Сонячні батареї для будинку своїми руками: покрокова інструкція

Постійне зростання цін на енергоносії, а також слаборозвинута інфраструктура деяких регіонів змушують багатьох споживачів вдаватися до впровадження альтернативних джерел отримання ресурсу, серед яких можна виділити вітрогенератори, теплові насоси, водогрійні колектори.

Якщо ж врахувати, що левова частка споживаної енергії припадає на електрику, то стає ясно, чому останнім часом багатьох домашніх умільців цікавить питання, чи можна виготовити сонячні батареї для дому своїми руками, давайте розберемося з цим питанням більш детально.

Що являє собою сонячна батарея

В основу будь сонячної батареї входять фотоелементи, здатні трансформувати природне сонячне випромінювання в електричну енергію. В більшості випадків конструкція стандартної геліосистеми зводиться до розташування окремих генераторів електрики (фотоелементів) в єдиному корпусі, який здатний забезпечити захист елементів від несприятливих зовнішніх факторів і механічних впливів.

І хоча потужностні характеристики сонячних батарей сьогодні ще далекі від ідеалу, все більше людей вдаються до використання зазначених джерел у якості додаткових генераторів для вирішення базових завдань (наприклад, для підзарядки акумуляторних батарей, роботи електроніки тощо). Тому давайте в деталях розглянемо технологію виготовлення такої сонячної батареї, здатної генерувати напругу до 18 з струмовим навантаженням до 8 А, тобто виробляти потужність близько 130 Вт/год.

Вибір комплектуючих для виготовлення сонячної батареї

Перш ніж виконувати закупівлю комплектуючих, слід врахувати, що у якості основних джерел отримання електрики сьогодні в сонячних батареях можуть використовуватися фотоелементи з полікристалічного й монокристалічного кремнію, мають дещо відмінними властивостями. І хоча перші з них характеризуються відносно невисокою продуктивністю (ККД до 10%), їх ефективна робота практично не змінюється від ступеня освітленості, тоді як другий варіант вимагає наявності постійних сонячних променів, що робить його менш затребуваним для самостійного виготовлення гелиопанелей.

Що ж стосується закупівлі сонячних елементів, більш виправданим варіантом вважається звернення до інтернет-ресурсів, за рахунок яких можна придбати необхідні компоненти за мінімальною вартістю. До того ж, багато спеціалізовані проекти (наприклад, ebay) в змозі запропонувати користувачеві готові комплекти сонячних фотоелементів, забезпечені всіма необхідними комплектуючими для збірки.

Тобто на етапі заготовки слід подбати про придбання фотоелектричних панелей, причому щоб виключити помилок у процесі закупівлі зазначених елементів бажано дотримуватися наступних рекомендацій:

1. Для можливості виготовлення сонячної батареї здатної заряджати 12 вольтовий акумулятор, слід запастися як мінімум 36 фотоелементами (кожен видає по 0,5 В), однак враховуючи складність складання , фахівці рекомендують 3-4 елемента купити про запас.
2. Підбираючи сонячні фотоелементи слід враховувати рівень енергоспоживання і для виготовлення одного модуля застосовувати фотоелементи з ідентичними показниками по напрузі і струму. До того ж не рекомендується в одному модулі застосовувати системи різних виробників.
3. З метою мінімізації поломки фотоелементів у процесі складання, багато фахівці рекомендують віддавати перевагу виробам з вже напаяними провідниками.
4. До того ж, на етапі заготівлі, крім активних елементів, слід подбати про придбання комплектуючих для виготовлення каркаса, в якості чого можуть використовуватися дерев’яні бруски або алюмінієві куточки, листові матеріали (ДВП, ДСП, текстоліт), а також оргскло або антиконденсатний полікарбонат.

Технологія виготовлення сонячної батареї (СБ) своїми руками

Збірка корпусу для СБ

Після замовлення фотоелементів і визначення їх габаритних розмірів, можна приступати до виготовлення корпусу для сонячної батареї, для чого насамперед необхідно зробити ескіз майбутньої моделі. Причому виконуючи зазначену процедуру слід дотримуватися наступних рекомендацій:

1. Корпус – місце розташування фотоелементів (своєрідний ящик) повинен мати хорошу механічну міцність і захищати електрогенератори від усіляких впливів;
2. Габаритні розміри корпусу повинні дозволяти безперешкодно розташувати в ньому фотоелементи (з мінімальним зазором між ними 5 мм) і супутні елементи (провідники, шинки);
3. Конструкція корпусу повинна виключати попадання вологи всередину батареї.
   Як вже було сказано вище, в якості матеріалів для виготовлення каркаса для сонячної батареї можуть використовуватися різні матеріали (дерево, алюміній, пластик), але все ж перевагу слід віддавати вологостійким компонентів.

Якщо ж розглядати процедуру виготовлення каркаса покроково, то можна відзначити, що реалізуються заходи в наступній послідовності:

1. За наявними розмірами з щільного листа фанери або ДСП випилюється заготовка, яка буде виступати днищем сонячної батареї;
2. З дерев’яних брусів або алюмінієвих куточків робляться бортики, які фіксуються за допомогою шурупів до підготовленій основі по всьому периметру. Причому для підсилення каркасу деякі фахівці рекомендують виконувати додаткове поділ каркаса на дві, три частини шляхом укладання додаткових перемичок;
3. В отриманих бортах (у нижній частині батареї), робляться наскрізні отвори (діаметром 5-6 мм з кроком 100-150 мм), що дозволить повітрю циркулювати всередині батареї і виключить можливість утворення вологи;
4. З більш м’якого листового матеріалу (наприклад, ДВП) виготовляється підкладка, на яку згодом будуть змонтовані фотоелементи.
5. У фіналі робіт всі конструктивні елементи каркаса СБ слід покрити декількома шарами фарби, щоб захистити весь майбутній модуль деформації і руйнування. А також приготувати (викроїти з розміром каркаса) захист (оргскло), за рахунок якої фотоелементи будуть перебувати в безпеці.

