Кілька років тому я купив собі заміський будиночок. Просто вийшло так, що я астроном, і хочу займатися своїм хобі далеко від міського шуму і світлового забруднення середовища (їх виробляють світлові реклами, ліхтарі, все, що заважає астрономічними спостереженнями), якій грішать майже всі, крім найбільш невеликих, міста. Я знайшов дуже гарне віддалене місце в штаті Арізона. Місце прекрасне, тихе, але тільки є один істотний недолік - далеко навколо немає електрики . Але насправді, яка ж це біда? Хоча, відверто кажучи, хотілося б мати трошки електричної тяги, все ж таки на вулиці 21 століття, і багато зручностей залежить від неї.
Я взяв та й збудував собі вітряну турбіну-генератор, щоб в своєму отшельничестве був електричне світло (але про неї докладно розповім як-небудь в майбутньому). Турбіна працює просто чудово (коли, природно, дме вітер). Але мені потрібно було більше струму, і щоб джерело його був надійний і безперервний. Схоже було, що вітер постійно дув на мою нерухомість, за винятком тих випадків, коли він був потрібен особливо сильно.
Однак я помітив, що приблизно 300 днів в році я на своїй дачі маю сонячне світло. Я подумав, але ж це гарна підмога для турбіни - сонячна енергія! Але оскільки сонячні колектори (або панелі) досить дорогі, я вирішив спробувати побудувати одну сам.
Діяти вирішив за допомогою звичайних інструментів і недорогих недефіцитних матеріалів. Я сподівався побудувати сонячну панель не гірше промислової по своїй продуктивності, але абсолютно недосяжну для комерційних примірників за ціною. Пропоную почитати мій робочий поетапний щоденник, і ви дізнаєтеся докладно, як я все це робив.
Купівля декількох фотоелементів
Для більш зручного перевезення і щоб уникнути пошкоджень елементи були обмазані воском, видалити який було першою моєю головним болем.
Я придбав парочку блоків розміром 3 на 6 монокристалічних фотоелементів. Потрібно всього 36 таких елементів, з'єднаних послідовно. Кожен елемент виробляє до 1/2 вольта. 36 штук в послідовності дають десь 18 вольт, що цілком достатньо для зарядки 12-вольтів батарей. Так, саме такий високий вольтаж і потрібен для їх зарядки. Такий тип фотоелементів тонкий, як папір, крихкий і ніжний, як скло. Крім того, їх легко можна пошкодити. Як, правило, продавці дуже щедро обмазують панелі воском. Віск дуже складно прибирати. Так що при покупці їх раджу вибирати такі, де воску немає. Але пам'ятайте, що вони можуть постраждати при недбалої транспортування. Зверніть також увагу, що на них є металеві ярлички. Оскільки вам доведеться паяти панель з цих елементів, вибирайте їх з ярликами. Без них вам доведеться проводити паяльних робіт приблизно в два рази більше. Краще доплатити за ярлички.
Я також купив пару упаковок елементів без воскової обмазки у іншого продавця від Ebay. Вони були запаковані в пластикову коробку. Вони гуркотіли всередині, а потім я виявив трошки зазубрінок по їх краях і кутах. Однак, дрібні зазубринки зовсім не страшні. Не потрібно абсолютно турбуватися, що через них буде гірше продуктивність. Хоча через це часто продукцію бракують. Але ж одна-дві щербини просто дурниця. Я купив достатню кількість елементів для побудови двох панелей. А потім в міркуванні їх ймовірної поломки під час роботи я купив ще запасні.
спорудження каркаса
Для побудови каркаса я взяв торцюва-усовочная пилу, ручний дриль і шуруповерт.
Взагалі, що таке ця сама панель? Спочатку це коробка, яка підтримує грати з фотоелементів. Ось я і почав своє будівництво з споруди неглибокого ящика. Я зробив його так, щоб при сонячному світлі, що падає на його кути, тінь від боків ящика не потрапляла б на мої сонячні фотоелементи. Він зроблений з фанери товщиною 3/8 дюйма (9 мм) і дерев'яних рейок, які тримаються на краях ящика за допомогою клею і шурупів. На панелі будуть перебувати 36 фотоелементів розміром 3/6 дюйма (12 мм). Я вирішив зробити двох'ярусний ящик, по 18 елементів на кожному ярусі, щоб його легко і швидко було збирати. Я знав, що мені належить паяти фотоелементи на кухонному столі, де дуже мало місця. Тому в середині ящика я поставив роздільник. Кожен ярус входить в свій відсік панелі.
