чем заливать солнечную панель
Изготовление солнечных панелей с применением прозрачной эпоксидной смолы
Цель была сделать пусть и дорогие панели, но чтобы они прослужили долго и выглядели нормально, поэтому пришлось покупать дорогую эпоксидную смолу. Еще есть хороший вариант, это ламинирование элементов пленкой EVA, но в домашних условиях невозможно это качественно сделать, нужен как минимум мощный фен и много терпения, при том что пленка эта тоже дорогая.
Набор для сборки солнечной панели.
Набор всех необходимых элементов. В наборе элементов так-же идут необходимые для пайки элементов шины и карандаш с флюсом.
А это специальная супер-прозрачная эпоксидная смола.
Сначала решил попробовать залить один элемент в качестве эксперимента, посмотреть на прозрачность, и как долго она твердеет. Выбрал из набора элемент что по хуже и залил. Вот что получилось на снимке ниже, прозрачность идеальная.
Солнечная панель своими руками.
Дальше принялся за изготовление алюминиевой рамки. После того как рамку сделал, по периметру нанес слой силиконового герметика, и вложил стекло. Получилась герметичная рама. Оставил высыхать.
Далее все подготовил к пайке элементов. Приготовил 250 грамм эпоксидной смолы и налил ее прямо на стекло, разогнал по всей поверхности. Потом прямо в смолу разложил как должны быть рядами все 36 элементов, и по-быстрому их спаял между собой. Элементы кстати немного вогнутой форму и края немного отстают от стекла, поэтому временно приходилось прижимать элементы всякими тяжелыми предметами.
Паять решил прямо в раме так-как если заранее спаять то можно поломать хрупкие элементы при переносе на стекло, а если сначала спаять, а потом заливать эпоксидной смолой, под элементами останутся воздушные пузыри, которые трудно выгонять и можно так сломать элементы. Получилась вот такая готовая солнечная панель.
Далее развел еще 100 грамм эпоксидной смолы и залил полностью элементы.
Вот так теперь выглядит тыльная сторона панели, все элементы герметичны и защищены от внешней окружающей среды.
Вторую панель сделал точно так-же, теперь есть две солнечные панели общей мощностью 120 ватт.
В итоге на изготовление этих двух панелей я потратил 5000 рублей, результат хороший, так-как заводские панели такой мощности стоят более 10000 рублей, а эти получились не хуже и значительно дешевле.
Солнечная панель своими руками
Шаг 1: С чего все началось
Я наблюдал, как растут мои счета за электроэнергию год за годом, просто потому, что современная бытовая техника постоянно стоит включенной в режиме ожидания. И в этом заключается не только вред окружающей среде, но и вред моему счету в банке, потому что я фактически плачу за “ничего”. Я не мог постоянно выключать устройства из сети, так как это усложняло их использование и отнимало лишнее время на постоянные настройки. Постепенно я начал искать возобновляемые источники энергии, чтобы компенсировать мои ненужные траты. Ветровая энергия была не вариант, я живу в очень тихом районе без ветров. Гидроэлектроэнергия тоже не подходит, так как я живу на равнине практически без рек. Поэтому солнечная энергия показалась мне наиболее удачным выбором.
Стоимость готовых солнечных систем просто громадная, такая установка не окупит себя и за 20 лет непрерывной работы. Я попытался завоевать один из правительственных грантов на такую систему, но их очень мало, и я не получил свой. Но это не заставило меня отказаться от цели, хоть я и не хотел платить так много денег за систему. Логичным решением было сделать ее самостоятельно. Да, вы все верно поняли, я захотел сделать свою собственную солнечную систему. Теперь я могу точно сказать, что это вполне возможно, все материалы доступны в местных магазинах или по интернету. Я не технический гений и не имею много опыта в работе с электричеством, я просто изучил конструкцию солнечных панелей, из чего они делаются, как можно собрать солнечную систему своими руками. В результате получился этот мастер-класс.
