Солнечная батарея своими руками

Пошаговое руководство по самостоятельной сборке самодельной солнечной батареи. 

Итак, что же такое солнечная батарея? это простой контейнер, содержащий десяток-другой солнечных элементов. Солнечные элементы хрупкие.

  • главное препятствие в постройке батареи это приобретение солнечных элементов за вменяемую цену

  • новые солнечные элементы дороги

  • некондиционные но рабочие солнечные элементы есть в наличии на аукционе гораздо дешевле

 

Нужно купить пару блоков монокристаллических солнечных элементов формата 3х6 дюйма. Чтобы сделать СБ, нужно соединить последовательно 36 элементов. Каждый генерирует 0,5В.

36 элементов, соединенных последовательно дадут 18 Вольт, которых хватит для зарядки батарей 12В. Солнечные элементы тонкие как бумага и ломкие как стекло. Их очень легко повредить. Ищите элементы, не покрытые воском с  припаянными проводниками. Если же купите элементы без проводников, то паяльником придется работать раза в 2-3 больше.

Солнечные элементы продаются широкого спектра размеров.

  • Элементы одного типа производят одинаковое напряжение независимо от их размера. Поэтому для получения нужного напряжения потребуется одинаковое количество элементов.

  • Большие по размеру элементы могут генерировать больший ток, а меньшие по размеру меньший ток.

  • Общая мощность батареи определяется как ее напряжение умноженное на генерируемый ток.

использование в одной батарее элементов разных размеров – нежелательно. Причина — максимальный ток, генерируемый  батареей, будет ограничен током самого маленького элемента, а более крупные элементы не будут работать в полную силу.

Солнечные элементы, на которых я остановил выбор, имеют размер 3х6 дюйма и способны генерировать ток примерно 3 ампера. Я планирую соединить последовательно 36 таких элементов, чтобы получить напряжение чуть больше 18 вольт. В результате должна получиться батарея, способная выдавать мощность порядка 60 ватт на ярком солнце.

  Это 60Вт каждый день, когда светит солнце. Вся энергия будет идти на зарядку аккумулятора для питания светильников на несколько часов после наступления темноты.

 

Солнечная батарея это  неглубокий ящик сделал его неглубоким, чтобы борта не затеняли солнечные элементы, когда солнце светит под углом. Сделал из фанеры толщиной 5 мм с бортиками из реек толщиной 20 мм. Бортики приклеены и привинчены. Батарея вмешает 36 элементов размером 3х6 дюймов. 

 

Это вентиляционные отверстия, предназначенные для выравнивания давления воздуха внутри и снаружи и служащие для удаления влаги. отверстия должны быть только внизу батареи, иначе дождь попадет внутрь. Такие же вентиляционные отверстия должны быть сделаны в разделительной планке.

Далее вырезается два  куска ДВП. Они будут служить подложками, на которых будут собираться солнечные элементы. Они должны свободно помещаться между бортиками. 

Чтобы защитить батарею от погодных неприятностей, лицевую сторону закрываем оргстеклом. Эти два куска оргстекла были вырезаны, чтобы закрывать всю батарею полностью.

 

После этого, я окрасил все деревянные части солнечной батареи несколькими слоями краски, чтобы защитить их от влаги и воздействия окружающей среды. Ящик я покрасил внутри и снаружи.

 

Начинать нужно с прорисовки сетки на каждой основе, для упрощения процесса установки каждого элемента. Потом нужно выложить элементы по сетке обратной стороной вверх, так их можно спаять вместе. Все 18 элементов каждой половины батареи должны быть соединены последовательно, после чего обе половины также должны быть соединены последовательно для получения требуемого напряжения.

Спаивать элементы между собой поначалу сложно, но я быстро приловчился. Начинайте только с двух элементов. Разместите соединительные проводники одного из них так, чтобы они пересекали точки пайки на обратной стороне другого. Также нужно убедиться, что расстояние между элементами соответствует разметке.

Я использовал маломощный паяльник и прутковый припой с сердцевиной из канифоли. Также перед пайкой я смазывал флюсом точки пайки на элементах при помощи специального карандаша. Не давите на паяльник! Элементы тонкие и хрупкие, нажмете сильно – сломаете. Я был неаккуратен пару раз – пришлось выбросить несколько элементов.

Повторять пайку пришлось до тех пор, пока не получилась цепочка из 6-ти элементов. Соединительные шины от сломанных элементов я припаял к обратной стороне последнего элемента цепочки. Таких цепочек я сделал три, повторив процедуру еще дважды. Всего 18 элементов для первой половины батареи.