На другому моєму фото ви бачите щось на зразок зворотного боку поштового конверта, на якому показані всі розміри сонячної панелі. Вони дані в дюймах (вибачте мене, прихильники метричної системи). Бічні рейки розміром 3/4 на 3/4 йдуть по всіх краях фанерною опори. Одна рейка йде через центр і ділить панель на два яруси. Ось так я і вирішив все це зробити. І думаю, в цих розмірах, та й самій споруді, немає нічого особливого.
завершення каркаса
Ось на знімку можна побачити половину панелі. Цей відсік буде тримати один ярус на 18 фотоелементів. Зауважте маленькі дірочки по краях відсіку. Це буде дно панелі (вибачте, фото перевернуто), а дірочки - це вентиляційні отвори, які придумані для збігу атмосферного тиску всередині панелі з тиском за її бортом і щоб уникнути накопичення вологи. Оскільки отвори будуть перебувати на дні панелі, туди не потраплять ні дощ, ні роса. Повинні бути також зроблені такі ж отвори в центральній розділювальній перегородці між двома ярусами.
Пізніше примітка: через деякий час рекомендую збільшити розмір отворів хоча б до 1/4 дюйма (6 мм) в діаметрі. А щоб в панель не попадали жуки і пил, можна зробити зі скловолокна невелику ізоляцію в отворах нижньої поперечини панелі, але не потрібно її ставити в отвори розділової перегородки.
Потім я вирізав дві панельки з мезоніта, щоб всунути їх у відсіки. На панельках, вставлених вільною посадкою, будуть триматися яруси. Матеріал краще взяти тонкий, жорсткий і не проводить електрику.
Щоб уберегти панель від опадів, передню її частину потрібно зробити з плексигласу. На третьому знімку видно два шматка відхідного плексигласу, вирізані під розмір передньої частини панелі. Не знайшов я просто одного великого шматка на всю панель. Можна було б для цього використовувати скло, але воно дуже крихке. Град і сміття розіб'ють скло, а від плексигласу вони будуть відскакувати. Ось подивіться, як виглядає вже готова панель.
фарбування каркаса
Наступним кроком було прикрашення каркаса декількома шарами фарби для захисту його від вогкості і опадів. Ящик пофарбував як зовні, так і всередині. Мій науковий підхід у виборі фарби полягав у тому, що я змішав різні фарби з банок, знайдених в різних кутах мого гаража , І у виборі заключного кольору, який, на мою думку і повинен був завершити ансамбль.
Панельки в відсіках я теж пофарбував, причому різним кольором різні їх сторони. Обов'язково фарбуйте їх з двох сторін, щоб вони не пожолобилися від вогкості. Їх деформація призведе до пошкодження фотоелементів, які будуть прикріплені до них.
підготовка фотоелементів
Ось сама панель і готова, пора приступити до роботи з фотоелементами.
Як я вже говорив, жахлива головний біль це віск. Після кількох невдач при його видаленні я знайшов досить гарне рішення. Але все ж знову рекомендую всім робити покупки у тих, хто не опускає свій товар у віск.
На фото видно весь набір моїх дій. Моя дівчина запитала, що я готував. Уявіть же її здивування, коли я відповів, що готую сонячні фотоелементи. Перший крок - водяна ванна для розплавлення воску, яку видно на задньому плані праворуч. Зліва попереду ванна для гарячої мильної води. Справа така ж ємність для гарячої чистої води. Всі ємності зараз знаходяться в режимі нижче температури кипіння. Я почав процес з нагрівання кожного брикету окремо в ванні з гарячою ззаду справа. Я відділяв елементи один від одного і поміщав їх по одному на деякий час в мильну воду, щоб видалити з них віск. Потім прополіскують в чистій гарячій воді. Після чого сушив їх на рушник. Чи не промивайте елементи проточною водою, так як віск затвердіє і ваша каналізація буде забита. Видаліть воду зовні. Тепер майже весь віск видалений. Залишається тоненька плівочка на деяких фотоелементах, але вона схоже не заважає паяння.