Для одной панели вам понадобится:
— 28 солнечных элемента с пиковой мощностью 3.1 Вт
— 2 листа стекла
— блокирующий диод на 6А
— 24 м ленточного провода шириной 2 мм
— 2 м ленточного провода 5 мм шириной
— флюс
— распределительная коробка
— клеммная колодка
— припой
— 1 м термоусадочной трубки
— 100% силиконовый герметик
— крестики для кафеля
— 2 алюминиевых уголка
Кроме того, понадобятся монтажные материалы. Общая стоимость одной панели составила 211.36 евро. Я привел список нужных материалов для ондй панели, а в конструкции предусмотрено две, один инвертор и прибор для измерения выработки. В сумме затраты на материалы составляют 441.72 евро или 20778 рублей.
Вскоре после планирования нужных материалов я нашел солнечные батареи онлайн. Собрав информацию с разных источников, я сделал монтажную схему проводки и закупил обычное стекло в местном магазине. Инструменты также были куплены на месте.
Монтажные материалы, такие как провода, монтажная коробка, шурупы, крепежные кронштейны, я не покупал, потому что все это уже пылилось в сарае.
Шаг 3: Производственный процесс
Я припаял солнечные элементы согласно монтажной электросхеме группами. Это суммировало напряжение всех ячеек для достижения желаемого выхода (максимально возможного). Я сделал панель из 28 ячеек (4 ряда по 7 элементов). В таком расположении и размере панель отлично помещалась в место в моем саду. В итоге я получал 28х0.5В=14В (в теории). Силу тока я до сих пор не знал, потому что купил недорогие элементы класса В для этого эксперимента (просто сэкономил).
Когда я закончил паять ячейки, все они были верх ногами (так как я спаивал из с задней стороны). Я капнул силикона на каждую панель и приклеил их к 4-миллиметровому листу стекла (этот лист будет задней стороной панели).
Я оставил это все сохнуть, чтобы силикон достаточно испарился (это действительно важно, чтобы ушли все лишние пары, поскольку они вступают в реакцию с припоем на батареях).
Затем я перевернул стеклянный лист и вставил небольшие крестики для кафеля между секциями (обычно их используют при кладке кафеля на стенах, чтобы соблюсти одинаковый зазор со всех сторон). Я сделал это для того, чтобы вместе со вторым листом стекла вся конструкция была более плотной и прочной. После расстановки крестиков я нанес слой силикона по краям стеклянного листа на расстоянии около 3 см от края (этот край нужен нам для заделки в следующих шагах).
Затем я разместил другой лист стекла поверх элементов, так что солнечные элементы теперь заключены между двумя листами стекла толщиной 4 мм (можно сказать, я застеклил элементы, это и был мой простой план).
Я оставил всю эту конструкцию сохнуть минимум сутки. Чем дольше, тем лучше. Между двумя листами стекла осталось пустое место по краям. Я залил это пространство герметиком. Я запечатал элементы двумя слоями силикона, и если один из них разгерметизируется, то второй надежно будет защищать батареи внутри. После нанесения второго слоя я оставил конструкцию сохнуть еще на 3 дня. Когда силикон полностью высох, я сделал рамку из алюминиевого профиля, чтобы защитить стеклянный корпус панели.
Шаг 5: Монтажная коробка
На задней стороне панели я сделал монтажную коробку с клеммной колодкой. На одной стороне блока идет +, а с другой стороны будет идти провод к инвертеру. Также в монтажной коробке есть диод между + с панели к +, идущему к инвертеру, это предотвращает поток электричества к панели, когда панель не производит никакого электричества (например, в темное время суток).
Шаг 7: Цифры и факты
В моем инвертере OK-4 не было встроенного дисплея для показа выработки, поэтому мне нужен был отдельный измеритель.
И этот калькулятор включается напрямую в розетку без суперсложных проводок (как раз то, что нужно).
Каждый солнечный элемент выдает 0.5В х 6А = 3Вт, но это максимальная мощность, при идеальных условиях. Для всей панели такая максимальная мощность составляет 28 ячеек х 3Вт = 84Вт.
Но по опыту знаю, что это очень оптимистические цифры, которые на деле обычно на 20% меньше. Так что в реальной жизни я ожидаю производительность примерно в 67Вт.
Моя панель точно не расположена идеально к солнцу, но сейчас это не так и важно. Панели расположены под углом 10 градусов (вместо 35) и не точно на юг.
Но это временная установка, я просто хочу посмотреть, как они себя ведут в реальных условиях при холодной температуре воздуха, куче дождей и затуманенного солнца.
В ближайшем будущем я поправлю установку.
