhante à obtida em usinas convencionais - para alimentar diversos dispositivos eletrônicos, iluminação, aquecimento, etc. A única diferença é que a saída do módulo fotoeletrônico é constante, não corrente alternada, é na verdade uma vantagem. O fato é que qualquer sistema solar funciona apenas durante o dia, e sua potência depende muito da altura do sol acima do horizonte. Como o SB não pode funcionar à noite, a eletricidade tem que ser armazenada em baterias, e todas são fontes de corrente contínua.

Dispositivo e princípio de operação

O princípio de funcionamento de uma bateria elétrica é baseado em fenômenos físicos como a semicondutividade e o efeito fotoelétrico. Qualquer célula solar é baseada em semicondutores, cujos átomos carecem de elétrons (condutividade tipo p) ou possuem excesso deles (tipo n). Em outras palavras, uma estrutura de duas camadas é usada com uma camada n como cátodo e uma camada p como ânodo. Como as forças de retenção dos eletrodos “extras” na camada n são enfraquecidas (os átomos não têm energia suficiente para eles), eles são facilmente arrancados de seus lugares quando bombardeados por fótons de luz. Em seguida, os elétrons se movem para os “buracos” livres da camada p e através de uma carga elétrica conectada (ou bateria) retornam ao cátodo - é assim que flui a corrente elétrica, provocada pelo fluxo de radiação solar.

A conversão da energia solar em energia elétrica é possível graças ao efeito fotoelétrico, descrito em suas obras por Einstein

Conforme observado acima, a energia de uma fotocélula é extremamente pequena, por isso elas são combinadas em módulos. Ao conectar várias dessas unidades em série, a tensão da bateria aumenta e, em paralelo, a corrente aumenta. Assim, conhecendo os parâmetros elétricos de uma célula, é possível montar uma bateria com a potência necessária.

A eletricidade recebida da bateria solar pode ser armazenada em baterias e, após conversão para 220 V, utilizada para alimentar eletrodomésticos comuns

Para proteção contra influências atmosféricas, os módulos semicondutores são instalados em uma estrutura rígida e cobertos com vidro com maior transmitância de luz. Como a energia solar só pode ser usada durante o dia, as baterias são usadas para acumulá-la - sua carga pode ser usada conforme necessário. Os inversores são utilizados para aumentar a tensão e adaptá-la às necessidades dos eletrodomésticos.

Vídeo: como funciona um painel solar

Classificação de módulos fotovoltaicos

Hoje, a produção de painéis solares segue dois caminhos paralelos. Por um lado, o mercado contém módulos fotovoltaicos criados à base de silício e, por outro, módulos de filme criados a partir de elementos de terras raras, polímeros modernos e semicondutores orgânicos.

As células solares de silício populares hoje são divididas em vários tipos:

• monocristalino;
• policristalino;
• amorfo.

Para uso em células solares caseiras, é melhor usar módulos de silício policristalino. Embora a eficiência destes últimos seja inferior à dos elementos monocristalinos, seu desempenho não é tão fortemente afetado pela contaminação da superfície, pelas nuvens baixas ou pelo ângulo de incidência da luz solar.

Não é difícil distinguir os módulos de silício policristalino dos monocristalinos - os primeiros têm uma tonalidade azul mais clara com padrões “gelados” pronunciados na superfície. Além disso, o tipo de wafers fotovoltaicos pode ser determinado pela sua forma - um monocristal tem bordas arredondadas, enquanto seu concorrente mais próximo (policristal) é um retângulo pronunciado.

Já as baterias de silício amorfo são ainda menos dependentes das condições climáticas e, devido à sua flexibilidade, praticamente não estão sujeitas ao risco de danos durante a montagem. No entanto, a sua utilização para fins pessoais é limitada tanto pela potência específica relativamente baixa por 1 metro quadrado de superfície como pelo seu elevado custo.

As células solares de silício são a classe mais comum de wafers fotográficos elétricos, por isso são mais frequentemente usadas para fazer dispositivos caseiros.