Не давайте воді закипіти ні в одній з ванн, інакше бульбочки будуть досить сильно зіштовхувати елементи один з одним. До того ж ще окріп може послабити електричні контакти всередині їх. Також рекомендував би покласти брикети з елементами в холодну воду, потім поступово її нагріваючи, але знову тільки до температури кипіння, щоб вони не отримали термічного пошкодження. Пластмасові щипці і лопаточка будуть дуже підходящий для відділення розплавленого воску. Намагайтеся не сильно тиснути на металеві ярлики, інакше їх можна просто зіпхнути. Дуже складно було спочатку це все проробляти, але слава Богу, я купив запасні елементи.
Припаювання фотоелементів один до одного
Потрібно припаювати передні ярлички одного елемента до платівок в задній частині наступного елемента.
Я олівцем накидав на панельках креслення розташування 18 елементів. Потім на цей креслення я поставив їх в положенні догори ногами, щоб можна було їх спаяти. Всі вісімнадцять фотоелементів на кожній половинці панелі повинні бути спаяні послідовно, потім також послідовно потрібно спаяти обидві частини панелі, тоді вийде потрібний вольтаж.
Спочатку це паяння було досить мудрованим, але швидко було знайдено правильне рішення. Почав я з двох перевернутих елементів. Помістив ярличок одного елемента на точку споювання на задній частині іншого. Потім переконався, що відстані між фотоелементами збігаються з кресленням. Так я продовжував далі, поки не вийшов ряд з шести спаяних один з одним елементів. Після чого на задню точку останнього елемента в ряду я напаяти ярлички з негідних елементів. Потім створив ще два ряди з 6 штук.
Я використовував малопотужний паяльник з тонким жалом. Перед паянням я покрив місця спайки каніфоллю. Потрібно паяти дуже обережно, оскільки елементи тонкі і ніжні. Якщо сильно тиснути на паяльник, можна поламати елемент. Спочатку я був необережним і пошкодив пару елементів.
приклеювання елементів
Це заняття теж цілком мудроване, як показала практика. Я помістив по кульці чистої силіконової набивання в центр кожного з шести елементів одного ряду. Потім я перевернув ряд на 180º і помістив по лінії олівця на кресленні. Потім легенько натиснув в центр кожного фотоелемента, щоб приклеїти їх до панелі. Прикріплювати гнучкий ряд виявилося теж проблематично. Кілька порад, які йдуть нижче, можуть бути корисні для цього.
Не використовуйте багато клею, і клейте тільки центр елементів. В іншому випадку вони разом з панеллю можуть викривити і деформуватися при змінах температури і попаданні вологи. Якщо на підставу покласти багато клею, з часом воно може тріснути. І клейте їх тільки в центральній точці, тоді вони будуть триматися вільно на верху підстави. Вони можуть трохи розширитися і погнутися, але не зруйнуються.
Наступного разу я буду робити це інакше. Я припаяти ярлички на задні сторони всіх елементів. Потім я завдам клей на потрібні місця елементів. Потім я спаяні ярлички разом. Здавалося б, ось так і треба робити завжди, але я ще раз перевірив би цей варіант, щоб переконатися в цьому грунтовно.
Ось одна половина панелі, повністю готова.
З'єднання рядів елементів з тестової половиною панелі
Мідний кабель потрібен для з'єднання двох рядів фотоелементів.
Саме їм я і з'єднав перший і другий ряд. Можна використовувати звичайно звичайний провід, але мені пощастило мати під рукою саме мідний. Необхідно провести ще одне з'єднання другого і третього рядів на зворотному боці панелі. Я використовував кульку силіконової набивання для закріплення кабелю.
На другому фото можна побачити випробування першої половини панелі на сонці. При слабкому світлі в хмарну погоду панель дає 9,31 вольта. Ура, працює! Тепер залишилося зробити ще таку ж.