Учитывая все факторы, панели вырабатывают по 15В х 3А = 45Вт каждая при условии, что напряжение ячеек используется по максимуму.
Сила тока может увеличиться путем изменения угла наклона панелей больше к солнцу, но сейчас это невозможно в том месте, где я их расставил.
Шаг 8: Рабочие показатели
В среднем панели вырабатывают по 500 Вт в неделю, учитывая, что все работает в обычных условиях. Сейчас критики скажут, что это вообще ничто, но учитывая, что панели могут давать больше, если я поменяю угол/расположение, и то, что мои панели меньше стандартных плюс это всего 3 панели, то цифры не кажутся такими уж маленькими. Моей целью было компенсировать трату энергии на бытовую технику, работающую в режиме ожидания. И в этом я преуспел. Не учитывая надежность конструкции (на проверку требуется больше времени), я могу сказать, что самодельная солнечная система работает также хорошо, как и те, что можно купить в магазине.
Шаг 9: Мысли на будущее
В будущем я планирую проверить панели на прочность, так как я пока не знаю, как они поведут себя в длительном периоде, учитывая разнообразие погодных условий, в которых им придется функционировать.
После этого я хочу сделать систему следования за солнцем и более крупные по размеру панели.
Так мне удастся получить больше электроэнергии, так как это будут более мощные панели, которые всегда будут оптимально направлены к солнцу.
И конечно же, все полученные знания я разделю с читателями, чтобы каждый смог повторить это у себя дома.
Специально для критиков: да, вы правы, это не бесплатная электроэнергия, так как я оплачиваю материалы. Но со временем мои панели окупаются, и начинают работать на меня, принося урожаи с солнца.
Зачем ждать завтра, если уже сегодня можно начать экономить?
Солнечная батарея своими руками
С приходом 21 века, многие стали задумываться об экономии электричества. Постоянные повышения тарифов на свет, заставляют людей по всему миру приобретать солнечные батареи. Однако до сих пор их стоимость отпугивает потенциальных покупателей. Если на западе, все привыкли товары приобретать в магазинах, в странах же бывшего СССР, появилось такое понятие, как «самодельная солнечная батарея». Наш человек не только хитёр, но и сообразителен. Солнечная панель своими руками – уникальное решение для многих ценителей дешевой и экологически чистой энергии. Для некоторых энтузиастов, это даже не столько способ сэкономить, сколько немного помочь окружающей нас природе. Но эта помощь может «вылететь в копеечку». Цены на эти изделия по-прежнему остаются высокими.
Китайская альтернатива
Существует, конечно, и альтернатива – батареи китайской сборки. Но стоит ли доверять производителям из Поднебесной? Качественная самодельная батарея – миф или реальность? Не проще ли самому её собрать на основе имеющихся в продаже деталей? Если хорошенько поискать, то можно найти качественные инструкции по конструированию солнечных батарей на русском.
Среди большинства из них, встречаются инструкции по конструированию миниатюрных моделей, на основе транзисторов и светодиодов. Необходимые P-N переходы имеются в транзисторах и диодах. Купить их не составит никакого труда. Бесчисленное количество светодиодов, диодов и транзисторов всё еще пылятся в ящиках для инструментов. Советское прошлое даёт о себе помнить. К слову, обычный советский транзистор днём спокойно выдаёт 0.53 В.
Эксперимента ради, можно взять две параллельные цепи (с 4 транзисторами на каждой). При нагрузке, такая солнечная батарея из диодов выдаёт до 2-2,5 мА. Это позволит подзарядить аккумулятор мобильника, часы и прочие безделушки. Но не проще ли сразу построить мощную батарею, способную обеспечить Вас куда большим количеством энергии?
Цена вопроса
Хотелось бы отметить, что далеко не в каждом городе доступны радио-рынки, на которых можно приобрести эти самые элементы. Но и тут легко найти выход из ситуации. Всё чаще совершаются покупки электронных деталей именно на просторах Интернета. Для поиска необходимого интернет-магазина, в поисковике необходимо вбить «solar сell». Количество выдаваемых сайтов Вас приятно удивит.