O surgimento de módulos fotovoltaicos de filme é impulsionado tanto pela necessidade de reduzir o custo dos painéis solares quanto pela necessidade de obter sistemas mais produtivos e duráveis. Hoje a indústria domina a produção de módulos solares-elétricos finos baseados em:

• telureto de cádmio com eficiência de até 12% e custo de 1 W 20–30% menor que o dos monocristais;
• seleneto de cobre e índio - eficiência 15–20%;
• compostos poliméricos - espessura de até 100 nm, com eficiência - até 6%.

Ainda é cedo para falar na possibilidade de utilizar módulos de filme para construir com as próprias mãos uma estação solar elétrica. Apesar do custo acessível, apenas algumas empresas estão envolvidas na produção de células solares de telureto-cádmio, polímero e cobre-índio.

Vantagens das fotocélulas de filme como alta eficiência e resistência mecânica nos permitem afirmar com total confiança que elas são o futuro da energia solar

Embora você possa encontrar à venda baterias feitas com tecnologia de filme, a maioria delas é apresentada na forma de produtos acabados. Estamos interessados ​​​​em módulos individuais a partir dos quais você possa construir um painel solar caseiro barato - eles ainda são escassos no mercado.

Dados resumidos sobre a eficiência das células solares produzidas pela indústria são apresentados na tabela.

Tabela: Eficiência das células solares modernas

Onde posso obter fotocélulas e elas podem ser substituídas por outra coisa?

Comprar wafers monocristalinos ou policristalinos adequados para a montagem de um painel solar não é um problema hoje. A questão é que a própria ideia de um gerador de eletricidade caseiro e gratuito implica um resultado que será significativamente mais barato que um análogo de fábrica. Se você comprar módulos fotovoltaicos localmente, não conseguirá economizar muito.

Nas plataformas de comércio exterior, as células solares são apresentadas em uma ampla variedade - você pode comprar um único produto ou um conjunto de tudo o que é necessário para montar e conectar uma bateria solar

Por um preço razoável, as células solares podem ser encontradas em plataformas de comércio estrangeiras, por exemplo, eBay ou AliExpress.. Lá eles são apresentados em uma ampla variedade e a preços muito acessíveis. Para o nosso projeto, por exemplo, placas policristalinas comuns medindo 3x6 polegadas são adequadas. Em condições ideais, podem gerar uma corrente elétrica de 0,5 V e até 3 A, ou seja, 1,5 W de potência elétrica.

Se você deseja economizar o máximo possível ou tentar sua própria força, não há necessidade de comprar imediatamente módulos bons e inteiros - você pode conviver com módulos de baixa qualidade. No mesmo eBay ou AliExpress você encontra conjuntos de placas com pequenas rachaduras, cantos lascados e outros defeitos - os chamados produtos classe “B”. Sobre características técnicas Com as fotocélulas, os danos externos não afetam o preço, o que não se pode dizer do preço - as peças defeituosas podem ser compradas 2 a 3 vezes mais baratas do que aquelas que têm aparência comercial. É por isso que faz sentido usá-los para testar a tecnologia no seu primeiro painel solar.

Ao escolher módulos fotoeletrônicos, você verá elementos Vários tipos e tamanho. Não presuma que quanto maior a área de superfície, maior será a voltagem que eles produzem. Isto está errado. Elementos do mesmo tipo geram a mesma tensão independentemente do tamanho. O mesmo não pode ser dito sobre a força da corrente – aqui o tamanho é crítico.

Embora componentes obsoletos possam ser usados ​​como células fotovoltaicas, diodos e transistores abertos são muito baixa voltagem e força atual - serão necessários milhares desses dispositivos

Gostaria de avisar desde já que não adianta procurar um análogo entre os vários dispositivos eletrônicos disponíveis. Sim, você pode obter um módulo fotoeletrônico funcional a partir de diodos ou transistores poderosos extraídos de um rádio ou TV antigo. E ainda faça uma bateria conectando vários desses elementos em uma corrente. No entanto, tal “painel solar” pode alimentar qualquer coisa mais poderosa do que uma calculadora ou Lanterna LED não terá sucesso devido às características técnicas muito fracas de um único módulo.