Як тільки були готові обидві панелі, я встановив їх в загальну раму і підключив один до одного.
Установка полпанелі в каркас
Прикручуємо один з чотирьох власників полпанелі на потрібне місце в каркасі.
Прикручуємо держатель плексигласу.
Кожну половину панелі встановлюємо в загальну раму. Я взяв для цього чотири маленьких шурупа (на фото вони таки начебто срібних) для закріплення.
З'єднання двох половин панелей
Потрібно: використовувати кульки силікону для закріплення проводів і запобігання їх базікання в повітрі; протягнути дроти через вентиляційні отвори в розділової перегородки, щоб під'єднати половини один до одного.
Установка блокуючого діода
Кожну сонячну панель в енергосистемі потрібно послідовно приєднати до блокуючого діода для запобігання розрядки батарей вночі або під час хмарної погоди. Я використовував діод Schottky з номіналом 3,3 ампера. Діоди Schottky мають низьке падіння напруги в режимі прямого струму на відміну від звичайних діодів, так що втрачається набагато менше енергії. В автономній енергосистемі кожен ват на обліку. Я взяв упаковку з 25 діодів 31DQ03 Schottky всього за кілька доларів. Так що в запасі у мене залишилося ще кілька.
Спочатку я хотів підключити діод до позитивного проводу зовні панелі. Але після ознайомлення з діодними характеристиками я вирішив встановити його всередині, так як падіння напруги в режимі прямого струму стає менше при підвищенні температури навколишнього середовища. Всередині буде тепліше, і робота пристрою буде йти більш ефективно. Ще трошки силіконової набивання знадобилося для діода і проводів.
Протяжка проводів зовні і надягання плексігласовий кришок
Для виведення проводів я просвердлив дірку на верху панелі. Я зв'язав дроти в вузол для розвантаження їх натягу, і закріпив їх за допомогою ще деякої кількості силіконової набивання.
Дуже важливо дати силіконової набиванні висохнути перш ніж прикручувати плексиглас. За своєму багатому тепер досвіду я знаю, що пари від неї можуть залишити плівку на внутрішній стороні плексигласу, якщо не дати їй заздалегідь просохнути.
Ще трохи силікону було використано для замазування місця виходу проводів ззаду панелі.
підключення вилки
Я підключив поляризовану двухштирьковие вилку фірми до панельному проводу. Розетка ж для неї буде споруджена на зарядному датчику моєї вітряної турбіни , Яка тепер зможе примножувати видається енергію.
закінчена панель
Ось повністю закінчена панель з прикрученими до неї плексигласовий кришками. Поки що я їх не закріпив остаточно, оскільки хочу протестувати її, і якщо виявлю необхідність щось підправити, мені потрібен буде легкий доступ до її частинам. Ось дивлюся - ярличок пішов з одного елемента. Хто його знає, куди він подівся. Я відкрив панель і замінив цей фотоелемент. Більше проблем не було. Потім я обов'язково завдам силіконову набивання по краях панелі або наклею на них ізоляційну стрічку.
тестування панелі
На першому знімку видно вихідний вольтаж закінченою панелі в яскравий сонячний день. Мій вольтметр показує 18,88 вольт без навантаження Ось це саме те, до чого я прагнув.
На другому знімку я тестую силу струму на панелі, знову ж в сонячний день. На моєму приладі показана цифра 3,05 ампера струму в ланцюзі короткого замикання. На таку цифру саме і розраховані фотоелементи. Так що панель працює дуже добре.
експлуатація панелі
На фото сонячна панель в дії, вона виробляє необхідне мені на моїй дільниці електрику. Я під'єднав довгий шнур, щоб забезпечити харчування в місці відпочинку під деревами. Обрізавши кінці проводів, я прикріпив вилки фірми Jones. Просто якщо використовувати звичайні вилки, можна переплутати і ненавмисно увіткнути їх в розетку на 120 вольт.
Цілими днями я пересуваю панель з місця на місце, ганяючись за сонцем. Тепер я подумую про будівництво системи стеження, щоб моє пристрій сам би нацеливалось на сонці.
Взагалі, що таке ця сама панель?