Солнечный генератор своими руками: инструкция по изготовлению альтернативного источника энергии 

Энергия солнца — в электричество

Солнечные панели впервые начали делать для космических кораблей. В основе устройства лежит способность фотонов создавать электрический ток. Вариаций конструкции солнечных батарей великое множество и каждый год они совершенствуются. Самостоятельно изготовить солнечную батарею можно двумя способами:

Способ №1. Купить готовые фотоэлементы, собрать из них цепь и накрыть конструкцию прозрачным материалом

Работать нужно предельно осторожно, все элементы очень хрупкие. Каждый фотоэлемент имеет маркировку в вольт-амперах. Посчитать нужное количество элементов для сбора батареи необходимой мощности не составит большой сложности

Последовательность работы такая:

Посчитать нужное количество элементов для сбора батареи необходимой мощности не составит большой сложности. Последовательность работы такая:

• для изготовления корпуса понадобится лист фанеры. По периметру прибиваются деревянные рейки;
• в листе фанеры сверлятся отверстия для вентиляции;
• внутрь помещается лист ДВП со спаянной цепью фотоэлементов;
• проверяется работоспособность;
• на рейки прикручивается оргстекло.

Способ №2 требует знаний электротехники. Электрическая цепь собирается из диодов Д223Б. Спаивают их по рядам последовательно. Помещают в корпус, накрытый прозрачным материалом.

Фотоэлементы бывают двух видов:

1. Монокристаллические пластины обладают КПД 13% и прослужат четверть века. Безупречно работают только в солнечную погоду.
2. Поликристаллические имеют КПД ниже, их срок службы всего 10 лет, но мощность не падает при облачности. Панель площадью 10 кв. м. способна произвести 1КВт энергии. При размещении на крыше стоит учитывать общий вес конструкции.

Готовые батареи размещают на самой солнечной стороне. Панель необходимо оснастить возможностью регулировки наклона угла по отношению к Солнцу. Вертикальное положение устанавливают во время снегопадов, чтобы батарея не вышла из строя.

Солнечную панель можно использовать с аккумулятором или без него. Днём потреблять энергию солнечной батареи, а ночью — аккумулятора. Либо днём пользоваться солнечной энергией, а ночью — от центральной сети электроснабжения.

Plug N Play солнечный генератор с Wagan Powerpack

Этот комплект солнечного генератора можно успешно питать и полностью заряжать естественным светом. Это здорово, так как вы не можете иметь прямой солнечный свет каждый день. Это означает, что в дневное время вы можете рассчитывать на генератор для питания батарей. Он может быть не таким мощным, каким мог бы быть под прямыми солнечными лучами, но он производит достаточно мощную энергию.

Генератор Wagan пока один из лучших, потому что его розетки вырабатывают 300 Вт. Солнечная панель (которая также устойчива к атмосферным воздействиям и может противостоять любому типу суровой погоды, включая град) является более мощной, чем предыдущая: 30 Вт. Кроме того, это лучше, потому что его ячейки являются поликристаллическими (в отличие от более распространенных монокристаллических). Это делает его более долговечным и эффективным.

Хотя этот комплект солнечного генератора тяжелее двойного по сравнению с предыдущими продуктами, он намного мощнее и надежнее. Как видно из названия, просто подключите солнечную панель к батарее, и она сразу же начнет заряжаться.

Длина кабеля солнечной панели составляет 7,62 м. Это означает, что вы можете разместить солнечную панель в солнечном месте, но при этом держать устройства, устройства, ноутбуки и камеры в тени рядом с вами.

Еще одна замечательная особенность — вам никогда не понадобится контроллер заряда, так как у батареи есть режим и # 8216; Медленный заряд, который активируется, когда батарея полностью заряжена. Это защитит аккумулятор от перегрузки.