O princípio de calcular a energia da bateria

Para calcular a potência necessária de um sistema solar elétrico caseiro, é necessário saber o consumo mensal de energia elétrica. Este parâmetro é mais fácil de determinar - a quantidade de eletricidade consumida em quilowatts-hora pode ser vista no medidor ou consultando as contas que as vendas de energia enviam regularmente. Então, se os custos forem, por exemplo, 200 kWh, então a bateria solar deverá gerar aproximadamente 7 kWh de eletricidade por dia.

Nos cálculos, deve-se levar em consideração que os painéis solares geram eletricidade apenas durante o dia e seu desempenho depende tanto do ângulo do Sol acima do horizonte quanto das condições climáticas. Em média, até 70% da quantidade total de energia é gerada das 9h às 16h e, mesmo na presença de nuvens leves ou neblina, a potência dos painéis cai 2 a 3 vezes. Se o céu estiver coberto por nuvens contínuas, na melhor das hipóteses você poderá obter de 5 a 7% das capacidades máximas do sistema solar.

O gráfico de eficiência energética da bateria solar mostra que a maior parte da energia gerada ocorre entre 9 e 16 horas

Considerando tudo o que foi exposto, pode-se calcular que para obter 7 kWh de energia em condições ideais, será necessário um conjunto de painéis com capacidade de pelo menos 1 kW. Se levarmos em conta a diminuição da produtividade associada às mudanças no ângulo de incidência dos raios, fatores climáticos, bem como perdas em baterias e conversores de energia, então este número deve ser aumentado em pelo menos 50-70 por cento. Se levarmos em conta o valor superior, então para o exemplo em consideração precisaremos de um painel solar com capacidade de 1,7 kW.

Cálculos adicionais dependem de quais fotocélulas serão usadas. Por exemplo, tomemos as células policristalinas de 3˝×6˝ mencionadas anteriormente (área 0,0046 m²) com tensão de 5 V e corrente de até 3 A. Para coletar um conjunto de fotocélulas com tensão de saída de 12 V e uma corrente de 1.700 W/ 12 V = 141 A, você precisará conectar 24 elementos seguidos (a conexão em série permite somar a tensão) e usar 141 A / 3 A = 47 dessas linhas (1.128 placas). A área da bateria quando colocada o mais densamente possível será de 1.128 x 0,0046 = 5,2 metros quadrados. eu

Para acumular e transformar a energia solar nos habituais 220 Volts, você precisará de um conjunto de baterias, um controlador de carga e um inversor boost

Para armazenar energia elétrica são utilizadas baterias com tensão de 12 V, 24 V ou 48 V, cuja capacidade deve ser suficiente para acomodar esses mesmos 7 kWh de energia. Se pegarmos as baterias comuns de chumbo de 12 volts (longe de ser as mais A melhor opção), então sua capacidade deve ser de no mínimo 7.000 Wh/12 V = 583 Ah, ou seja, três baterias grandes de 200 amperes-hora cada. Deve-se levar em conta que a eficiência baterias não passa de 80%, e também que quando a tensão é convertida por um inversor para 220 V, 15 a 20% da energia será perdida. Conseqüentemente, você terá que adquirir pelo menos mais uma bateria do mesmo tipo para compensar todas as perdas.

Sobre a questão da possibilidade de utilização de painéis solares elétricos para fins de aquecimento

Como você já deve ter notado, a frase “bateria solar” ou “painel solar” é constantemente mencionada no contexto de um dispositivo de natureza elétrica. Isso não foi feito por acaso, já que outros painéis solares ou baterias são frequentemente chamados de geocoletores da mesma forma.

Vários coletores solares poderão abastecer a casa com água quente e assumir parte dos custos de aquecimento

A capacidade de converter diretamente a energia da radiação solar em calor pode aumentar significativamente a produtividade de tais instalações. Assim, os geocoletores modernos com revestimento seletivo de tubos de vácuo têm uma eficiência de 70–80% e podem ser utilizados tanto em sistemas de abastecimento de água quente como para aquecimento de instalações.