Три цепочки элементов должны быть соединены последовательно. Поэтому среднюю цепочку поворачиваем на 180 градусов по отношению к двум другим. Ориентация цепочек получилась правильной (элементы все еще лежат обратной стороной вверх на подложке). Следующий шаг – приклеивание элементов на место.

Приклеивание элементов потребует сноровки. Наносим небольшую каплю силиконового герметика в центре каждого из шести элементов одной цепочки. После этого переворачиваем цепочку лицевой стороной вверх и размещаем элементы по разметке, которую нанесли раньше. Легонько прижмите элементы, надавливая по центру, чтобы приклеить их к основе. Сложности возникают в основном при переворачивании гибкой цепочки элементов. Вторая пара рук тут не повредит.

Не наносите слишком много клея и не приклеивайте элементы нигде кроме центра. Элементы и подложка, на которой они смонтированы, будут расширяться, сжиматься, гнуться и деформироваться при изменении температуры и влажности. Если вы приклеите элемент по всей площади, он со временем сломается. Приклеивание только в центре дает элементам возможность свободно деформироваться отдельно от основы. Элементы и основа могут деформироваться по-разному и элементы не сломаются.

Вот полностью собранная половина батареи. Я использовал медную оплетку от кабеля для соединения первой и второй цепочки элементов.

Можно использовать специальные шины или даже обычные провода. Просто у меня под рукой была медная оплетка от кабеля. Такое же соединение делаем с обратной стороны между второй и третьей цепочкой элементов. Каплей герметика я прикрепил провод к основанию, чтобы он не «гулял» и не гнулся.

Тест первой половины солнечной батареи на солнце. При слабом солнце в дымке эта половина генерирует 9,3 Вольта

После того как обе основы с элементами будут готовы, я смогу установить их на место в подготовленную коробку и соединить.

Каждая из половин помещается на свое место. Я использовал 4 шурупа для крепления основы с элементами внутри батареи.

Провод для соединения половин батареи я пропустил через одно из вентиляционных отверстий в центральном бортике. Тут тоже пара капель герметика поможет закрепить провод на одном месте и предотвратить его болтание внутри батареи

.

Каждая солнечная батарея должна быть снабжена блокирующим диодом, соединенным последовательно с батареей. Диод нужен для предотвращения разряда аккумуляторов через батарею ночью и в пасмурную погоду. Я использовал диод на 3,3А. Диоды Шоттки имеют гораздо более низкое падение напряжения, чем обычные диоды. Соответственно, будут меньше потери мощности на диоде. Я купил набор из 25 диодов марки 31DQ03 на eBay.

Сначала я планировал присоединить диод снаружи батареи. Но после того как посмотрел технические характеристики диодов, решил поместить их внутри батареи. У этих диодов падение напряжения уменьшается с ростом температуры. Внутри моей батареи будет высокая температура, диод будет работать более эффективно. Используем силиконовый герметик чтобы закрепить диод.

Сверлим отверстие в днище батареи, чтобы вывести провода наружу. Провода завязаны на узел, чтобы предотвратить их вытягивание из батареи, и закреплены все тем же герметиком.

Важно дать герметику высохнуть до того, как мы будем крепить оргстекло на место.

И еще немного герметика для герметизации выходного отверстия.

На выходной провод я прикрутил двухконтактный разъем. Розетка этого разъема будет присоединена к контроллеру заряда аккумуляторов

Вот как выглядит законченная СБ с прикрученным экраном из оргстекла. Оргстекло пока еще не герметизировано. Я сначала не производил герметизацию стыков.

Вот результаты тестирования напряжения законченной батареи на ярком зимнем солнце. Вольтметр показывает 18,88В без нагрузки. Это в точности как я и рассчитывал.

А вот тест по току в тех же условиях (яркое зимнее солнце). Амперметр показывает 3,0 А – ток короткого замыкания. Это как раз недалеко от расчетного тока элементов.

перемещаю пару раз в день для ориентации на солнце, но это не такая уж и большая сложность.

Комплектующие

 

Стоимость

Солнечные элементы

$79.00

Дерево

$20.26

Оргстекло

$10.00

Шурупы

Силиконовый герметик

$3

Провода

Из запасов

$0.00

Диод

 

$0.20

Двухконтактный разъем

$6.08

Краска

$0.00

Итого

$104.85

Это малая часть стоимости серийной СБ такой же мощности. И это очень просто! У меня уже есть план построить еще несколько солнечных батарей, чтобы увеличить мощность.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


семь − = 2

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>

Яндекс.Метрика