Большинство покупателей очень довольны продуктом и покупают второй блок. Некоторые имеют тенденцию испытывать короткое время автономной работы, и это может быть небольшой проблемой. Для большинства клиентов срок службы батареи составляет от 3 до 5 лет, пока ее не нужно заменить на новую.

Если вам нравится этот продукт, вы можете найти его и купить здесь.

Битва за Землю

Что случится с миром, если в каждом доме появится такой генератор? Ответ прост, как и принцип, по которому работают генераторы свободной энергии с самозапиткой. Он просто прекратит своё существование в том виде, в котором пребывает сейчас.

Если в масштабе планеты начнётся потребление электричества, которое даёт генератор свободной энергии, произойдет удивительная вещь. Финансовые гегемоны утратят контроль над миропорядком и рухнут с пьедесталов своего благосостояния. Первоочередная задача их состоит в том, чтобы не дать нам стать действительно свободными гражданами планеты Земля. На этом пути они очень преуспели. Жизнь современного человека напоминает беличьи бега в колесе. Времени остановиться, оглядеться, начать неспешно размышлять нет.

Если остановишься, то сразу выпадешь из «обоймы» успешных и получающих награду за свой труд. Награда на самом деле невелика, но на фоне многих, не имеющих этого, выглядит значительно. Такой образ жизни — путь в никуда. Мы сжигаем не только свои жизни во благо других. Мы оставляем своим детям незавидное наследство в виде загрязнённой атмосферы, водных ресурсов, а поверхность Земли превращаем в свалку.

Поэтому свобода каждого находится в его руках. Теперь у вас есть знание, что в мире может существовать и работать генератор свободной энергии. Схема, с помощью которой человечество скинет многовековое рабство, уже запущена. Мы на пороге великих перемен.

Где и как разместить генератор?

Место установки солнечного генератора выбирают очень внимательно и без спешки. Пластины, принимающие свет, обязательно размещают под наклоном, чтобы лучи не «падали» на поверхность перпендикулярно, а как бы аккуратно «стекали» по ней.

В идеале конструкцию располагают так, чтобы оставалась возможность в случае надобности корректировать угол наклона, таким способом, «улавливая» максимальное количество солнца.

Вполне допустимо поставить гелиосистему из солнечных батарей на земле, но чаще всего для размещения выбирают крышу дома или подсобного помещения, а именно ту ее часть, что выходит на самую освященную, преимущественно южную сторону участка.

Очень важно, чтобы рядом не было высоких зданий и мощных, раскидистых деревьев. Находясь в непосредственной близости, они создают тень и мешают полноценной работе агрегата

Чтобы солнечные установки качественно работали, их необходимо поддерживать в чистоте и порядке. Слой грязи, образовавшийся на поверхности улавливающей панели, снижает эффективность на 10%, а налипший снег и вовсе отключает агрегат. Поэтому регулярное обслуживание является обязательной процедурой и способствует поддержанию модулей в идеальном эксплуатационном состоянии

Средне-оптимальным для установки солнечного генератора считают уровень угла наклона крыши в 45⁰. При таком расположении фотоэлементы поглощают солнечный поток очень эффективно и выдают необходимый для корректного обеспечения жизнедеятельности дома объем энергии.

Чтобы получить от панелей реальную отдачу и обеспечить среднестатистическую семью нужным количеством энергии, придется занять под солнечный генератор 15-20 кв.м поверхности кровли

Для европейской части государств СНГ действуют несколько другие показатели. Профессионалы рекомендуют брать за основу угол стационарного наклона в 50-60⁰, а в подвижных конструкциях во время зимнего сезона располагать батареи под углом 70⁰ к горизонту.

Летом же менять положение и наклонять фотоэлементы под углом 30⁰.