O design do coletor solar com tubos de vácuo minimiza a transferência de calor para o ambiente externo

Voltando à questão de saber se é possível usar um painel solar elétrico para alimentar dispositivos de aquecimento, consideremos quanto calor é necessário, por exemplo, para uma casa de 70 metros quadrados. metros. Com base nas recomendações padrão de 100 W de calor por 1 metro quadrado. m de área da sala, obtemos um custo de 7 kW de energia por hora ou aproximadamente 70 kWh por dia (os dispositivos de aquecimento não serão ligados constantemente).

Ou seja, 10 baterias caseiras com área total de 52 m2. Você consegue imaginar um colosso, digamos, com 4 m de largura e mais de 13 m de comprimento, bem como um bloco de baterias de 12 volts com capacidade total de 7.200 amperes-hora? Tal sistema nem mesmo será capaz de atingir a autossuficiência antes que a vida útil da bateria se esgote. Como você pode ver, ainda é cedo para falar sobre a viabilidade da utilização de painéis solares para aquecimento.

Escolhendo um local para instalação de um painel solar elétrico

É necessário escolher o local onde o painel solar será instalado ainda na fase de projeto. Pode ser uma inclinação do telhado voltada para o sul ou uma área aberta em uma área suburbana. A segunda, claro, é preferível por vários motivos:

• a bateria solar instalada abaixo é mais fácil de manter;
• é mais fácil montar o dispositivo rotativo no solo;
• a carga adicional no telhado e seus danos durante a instalação de um sistema solar são eliminados.

O local de instalação do quadro elétrico deve estar aberto à luz solar durante todo o dia, portanto não deve haver árvores ou edifícios próximos que possam projetar sombras em sua superfície.

Ao escolher um local para instalar um sistema solar, leve em consideração a possibilidade de sombrear os painéis solares com objetos circundantes

A segunda circunstância que nos obriga a procurar tal local antes de começar a montar uma bateria solar está relacionada com a determinação das dimensões do painel. Ao montar o dispositivo com as nossas próprias mãos, podemos ser bastante flexíveis na escolha das suas dimensões. Como resultado, você pode obter uma instalação que se adapta perfeitamente ao exterior.

Vamos começar a fazer uma bateria solar com nossas próprias mãos

Feitos todos os cálculos necessários e decidido o local de instalação da bateria solar, você pode começar a fabricá-la.

O que você precisará no trabalho?

Além das células solares adquiridas, ao construir um painel solar elétrico serão necessários os seguintes materiais:

• fio trançado de cobre;
• solda;
• barramentos especiais para conexão dos cabos das fotocélulas;
• Diodos Schottky projetados para a corrente máxima de uma célula;
• solda;
• ripas de madeira ou cantos de alumínio;
• compensado ou OSB;
• Painel de fibra ou outro material dielétrico de folha rígida;
• plexiglass (você pode usar policarbonato, vidro ultratransparente anti-reflexo ou absorvente de raios infravermelhos vidro da janela espessura de pelo menos 4 mm);
• selante de silicone;
• parafusos auto-roscantes;
• impregnação antibacteriana para madeira;
• Pintura a óleo.

Ao escolher o vidro para um painel solar, você deve escolher variedades que absorvem IR com máxima transmissão de luz e mínima reflexão de luz.

Para funcionar você precisará desta ferramenta simples:

• ferro de solda;
• serra ou quebra-cabeça;
• um conjunto de chaves de fenda ou chave de fenda;
• pincéis de pintura.

Se um suporte adicional ou suporte rotativo for construído sob o painel solar, então, respectivamente, a lista de materiais e ferramentas deverá ser reabastecida viga de madeira ou cantos de metal, barra de aço, máquina de solda etc. Ao instalar o SB no solo, o local pode ser concretado ou revestido com ladrilhos.

Instruções para o andamento do trabalho

Como exemplo, considere o processo de construção de um sistema solar elétrico a partir de células solares de 3x6 polegadas discutidas acima com uma tensão de 0,5 V e uma corrente de até 3A. Para carregar uma bateria de 12 volts é necessário que nossa bateria “produza” no mínimo 18 V, ou seja, serão necessárias 36 placas. A montagem deve ser realizada em etapas, caso contrário erros de operação não poderão ser evitados. Deve-se lembrar que quaisquer alterações, bem como manipulações excessivas com fotocélulas, podem causar danos às mesmas - esses dispositivos são caracterizados por maior fragilidade.