Для строительства панелей, специалисты советуют покупать большие мощные элементы, имеющие стороны в шесть дюймов. Покупка и доставка в страны СНГ набора для конструирования батареи, включающего примерно 300 элементов, обойдётся в 450-650 долларов. Это в том случае, если самодельная батарея не будет иметь на выходе показателя более чем в 1 кВт. Следует учесть, что такого набора Вам хватит на строительство не одной солнечной батареи, а целых шести!
Если же Вы, эксперимента, собираетесь собрать лишь одну батарею, то комплект обойдётся Вам в 90 – 100 долларов. В такой набор обычно входят: шунтирующие диоды, токопроводящие дорожки и флюс-карандаш. На счёт наличия токопроводящих дорожек следует уточнить, поскольку реализаторы могут их не положить в заказываемый комплект.
Солнечная панель своими руками: особенности
Умельцы, которым удалось собрать солнечные батареи, зачастую расхваливают свои творения за характеристики, якобы не уступающие заводским. А цена вопроса, в этом случае, приятно радует. Основную проблему при конструировании составляет герметизация батареи с обратной стороны. Большинство специалистов фиксируют солнечные элементы между двумя стёклами.
Очередным этапом на пути получения солнечной батареи, будет самостоятельная припайка токопроводящих дорожек к лицевой стороне элемента, имеющую синюю, либо чёрную расцветку. Именно этой стороной батарея будет поглощать солнечные лучи. Обратная сторона элемента – плюс, а лицевая – минус.
Вначале рекомендуется пропайка всей длины дорожки элемента. Не забывая о сохранении концов, длиною в 6 сантиметров. Почему именно 6 см? Всё просто. Изготавливая самодельные солнечные батареи, нужно учесть, что наиболее оптимальна именно эта длина: ширина зазора между элементами (2-3 мм) и тыльной стороной элементов контактной площадки.
Не забывайте, что данный элемент чрезвычайно хрупок. Сборка не особо сложна. В первую очередь, Вам необходимо подготовить токопроводящие дорожки, предварительно их нарезав. Далее, каждая дорожка припаивается к элементу. Не забудьте, смочить контакт флюсом, а уже потом займитесь паянием. Для этого подойдёт обычный припай (40% свинца)
Оконные рамы и герметизация
Параллельно с заказом элементов, Вам потребуется самому произвести заказ и на оконной фабрике. Самоделки на солнечных батареях, в основном, крепятся на стекло, поэтому позаботьтесь о его заказе. Прикупите алюминиевые рамы и не калённые стёкла (5 мм) нужного размера, исходя из количества элементов будущей батареи. В среднем, данный заказ «отнимает» у кошелька 100-120 долларов.
Положив стекло на табуреты, следует позаботиться о герметизации солнечной батареи. Для этого подойдёт силиконовый герметик, предназначенный для строительства. Между резинкой (штапиком) и стеклом делаем дорожки при помощи герметика. Выливая по краям, приподнимаем по очереди четыре края стекла. Обезжириваем стекло спиртом и наносим состав повышающий адгезию используемого компаунда. О том, стоит ли использовать компаунд и как выбрать нужный вариант, мы поговорим далее.
Самодельная батарея без герметизации – дело провальное! После спайки элементов, важно ограничить количество находящегося внутри воздуха, который в дальнейшем повлияет на производительность батареи.
Ламинирующая плёнка, эпоксидная смола или резиновый компаунд: что лучше?
Некоторые умельцы герметизируют ламинирующей плёнкой. Это ошибочный способ, поскольку данная плёнка легко отслаивается и ломает не только элементы, но и самодельные солнечные батареи в целом.
Недорогой альтернативой плёнке, является белый компаунд «Пентэласт-711». В комплекте к этому резиновому герметику идёт средство, которое повышает адгезию и служит отличным дополнением к компаунду. Учтите, что герметик очень быстро застывает после смешивания (10-20 минут). Размешивайте его маленькими порциями и тут же наносите на поверхность солнечной батареи. В первую очередь, смажьте свободное пространство между элементами.
Герметик легко разрезается и поддаётся физической обработке. Такая сборка выдерживает сильные морозы (до-40) и неимоверную жару. Единственный серьёзный минут герметика — подтекание под солнечные элементы. Протекая, «Пентэласт-711» оставляет кое-где воздух между элементами и стеклянной поверхностью. В этой среде наблюдается преломление солнечных лучей, частично влекущее потерю энергии, от чего и страдают самоделки на солнечных батареях.