Установив панели генератора на трек-систему, оборудованную опцией автоматического слежения за солнцем, можно повысить эффективность отдачи на 50%. Модуль самостоятельно выявит интенсивность лучей и будет подстраиваться под максимальную освещенность от рассвета и до заката

Непосредственно перед монтажом крышу дополнительно укрепляют и оснащают специальными прочными опорниками, так как далеко не всякая конструкция обладает способностью выдержать полный вес оборудования для преобразования солнечной энергии.

Чтобы надежно и прочно установить солнечный генератор на крыше, стоит приобрести специальные крепления. Они выпускаются отдельно под каждый тип кровельного покрытия и всегда имеются в продаже. При монтаже между панелями и крышей нужно обязательно оставить зазор для полноценного доступа воздуха и корректной вентиляции солнцепоглощающих элементов

В некоторых случаях под кровлей ставят усиленные стропила, предохраняющие крышу от обрушения, потенциально возможного из-за повышенной нагрузки, существенно возрастающей в зимний сезон, когда на кровельной поверхности скапливается снег.

Для запуска в работу гелиосистеме потребуются аккумуляторы, инвертор и контроллер заряда. О правилах подбора устройств и их включения в цепь узнаете из рекомендованных нами статей.

Определение альтернативного отопления

Альтернативные источники отопления частного дома включают в себя виды систем теплоснабжения, где задействуются природные источники энергии. При этом затраты на монтаж таких установок должны быть доступными и несравнимыми со стоимостью обслуживаемого жилища. Используются такие схемы, как правило, в загородных домах. Для обитателей многоквартирных комплексов вопрос об этом не поднимается, так как каждая квартира подключена к централизованному отоплению.

Интерес к альтернативным источникам отопления связан с неуклонным повышением цен на большинство распространенных энергоносителей. Это относится и к самому дешевому варианту – магистральному теплоснабжению. Из-за ограниченности природных ресурсов эта тенденция будет наблюдаться и в будущем, что вынуждает искать новые источники энергии. Помимо экономической выгоды, такие способы обогреть дом хороши тем, что атмосфера не загрязняется твердыми и газообразными выбросами, получаемыми при сжигании разных типов топлива. Это способствует улучшению экологической обстановки.

Как протестировать смонтированный агрегат?

Перед тем, как окончательно загерметизировать собранный генератор, его обязательно тестируют, чтобы выявить потенциально возможные в процессе пайки неисправности. Самый разумный вариант – проверять каждый пропаянный ряд отдельно. Так сразу станет понятно, где контакты соединены плохо и требуется повторная обработка.

Для проведения теста используют бытовой амперметр. Замер осуществляют в безоблачный солнечный день в обеденное время (период с 13 до 15 часов). Конструкцию располагают во дворе и устанавливают под соответствующим углом наклона.

Бытовой амперметр помогает измерить фактическую силу тока. На основании его показаний можно определить уровень работоспособности смонтированной гелиосистемы и выявить нарушения в последовательности соединения кремниевых фотоэлементов

К выведенным контактам солнечной батареи подключают амперметр и осуществляют замер тока короткого замыкания. Если прибор показывает результаты выше 4,5 А, система полностью корректна и все соединения пропаяны четко и правильно.

Более низкие данные, появившиеся на дисплее тестера, говорят о нарушениях, которые необходимо отследить и заново перепаять. Традиционно солнечные генераторы, сконструированные своими руками из фотоэлементов с небольшим дефектом (группа B) на тесте демонстрируют цифры от 5 до 10 Ампер.

Агрегаты фабричного производства показывают данные на 10-20% выше. Это объясняется тем, что в производстве используются кремниевые пластины группы А, не имеющие никакого брака в структуре.

Бесконечный источник энергии

Американские ученые из компании Nano Diamond Battery разработали «вечный» источник питания, способный работать тысячи и даже десятки тысяч лет. Они создали так называемую «бета-гальваническую батарею» (betavoltaic) и, по их заверениям, даже успешно испытали их в лабораторных условиях. В отечественном институте НИТУ «МИСиС» бета-гальванические элементы питания называют бетавольтаическими.