Para fazer uma bateria solar completa, você precisará de várias dezenas de fotocélulas.

Fabricação de caixas

A caixa da bateria solar é uma caixa plana, coberta com compensado de um lado e vidro transparente do outro. Para fazer a moldura, pode-se usar tanto cantos de alumínio quanto ripas de madeira. A segunda opção é mais fácil de trabalhar, por isso recomendamos escolhê-la para fazer seu primeiro painel.

Ao começar a construir um painel solar, faça desenho pequeno- no futuro, isso ajudará a economizar tempo e evitar erros de dimensões

A partir de ripas com seção transversal de 20x20 mm, é montada uma moldura retangular com dimensões externas de 118x58 cm, reforçada com uma travessa.

A caixa da bateria solar é escudo de madeira com lados não superiores a 2 cm de altura - neste caso não irão sombrear as fotocélulas

Dispositivos de ventilação são perfurados nas extremidades inferiores da caixa, bem como na barra espaçadora. Eles comunicarão a cavidade interna com a atmosfera, para que o vidro não embace por dentro. Depois disso, um retângulo correspondente às dimensões externas da moldura é cortado de uma folha de plexiglass.

Os furos feitos nas ripas servem para ventilar o interior do painel.

A parte traseira da caixa é revestida com compensado ou OSB. O corpo é tratado com anti-séptico e pintado com tinta a óleo.

Para proteger a caixa de madeira das influências atmosféricas, ela é pintada com tinta a óleo

2 substratos para fotocélulas são cortados de acordo com o tamanho das cavidades internas da caixa. A sua utilização durante a instalação das placas não só tornará o trabalho mais cómodo, mas também reduzirá o risco de danos nos vidros frágeis. Para substratos, pode-se pegar qualquer material denso - painel de fibra, textolite, etc. O principal é que não conduz corrente elétrica e resiste bem ao calor.

Qualquer dielétrico adequado, por exemplo, placa de fibra perfurada, pode ser usado como substrato para fotocélulas

Montagem de placa

A montagem das placas começa com a desembalagem. Muitas vezes, para preservar as fotocélulas, elas são empilhadas e preenchidas com parafina. Neste caso, os produtos são imersos em um recipiente com água e aquecidos em banho-maria. Após o derretimento da parafina, as placas devem ser separadas umas das outras e bem secas.

A remoção da cera de um pacote de pratos é melhor feita em banho-maria. O método mostrado na figura não se mostrou o melhor - ao ferver, as placas começam a vibrar e bater umas nas outras

As fotocélulas são dispostas no substrato de forma que seus condutores sejam direcionados na direção desejada. No nosso caso, todas as 36 placas estão conectadas em série - isso nos permitirá “discar” os 18 V que precisamos. Para facilitar a instalação, 6 placas devem ser soldadas, resultando em 6 circuitos separados.

Antes da soldagem, as fotocélulas são dispostas em cadeias do comprimento necessário.

Conhecendo o princípio de formação de painéis solares, você pode selecionar facilmente a tensão e a corrente necessárias. Tudo é muito simples: primeiro é montado um grupo de placas conectadas em série, que dará a tensão necessária. Depois disso, os blocos individuais são conectados em paralelo - sua intensidade de corrente será somada. Assim, você pode obter um painel de qualquer potência.

A solda é aplicada nos caminhos condutores das fotocélulas e as peças são conectadas entre si por meio de um ferro de solda de baixa potência.

Ao comprar fotocélulas mais baratas sem cabos, esteja preparado para o árduo trabalho de soldagem dos condutores

Depois de montar todos os seis grupos, aplique uma gota de selante de silicone no centro de cada placa. Os fios de fotocélulas são então desenrolados e cuidadosamente colados ao substrato.

Selante de silicone ou cola de borracha é usado para fixar as fotocélulas ao substrato.