Альтернативой вышеописанному герметику, может послужить эпоксидная смола с соответствующим отвердителем. Идеальным вариантом послужит «Эм-См-Про 7/50». Имея высокую пластичность, смола не претерпевает существенных изменений во время перепадов температур. При использовании отвердителя «921с», эпоксидная смола превосходит всех конкурентов. По своей консистенции, она напоминает воду. Самостоятельная заливка почти не оставит пузырьков. Собрать самому, используя смолу – сохранить себе и время и деньги.
Единственный ощутимый минут эпоксидной смолы — долгий период застывания (2-4 суток). При её покупке, не забудьте приобрести и адгезирующее вещество. Стоимость эпоксидной смолы и отвердителя весьма демократична. При покупке 1 кг «921с» и 2 кг смолы, вы отдадите максимум 50 долларов.
Несколько полезных советов напоследок
Полезны ли самоделки на солнечных батареях в пасмурные зимние дни? Конечно! Для максимального забора солнечной энергии, панели следует разместить «лицом» к югу. Кроме этого, желательно их закрепить в сугубо вертикальном положении. Это позволит не только добиться максимального попадания солнечных лучей, но и избавит Вас от частой чистки. Необходимы надежные опоры граненые конические.
Осторожно! Солнечная панель своими руками с использованием плёнки «EVA» крайне нежелательна. При её нанесении, часто образуется множество пузырьков с воздухом. Данный способ не только не эффективен, но и забирает массу времени.
Сборка солнечной электростанции: от комплектации панелей до соединения электрических цепей
Продолжаем нашу тему, посвященную строительству домашней солнечной электростанции. С общей информацией о конструкции солнечных батарей, о принципах расчета солнечных панелей, а также о выборе дополнительного оборудования для автономных систем электроснабжения вы можете ознакомиться, прочитав наши предыдущие статьи. Сегодня же мы расскажем об особенностях самостоятельного изготовления солнечных панелей, о последовательности подключения электрических преобразователей и о защитных устройствах, которые должны входить в комплект солнечной электростанции.
Изготовление фотоэлектрических модулей
Стандартный фотоэлектрический модуль (панель) состоит из трех основных элементов.
Самым простым по конструкции элементом солнечного модуля является его корпус. Как правило, его лицевая сторона представляет собой обыкновенный лист стекла, размеры которого соответствуют количеству солнечных ячеек.
Стекло использовал обычное оконное – 3 мм (самое недорогое). Проводил тест: производительность модуля стекло ухудшает незначительно, так что не вижу особого смысла брать закалённое или просветлённое стекло.
Оконное стекло часто используется при изготовлении защитного корпуса для солнечных панелей. Если же вы сомневаетесь в прочности этого материала, то можно использовать стекло закаленное или обычное, но более толстое (5…6 мм). В этом случае можно не сомневаться, что фотоэлектрические элементы будут надежно защищены от проявлений разрушительной природной стихии (от града, например).
Тыльная сторона корпуса может быть изготовлена из влагостойкого материала, который будет защищать его от попадания пыли и влаги на солнечные элементы. Это может быть металлическая жесть, герметично прикрепленная к рамке с помощью заклепок и силикона или, опять же, обыкновенное стекло.
При этом наличие задней стенки на корпусе самодельной солнечной панели некоторые умельцы и вовсе не приветствуют.
Тыльная сторона батареи открыта (для лучшего охлаждения), но покрыта акриловым лаком, смешанным с прозрачным герметиком.
Учитывая, что при нагреве панелей значительно падает их мощность, подобное решение выглядит оправданно. Ведь оно обеспечивает эффективное охлаждение полупроводниковых элементов и одновременно – качественную герметизацию солнечных ячеек. Все вместе гарантированно продлевает срок эксплуатации солнечных панелей.
Рамка
Рамки для самодельных солнечных панелей чаще всего изготавливают из стандартных алюминиевых уголков. Лучше использовать алюминий с покрытием – анодированный или крашенный. Если есть соблазн изготовить рамку из дерева или пластика, будьте готовы к тому, что через пару лет изделие может рассохнуться или вовсе развалиться под действием климатических факторов (исключение составляет оконный пластик).