Как сообщил ресурсу New Atlas исполнительный директор Nano Diamond Battery Нима Голшарифи (Nima Golsharifi), одна такая батарейка может работать до 28 тыс. лет. Такой элемент питания может использоваться, по мнению разработчиков, в самых разных видах техники, начиная от носимых устройств и мобильных гаджетов и заканчивая средствами передвижения – поездами, электромобилями и даже самолетами.

Самодельная гидроэлектростанция

При наличии на участке ручья или водоёма с плотиной дополнительным источником альтернативной электроэнергии станет самодельная гидроэлектростанция. В основе устройства лежит водяное колесо, а мощность будет зависеть от скорости течения воды. Материалы для изготовления генератора и колеса можно взять от автомобиля, а обрезки уголка и металла найдутся в любом хозяйстве. Кроме этого, понадобится кусок медного провода, фанера, смола полистироловая и неодимовые магниты.

Последовательность работ:

1. Делается колесо из 11 дюймовых дисков. Из стальной трубы изготавливаются лопасти (режем трубу вдоль на 4 части). Потребуется 16 лопастей. Диски стягиваются болтами, зазор между ними 10 дюймов. Лопасти привариваются сваркой.
2. Изготавливается сопло по ширине колеса. Его делают из обрезка металла, выгнув по размеру и соединив сваркой. Сопло настраивают по высоте. Это позволит отрегулировать водяной поток.
3. Сваривается ось.
4. Устанавливается колесо на ось.
5. Делается обмотка, заливаются смолой катушки – статор готов. Собираем генератор. Из фанеры изготавливается шаблон. Устанавливают магниты.
6. Генератор защищают металлическим крылом от водяных брызг.
7. Колесо, ось и крепежи с соплом покрывают краской для защиты металла от коррозии и эстетического удовольствия.
8. Регулировкой сопла добиваются наибольшей мощности.

Самодельные устройства не требуют больших капиталовложений и производят энергию бесплатно. Если совместить несколько видов альтернативных источников, то такой шаг ощутимо снизит расходы на электроэнергию. Для сбора агрегата понадобятся только умелые руки и ясная голова.

Каким должен быть самодельный солнечный коллектор?

Из-за невысокой эффективности воздушных коллекторов домашние мастера отдают предпочтение водяным устройствам, которые бывают вакуумными или плоскими, с замкнутой или открытой системой теплообмена.

Плоский коллектор – довольно простой для самостоятельного изготовления прибор. Состоит из металлического корпуса прямоугольной формы, внутрь которого интегрирован теплоприемник, чаще всего в виде медного или алюминиевого трубчатого змеевика.

Для лучшего поглощения солнечных лучей (абсорбции) его покрывают селективной краской черного цвета. Снизу обязательно укладывается слой теплоизоляционного материала или резины, а сверху конструкция накрывается крышкой, для изготовления которой используется стекло или, например, поликарбонат, хотя возможно применение и других светопропускающих материалов.

Принцип работы плоского коллектора довольно простой: поглощенное тепло передается теплоносителю (в данном случае жидкости), циркулирующему по змеевику.

Прозрачная крышка выполняет одновременно несколько функций: защищает теплообменник от негативных природных явлений (осадков, ветра), а также грязи и пыли, при этом свободно пропускает солнечные лучи.

Герметичность конструкции исключает возможность попадания грязи под стекло на теплоприемник и не допускает выветривания накопленного тепла через естественные щели.

Наиболее эффективен данный вид коллекторов при эксплуатации в теплое или межсезонное время года, зимой его КПД значительно снижается.

Проблема потери тепла решена в вакуумном коллекторе. В нем трубки помещаются в светопрозрачные стеклянные колбы, из которых предварительно выкачивается воздух. Трубки в этой конструкции обязательно имеют абсорбционное покрытие и дополнительно заполняются хладагентом.