Um diodo Schottky é soldado ao terminal positivo de cada circuito - ele protegerá a bateria contra descarga através do painel no escuro ou em nuvens pesadas. Usando um barramento especial ou trança de cobre, os blocos individuais são conectados em um único circuito.

No diagrama conexões elétricas os elementos do painel solar são contornados com uma linha pontilhada

Ao conectar em série, o terminal positivo deve ser conectado ao contato negativo e em paralelo ao mesmo contato.

Instalando placas na caixa

As fotocélulas montadas no substrato são colocadas em uma caixa e fixadas ao compensado por meio de parafusos auto-roscantes. As partes individuais da bateria solar são conectadas entre si por meio de um condutor de cobre. Pode ser passado por um dos orifícios de ventilação da barra transversal - isso não interferirá na instalação do vidro.

Um cabo multi-core é soldado ao “mais” e ao “menos”, que sai através de um orifício na parte inferior do gabinete - será necessário para conectar o painel à bateria. Para evitar danos às placas, o cabo é firmemente fixado à moldura de madeira.

Após a instalação das placas, todos os elementos suspensos são fixados com cola quente ou selante

A bateria solar é coberta na parte superior por uma folha de plexiglass, que é fixada com cantos ou parafusos auto-roscantes. Para proteger as fotocélulas da umidade, uma camada de selante de silicone é aplicada entre a moldura e o vidro. Neste ponto, a montagem pode ser considerada completa - você pode levar a bateria solar para o telhado e conectá-la aos consumidores.

Após a colocação e fixação da cobertura de vidro, o painel solar está pronto para uso.

A eficiência de uma bateria solar depende de sua orientação em relação ao sol - a potência máxima é alcançada quando os raios solares incidem em ângulo reto. Para aumentar a produtividade da instalação, é colocado sobre uma moldura giratória. Este projeto é uma estrutura de madeira ou metal montada em um eixo horizontal giratório.

Para máxima eficiência, o painel solar deve ser orientado estritamente para o Sol. A melhor maneira de lidar com esta tarefa é instalações automáticas, chamados rastreadores solares

Para girar e fixar a estrutura, você pode usar um acionamento mecânico (por exemplo, um acionamento por corrente) ou uma barra de suporte com ajuste de passo. Os dispositivos rotativos mais avançados são equipados com unidade de rotação no plano vertical e sistema automático de rastreamento solar. Tais equipamentos podem ser montados utilizando motores de passo e um microcontrolador moderno, por exemplo, Arduino.

Construir um rastreador solar em casa é uma tarefa extremamente difícil, então na maioria das vezes os artesãos sobrevivem quadro simples com estrutura inclinada ou fixa

A conexão da bateria solar ao sistema de alimentação autônomo deve ser feita por meio de um controlador de carregamento. Este dispositivo não só distribuirá corretamente o fluxo de energia elétrica, mas também evitará a descarga profunda da bateria, aumentando sua vida útil. Todas as conexões, inclusive a conexão de um inversor de 220 volts, devem ser feitas com fios de cobre com seção transversal de pelo menos 3-4 metros quadrados. mm - isso evitará perdas de energia ôhmica.

O controlador de carga da bateria solar permitirá que ela opere com saída de corrente máxima e proteja as baterias contra descarga excessiva

Por fim, gostaria de recomendar o monitoramento da bateria solar não apenas por meio de indicadores e agulhas de instrumentos. Lembre-se de que o vidro sujo pode reduzir o desempenho da planta em 50% ou mais. Não se esqueça de fazer limpezas regulares, e a instalação que você mesmo montou irá recompensá-lo com quilowatts de energia totalmente gratuita e, o mais importante, ecologicamente correta.

Vídeo: montagem de painel solar DIY

Hoje não existem obstáculos para montar um painel solar com as próprias mãos. Não há problemas nem com a compra de fotocélulas, nem com a compra de um controlador ou conversor de energia. Esperamos que este artigo se torne um ponto de partida para você no caminho para uma casa autônoma e que você finalmente comece a trabalhar. Aguardamos suas dúvidas, ideias e sugestões em relação ao projeto e melhoria de painéis solares. Ver você de novo!

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