Покупаю там, где производят окна. Цена – 80 руб. за метр. Профиль полностью готов к работе, только запилить надо на 45° и под нагревом, углы склеить.
Рассмотрим самый простой вариант панели: панель с алюминиевой рамкой.
Детали алюминиевой рамки легко скрепляются между собой болтами или саморезами.
Впоследствии к алюминиевому уголку можно без особых усилий приклеить стеклянный корпус. Все, что для этого нужно – обычный силиконовый герметик.
Я брал силиконовый герметик – универсальный. Достаточно 1-го тюбика. Герметик лучше брать прозрачный. Химическую безопасность герметика по отношению к фотоэлектрическим элементам подтвердила годовая эксплуатация батареи.
В итоге получится неглубокий ящик со стеклянным дном, к которому впоследствии будут приклеены фотоэлектрические элементы.
Пайка солнечных элементов
Самым ответственным этапом сборки солнечных модулей является спаивание фотоэлектрических элементов. Солнечные ячейки изготовлены из очень хрупкого материала, поэтому и обращения они требуют соответствующего. Те люди, которые уже имели с ними дело, впредь при покупке солнечных элементов заказывают себе ячейки с некоторым запасом по количеству (10 – 15%). Например, для изготовления панели, рассчитанной на 36 элементов, они приобретают 39 – 42 ячейки.
Для пайки солнечных элементов рекомендуется приобретать специальные плоские проводники (шинки), на поверхность которых уже нанесен тонкий слой олова.
Тонкие шинки для спаивания солнечных ячеек, более толстые шинки (с помощью которых соседние ряды панели объединяются между собой) и солнечные ячейки лучше приобретать у одного и того же продавца. Это экономит время на поиски подходящих элементов и дает определенные гарантии их совместимости.
Пайка элементов в случае их последовательного соединения производится по следующей схеме.
Отрицательный (лицевой) контакт солнечного элемента припаивается к положительному (тыльному) контакту следующей ячейки и т. д.
Так выглядит готовая панель.
Для работы понадобятся следующие инструменты и материалы:
Еще нам понадобится олово. Это на тот случай, если шинка будет плохо припаиваться к контактам. Ячейки, с которыми ведется работа, располагаются на твердой и ровной поверхности. Это может быть дощечка или стекло. Для того, чтобы ячейки не скользили по рабочей поверхности стола, их можно зафиксировать с помощью кусочков изоленты, проклеенных по периметру элемента. Клеить изоленту на саму ячейку (особенно на ее лицевую часть) не следует. Свободный конец шинки следует прикрепить к столу с помощью двухстороннего скотча.
Пайка элементов и сборка панелей производятся в следующем порядке: первым делом контактная канавка пластины по всей длине промазывается флюсом. Затем плоская шинка укладывается в канавку и припаивается к контакту пластины по всей ее ширине (на отрицательном полюсе элемента).
Или в трех точках (как правило – на положительном полюсе элемента).
Количество точек припаивания зависит от конструкции элемента.
Поочередно контакты припаиваются ко всем солнечным элементам. Дополнительный припой используется только в тех случаях, когда с первого раза шинку не удается надежно припаять к пластине.
В первую очередь контакты припаиваются к лицевой (отрицательной) стороне каждой ячейки, которая будет ложиться на стеклянный корпус панели.
Шинка необходимого размера подготавливается заранее. Ее длина должна соответствовать ширине 2-х соседних пластин.
Пластины с припаянными контактами выкладываются на стеклянный корпус панели лицевой стороной вниз. После этого их можно припаивать друг к другу согласно полярности («–» каждой ячейки припаивается к «+» соседней ячейки и так далее).
Для того чтобы элементы было удобнее располагать на стеклянном корпусе панели, его поверхность можно предварительно разметить.
На стекле нанес черным фломастером точки расположения ячеек. Расположил ячейки и зафиксировал их головками, гайками и болтами.
Гайки, ключи и другие металлические предметы в данном случае использовались в качестве груза. Зафиксировать ячейки можно также с помощью прозрачного силикона, который наносится на стекло по углам каждого элемента.
Объединяя между собой соседние ряды фотоэлектрических элементов, следует использовать дополнительный припой. Это повысит надежность пайки в местах соединения проводников различной ширины.