Непосредственно трубки соединяются своими концами с магистралью, по которой движется теплоноситель. Под воздействием солнечных лучей хладагент закипает и превращается в пар, который, по законам физики, поднимается вверх по трубке и при контакте с теплоносителем остужается, отдавая накопленное тепло.

Следует отметить: вакуумный солнечный коллектор в сравнении с плоскими более эффективен за счет того, что удельная теплота вещества в парообразном состоянии выше, чем в жидком.

Именно из-за такой особенности вакуумные коллекторы эффективны и в зимнее время, при минусовых температурах, хотя их КПД может несколько снизиться за счет уменьшения светового дня и увеличения пасмурности.

Вариантом вакуумного коллектора можно считать и конструкции, в которых трубки сразу заполняются теплоносителем. Но они обладают одним существенным недостатком – сложностью проведения ремонтных работ. В этом случае, если из строя вышла какая-либо из трубок, потребуется полная замена всей конструкции.

Особенности генераторов на солнечных батареях

Сегодня для энергообеспечения частных домов все чаще используются разного рода генераторы. Особенно это актуально для отдаленных и труднодоступных регионов и районов с нестабильным электроснабжением. Чаще всего для этих целей применяются классические топливные варианты (дизельные или бензиновые), но нередко используются и не менее эффективные альтернативные варианты. Так, во многих странах очень развита ветроэнергетика (к примеру, в Нидерландах или в Австралии), а в последние годы все более востребованными становятся и солнечные генераторы.

Работают эти устройства от привычных фотопанелей, производящих электричество. Также в обязательном порядке такой генератор имеет аккумулятор большой емкости (для накопления энергии), инвертор (для преобразования тока) и контроллер питания (для регулирования работы и зарядки батарей). Кроме того, в генераторе должны быть предохранительные модули, срабатывающие при превышении допустимых значений тока/напряжения.

Технические характеристики (параметры аккумулятора, время зарядки, производительность, выходные параметры) и коммутационные разъемы зависят от конкретной модели и производителя. Как правило, у таких солнечных генераторов имеются классические выходные розетки 220 В и выходы на 12 В. В некоторых модификациях предусмотрены даже USB-разъемы. Помимо этого обычно присутствует информативный дисплей для отображения всей рабочей информации.

Преимущества солнечных генераторов очевидны:

• Независимость от обычного энергоснабжения;
• Независимость от поставок топлива (бензин, дизель);
• Отсутствие расходов на топливо;
• Бесшумная работа (что очень актуально для частного дома);
• Возможность подзарядки от электросети (для некоторых моделей – даже от прикуривателя);
• Возможность использования в невентилируемых закрытых комнатах.

Сами солнечные батареи размещаются, естественно, на улице, к генератору они подсоединяются при помощи специального кабеля (он всегда входит в комплект).

Возможности солнечных генераторов

Спектр использования гелиогенераторов достаточно обширен. Их можно использовать для зарядки и питания ноутбуков, телевизоров, минихолодильников, энергосберегающих ламп и прочей бытовой техники. Время автономной работы зависит от конкретной модели, но, как правило, такие устройства достаточно производительны и способны, например, обеспечить энергией холодильник в течение суток.

Принцип же работы генераторов на солнечных батареях очень прост. Фотопанель вырабатывает постоянный ток, который поступает в генератор. Инвертор преобразует его в переменный, который и подается на бытовую нагрузку. А через контроллер заряда энергия накапливается в аккумуляторной батарее. При отсутствии солнечных лучей генератор может заряжаться от стандартной электросети.

Безусловно, такой агрегат является вспомогательным энергоисточником, так как, несмотря на все свои преимущества, все-таки зависит от погодных условий. Однако для многих частных домов он может стать идеальным решением проблем энергообеспечения. Ведь для работы ему не требуется дорогостоящее топливо, его можно установить в любой комнате, и он не создает вредных выхлопов.