З’єднання фотоелементів

Для того, щоб сонячна батарея своїми руками повністю відповідала технічним характеристикам дуже важливо правильно провести інтеграцію в каркас всіх фотоелементів. Тому першим ділом потрібно на підкладці нанести розмітку, за якою будуть встановлені геліомодулі, для чого рекомендується викласти всі фотоелементи на площині, забезпечити між ними потрібний зазор (можна застосовувати дистанційні хрестики для плитки), і після цього здійснити їх електричне з’єднання. Причому виконуючи зазначену операцію, слід бути дуже відповідальним, адже механічна міцність фотоелементів досить обмежена і навіть невелике натискання в стані деформувати тендітну основу комплектуючих.

Електричне з’єднання фотоелементів для сонячної батареї слід виконувати таким чином, щоб кожна наступна пластина, з’єднувалася з попередньою послідовно. Якщо ж врахувати, що в більшості випадків плюсовій потенціал знаходиться з лицьової частини фотоелемента, а мінусовій з тильного боку, то з’єднання двох сусідніх джерел виглядає як прокладання провідників від лицьової клеми однієї пластини до відповідної тильній клемі наступного елемента. А висновки з кожного ряду з’єднуються з наступними рядами за допомогою великих по перерізу проводів.

Сама ж процедура з’єднання панелей в єдину електричну батарею проводиться за допомогою малопотужного паяльника (25 Вт), шляхом металізації і подальшого припаивания провідників до заданих точках.

Підсумком таких робіт повинно стати два висновки, через які отримане напруга і буде спрямовуватися до споживача. Однак, для виключення саморозряду акумулятора, підключеного до батареї (наприклад, вночі) на загальний плюсової провід бажано встановити шунтуючі діоди Шотке.

Механічний монтаж панелей

Після електричного з’єднання фотоелементів слід виконати їх механічне закріплення на заздалегідь підготовленій основі. І хоча для цих цілей можуть використовуватися різні методики, самим оптимальним вважається варіант кріплення панелей до основи за допомогою герметика на силіконовій основі. Єдине, на що слід звернути увагу при виконанні зазначеної операції, точка кріплення для кожного елемента повинна бути одна (зазвичай в центрі), щоб під час роботи всього пристрою виключити механічну поломку крихких елементів внаслідок їх температурного розширення. Тобто кожна з 36 панелей закріплюється до основи підкладки за допомогою силікону в чітко встановленому місці, в результаті чого утворюється загальний джерело енергії.

Фінальна збірка сонячної батареї

Останнім штрихом, збираючи сонячні батареї для дому своїми руками буде приміщення отриманої системи всередину підготовленого каркаса і закріплення за допомогою стандартних саморізів (підкладка просто прикручується до днища каркаса). Після чого проводиться електричне з’єднання відхідних провідників, і вся конструкція накриваються прозорим оргсклом, яке фіксується до бортикам сонячної батареї за допомогою саморізів.

Встановлення сонячної батареї

Зроблена вищеописаним чином СБ зможе генерувати достатньо енергії для зарядки 12 вольтового акумулятора і тим самим забезпечувати дрібних споживачів довгоочікуваним ресурсом. Однак, враховуючи стовідсоткову залежність роботи сонячної батареї від ультрафіолетового випромінювання, велику увагу слід приділити правильності установки отриманого електроприладу.

Тобто монтувати сонячну батарею слід в місці максимальної сонячної активності, розташовуючи лицьову частину під кутом до горизонту 40-60 градусів у напрямку півдня або сходу. При цьому дуже важливо виключити затінення батареї або надмірне її забруднення листям, через що не рекомендується даний джерело монтувати під кроною дерев, а найкращим варіантом вважається скат даху.

Однак виконуючи самостійну установку сонячних батарей, слід бути особливо обережним і дотримуватися певні вимоги. Так, по-перше, несуча конструкція покрівлі під батарею повинна володіти достатньою жорсткістю, щоб протистояти додатковим навантаженням. По-друге, місце встановлення повинно бути легкодоступним (для обслуговування). По-третє, в якості провідників слід застосовувати кабельну продукцію, стійку до інтенсивного ультрафіолетового випромінювання.

Рекомендації з виготовлення сонячної батареї своїми руками

На підставі усього вищесказаного можна зробити висновок, що сонячні батареї для дому своїми руками – це цілком реально, головне не боятися і в процесі робіт дотримувати ряд дуже важливих рекомендацій:

1. Використовувати для виготовлення панелей лише якісні матеріали, здатні захистити конструкцію від природних опадів і інтенсивного випромінювання;
2. При проектуванні, збірці і установці батарей відштовхуватись від принципу модульності, адже згодом потужність і напруга СБ може бути значно збільшені шляхом монтажу додаткових фотоелементів
3. Застосовуючи герметик, слід бути обережним і приступати до подальших процедур, лише після його повного висихання (інакше на внутрішній стінці оргскла може утворюватися конденсат);
4. У процесі складання слід за допомогою приладу (мультиметра) постійно перевіряти рівень генеруємої напруги (з фотоелемента, з ряду фотоелементів, з усього модуля).

Також слід зазначити, що при необхідності така сонячна батарея може бути використана і в похідних умовах, що може зажадати деяких конструктивних доробок. Так що ж за справу!