Во время спаивания всех элементов между собой клал маленькие кусочки припоя (тот, что с канифолью внутри) в места спаивания. Здесь фломастер был без надобности.
Когда все ячейки спаяны между собой, а проводники выведены наружу сквозь алюминиевую рамку панели, можно приступать к заливке солнечных элементов.
Для этого швы между соседними элементами заливаются силиконовым герметиком.
Залил силиконом зазоры между панелями (немного приплюснул и срезал сопло шприца, чтобы обеспечить эстетичность шва и хороший контакт силикона со стеклом). Когда подсохло, промазал по периметру каждую панельку ещё раз. После того, как высох герметик, два раза покрыл ячейки яхтовым лаком. В дальнейшем попробую лак изоляционный.
Пользователь Mirosh вместо лака использует для заливки ячеек белый силикон, который наносит на поверхность тонким слоем при помощи шпателя. Результат – вполне удовлетворителен.
Перед окончательной сборкой каждый элемент желательно протестировать на предмет генерируемой им мощности. Сделать это можно с помощью мультиметра. Если существенных различий между силой тока и напряжением, которые генерирует каждая отдельная ячейка, нет, то можно смело включать их в состав фотоэлектрического модуля.
Установка диодов Шоттки
В конструкции солнечных панелей зачастую используются элементы, о которых мы ранее не упоминали. Это шунтирующие диоды Шоттки.
К их установке прибегают по двум причинам.
Во-первых, шунтирующие диоды ставят для того, чтобы в темное время суток или в пасмурную погоду солнечные панели не разряжали аккумулятор, входящий в комплект солнечной электростанции.
В случае прямого подключения солнечных батарей к аккумулятору ночью на панелях высаживается напряжение, и они греются. Поэтому в схему примитивного солнечного контроллера, разработанного ещё лет 10 назад, был введён диод Шоттки (защита от ночного разряда АКБ).
Если к солнечным панелям подключен современный контроллер, то особой необходимости в защите от ночного разряда нет. Исправный контроллер, без помощи дополнительных устройств, вовремя отключит СБ от аккумулятора.
Во-вторых, если солнечный модуль закрывается тенью от стоящего рядом здания (или другого массивного предмета), то мощность этого элемента снижается. Последствия снижения мощности таковы: по отношению к остальным панелям, подключенным к затененному элементу последовательно, затененный элемент из источника тока превращается в резистивную нагрузку. Сопротивление затененного модуля сильно возрастает, а его температура значительно увеличивается.
Значительное снижение мощности – это самое безобидное из того, к чему может привести частичное затенение последовательно соединенной солнечной батареи. Ведь в конечном итоге затененный модуль перегреется и выйдет из строя. Это явление получило название «эффект горячего пятна».
Для того чтобы избежать этого эффекта, параллельно каждому последовательно подключенному модулю (или последовательному ряду солнечных ячеек) устанавливается диод Шоттки. Диод позволяет пустить электричество в обход затененной панели. В этом случае генерируемое напряжение снизится, но большой просадки тока удастся избежать.
Большой ток от остальных панелей цепи, которые освещены, не прервётся, а пойдёт в обход затенённых частей панелей через диоды. Итоговое напряжение станет чуть меньше, но контроллеру это не важно. Если бы в панелях не были встроены диоды, тогда при малейшем затенении хотя бы кусочка 1 панели вся цепочка полностью бы переставала давать ток.
Иными словами, потери мощности будут соизмеримы с площадью затенения.
Диоды можно устанавливать параллельно всему модулю, а можно параллельно его отдельным рядам.
Здесь изображена схема, при которой каждый ряд ячеек, установленных в одном модуле, имеет свой диод. На практике же модуль чаще всего разделяется на 2 равные части.
Обычно для четырехрядной панели выводится средняя точка, то есть ячейки шунтируются пополам. Диоды ставят в клеммной коробке.
В любом случае, все модули солнечной панели следует располагать так, чтобы свет попадал на них равномерно. Тогда не придется решать проблему шунтирования отдельных модулей или даже ячеек.
Клеммные коробки для удобства располагают на тыльной стороне солнечных панелей.
Если несколько последовательно соединенных групп панелей подключается к контроллеру параллельно, то в этом случае каждая последовательная цепочка включается в общую цепь через развязывающий диод. Это позволяет избежать потерь при рассогласовании отдельных последовательных цепочек и дополнительно защитить аккумулятор от разряда в ночное время (если, вдруг, контроллер выйдет из строя).