Конечно, первоначальные затраты на приобретение солнечных генераторов выше, чем для классических топливных моделей. Однако эти расходы окупаются достаточно быстро за счет отсутствия необходимости постоянного приобретения топлива. Кроме того, отпадает проблема хранения топливных емкостей, заполненных пожароопасными горючими составами. А значит, минимизируется вероятность случайного возгорания.

Нередко для энергообеспечения используются комплексные установки, в которых объединяют солнечные и ветрогенераторы. Такие системы позволяют в полной мере использовать природные возможности региона и гарантируют стабильность электроснабжения.

Шаг 2: Выбор аккумуляторов

Все солнечные панели являются источниками постоянного тока. Электроэнергию они генерируют только днем. Если есть желание подключить нагрузку постоянного тока днем, то с этим нет никаких проблем, можно подключиться непосредственно от панелей. Но сделать это – не самое хорошее решение, потому что:

• Большинству приборов необходимо постоянное номинальное напряжение для эффективной работы. Передаваемое солнечными панелями напряжение и ток непостоянны. Они меняются в зависимости от интенсивности солнечного света, пасмурная погода – «не есть хорошо».
• Если вы хотите включить что-то ночью, то это что-то попросту не включится.

Указанная проблема решается использованием аккумуляторов, для накопления энергии в дневное время, и использования её в ночное. Существует много видов аккумуляторов. Аккумуляторы «открытого типа» с жидким электролитом, к которым относятся автомобильные аккумуляторы – предназначены для выдачи высокого тока в течение небольшого промежутка времени. Они не предназначены для глубокого разряда, у них задачи другие. Аккумуляторы для солнечных батарей являются аккумуляторами глубокого цикла, они легко переносят частичные разряды и предназначены для глубокого медленного разряда. Для солнечных электростанций хорошо подходят гелевые и литиевые аккумуляторные батареи (о том какие аккумуляторы лучше для солнечных электростанций мы писали тут).

Примечание: Перед тем как выбирать компоненты, определите, какую систему по напряжению вы хотите иметь: 12/24 или 48В. Чем выше напряжение, тем меньший ток будет в медных проводниках и тем меньше будут потери. Кроме того, чем выше рабочее напряжение, тем меньше потребуется сечение проводников. Чаще всего в качестве домашней электростанции используют системы с рабочим напряжением 12В или 24В. Это связано с тем, что часть домашних приборов можно питать напрямую от вашей электростанции, без двойного преобразования напряжения (вверх-вниз), которое приводит к потере мощности. В этом проекте рассмотрим систему 12В.

Параметры аккумулятора:

• Емкость аккумулятора рассчитывается в ампер-часах (Aч).
• Мощность (Вт)= Напряжение (В) х Ток (А). • Вт*час = Напряжение (В) х Ток (А) х Время (ч) = Вт*ч.
• Напряжение батареи = 12В (для нашей системы).

Емкость аккумулятора (Ач) = Мощность нагрузки (Вт)*Время работы (ч)/напряжение(В) = 250/12 = 20,83Ач.

Нужно понимать, что КПД аккумуляторов не может быть 100%, чаще всего КПД равен 80%. Учитывая это, имеем емкость аккумулятора (Ач) = 20,83/0,8 = 26Ач. Поскольку мы используем преобразователь напряжения, который имеет свой КПД, обычно его также принимают равным 80%, добавим его: 26/0,8 = 32,5Ач. Но и это еще не все – даже не смотря на использование аккумуляторов глубокого цикла, для продолжительного срока службы, их не рекомендуется разряжать до полной разрядки, и по-хорошему нужно оставлять хотя бы 30% заряда – чем больше оставим, тем дольше он прослужит, получается: 32,5*1,3 = 42,25Ач Округляем вверх, для того что бы получить целое число и выбираем аккумуляторы глубокого разряда емкостью от 45 ампер-часов (Ач).