Диоды подбираются по двум основным параметрам: по максимальной силе тока, которая будет проходить в прямом направлении (прямой ток), и по обратному напряжению. Максимальное напряжение обратного тока (Uобр.макс.) не должно привести к пробою диода. При этом рабочие характеристики диода должны немного превышать номинал панели (примерно в 1,3 – 1,5 раза).
Но здесь есть одна хитрость.
Нормальных Шоттки на большие напряжения не бывает. Это просто столбы с падением по прямому току. Так что лучше брать обычные с Urev. Max ≈ 30. 100В.
Установка панелей
Как правильно крепить панели и где их устанавливать? Ответы на эти вопросы зависят от конструкции СБ и от возможностей их владельца. Единственное, о чем должны позаботиться все без исключения – это о соблюдении угла наклона. Для каждого региона этот угол будет свой, а зависит он напрямую от широты местности.
В таблице представлены оптимальные рекомендации. И если угол наклона не планируется изменять в течение года, то можно просто следовать ее данным. Смена этого параметра хотя бы 2 раза в год поможет значительно увеличить КПД батареи.
В среднем зимой угол наклона должен быть на 10°…15° выше оптимального значения, летом – на такую же величину – ниже. Статистические данные по солнечной энергии в различных городах можно посмотреть в разделе FORUMHOUSE.
Сечение проводников
В соответствии с постулатами электротехники слишком малое сечение проводника может привести к его перегреву и даже к возгоранию. Слишком большое – это неплохо, но приведет к необоснованно завышенному удорожанию автономной системы. Поэтому задача ее создателя – найти «золотую середину».
Начнем с того, что самые толстые проводники следует устанавливать в цепи, соединяющий аккумулятор с инвертором (кстати, чем короче будет этот участок, тем лучше). Именно здесь протекают токи большой силы.
Проводники, соединяющие панели с инвертором, а также соединяющие панели между собой, можно выбирать с малым сечением. На этих участках цепи может присутствовать сравнительно высокое напряжение, но всегда будет малая сила тока.
16 мм² не нужно и 10 мм² не нужно. 4 – более чем достаточно. «Толстый» провод понадобится только в контуре инвертора, сечение нужно подбирать в соответствии с мощностью тока.
«Толстый» и «тонкий» – понятия растяжимые, поэтому не будем уходить от стандартов.
Учитывая, что алюминиевые проводники в домашних системах электроснабжения на сегодняшний день использовать запрещено, табличные данные распространяются на медные токопроводящие жилы с поливинилхлоридной или резиновой изоляцией.
Также, выбирая проводники, следует обращать внимание на рекомендации производителей инверторов, контроллеров и других устройств, задействованных в системе.
Защитные автоматы
В цепи солнечной электростанции, как и в цепи любого другого мощного источника электроэнергии, необходимо ставить защиту от коротких замыканий. В первую очередь автоматы или плавкие вставки должны защищать силовые кабели, идущие от аккумуляторных батарей к инвертору.
Если замкнет что в инверторе, то так и до пожара недалеко. Одно из требований к аккумуляторным системам – наличие автомата DC или плавкой вставки как минимум на одном из проводов и как можно ближе к клеммам аккумулятора.
Помимо этого, защита ставится в цепь аккумулятора и контроллера. Не стоит также пренебрегать защитой отдельных групп потребителей (потребителей постоянного тока, бытовых приборов и т. д.). Но это уже правило построения любой системы электроснабжения.
Порядок подключения
Сборка электрической цепи происходит в следующем порядке:
Подобная последовательность подключения поможет уберечь контроллер и инвертор от повреждений.
Перед включением инвертора следует отключить от его выхода все нагрузки переменного тока.
Подробнее о принципах работы и об особенностях построения систем автономного электроснабжения вы можете узнать от участников нашего портала, посетив соответствующую тему. Тем, кого всерьез заинтересовала тема строительства домашней солнечной электростанции, мы рекомендуем посетить еще один полезный раздел, посвященный обмену опытом в этой области. В заключение предлагаем вашему вниманию видеосюжет, который расскажет о том, как правильно монтируются и подключаются солнечные батареи.