Солнечная батарея своими руками для дома способы реализации

Сегодня альтернативные источники энергии обладают неоспоримыми преимуществами, поскольку являются одновременно выгодным и рациональным решением: позволяют сохранить окружающую среду и повысить уровень рентабельности использования энергоресурсов. Оптимальный вариант «добычи» экологически чистой энергии — применение солнечных батарей. Из фотоэлементов можно создавать портативные устройства и стационарные гелиоустановки для частного коттеджа.

Впрочем, у данного метода имеются как сторонники, так и ярые противники.

Пока одни придумывают собственные конструкции гелиосистем, другие считают, что получение энергоресурсов из альтернативных источников — хлопотный процесс, который требует вложений.

Давайте рассмотрим все плюсы и минусы, чтобы понять, обоснованно ли использование солнечных батарей в быту.

Как это работает на практике?

Интеграция энергосистемы дома с альтернативными источниками питания особенно актуальна для жителей районов, где регулярно происходят перебои с подачей электричества. Солнечные модули — простая конструкция, которая состоит из полупроводниковых и фотоэлектрических элементов. Устройство преобразует инфракрасное излучение и видимый свет солнца в полезную электрическую энергию, за которую вам не придется платить.

Эта технология получила широкое распространение, но высокая стоимость комплекта оборудования, куда входят солнечные панели, контроллеры заряда, инверторы и аккумулирующие устройства, делает ее недоступной для простых людей. По этой причине набирает популярность производство солнечных батарей своими руками.

Самодельная солнечная батарея позволяет аккумулировать до 140 Вт энергии с каждого метра квадратного площади фотоэлементов. Положительным моментом в самостоятельном изготовлении домашних гелиосистем является возможность постепенно наращивать мощность установки, докупая новые фотоэлементы. Собирая такие конструкции, не делайте их громоздкими, которые трудно монтировать. Если ваша цель — получить гелиоустановку мощностью 5–7 кВт, то разумнее купить заводские варианты конструкций. Да, это дорого, но зато надежно и гарантия имеется.

При проектировании систем автономного электроснабжения из солнечных панелей некоторые умельцы используют схему с генератором. Сначала энергия солнца преобразуется в механическую, которая запускает вращение вала, а потом трансформируется в электрический ток. Однако для реализации этого метода на практике потребуется приличный стартовый капитал. В данной схеме применяются объемные фотопанели, которые надо постоянно поворачивать за солнцем. Для домашнего использования — не самый оптимальный вариант, но экспериментаторы вполне могут попробовать.

Плюсы и минусы гелиоустановок

Солнечные системы электроснабжения — практичный способ получения альтернативной энергии, при этом финансовые затраты на оборудование и материалы окупаются через 1–2 года эксплуатации, а в дальнейшем вы сможете экономить на покупке традиционных энергоресурсов. Хорошая перспектива на будущее.

Преимущества самодельных солнечных экосистем:

• при правильном использовании продолжительность эксплуатации составляет 25–30 лет;
• для создания фотоэлектрических пластин используются легкие материалы, что считается важным достоинством для домов, у которых фундамент не рассчитан на большие нагрузки;
• чтобы сконструировать солнечную батарею в домашних условиях, вам не потребуются специальные знания и навыки;
• фотоэлектрические панели редко выходят из строя, чаще всего это происходит из-за механических повреждений, но неисправные элементы легко заменить;
• гелиосистемы не представляют угрозы для окружающей среды, и работают бесшумно, в отличие от ветрогенераторов.

Наравне с очевидными достоинствами, самодельная солнечная панель имеет также некоторые недостатки. Во-первых, придется регулярно очищать поверхность батареи от грязи, из-за которой снижается чувствительность и светопропускная способность фотоэлементов. Во-вторых, для монтажа оборудования потребуется много свободной площади, но главное — гелиосистемы зависимы от погодных условий и времени суток. Стабильно генерировать солнечную энергию возможно лишь днем и в хорошую погоду. В других ситуациях показатели мощности снижаются в 7–10 раз, а КПД падает до 8–10%. Обязательно учитывайте эти нюансы.

Требования к монтажу

Сделать солнечные батареи не составит труда. Но важно не только правильно сконструировать устройство, но и грамотно его установить. Соблюдение правил производства и монтажа позволит получить максимум выгоды от такой конструкции. К бытовым экосистемам предъявляют 4 основных требования:

• пластины хрупкие, поэтому сначала лучше подготовить каркас, а потом только монтировать фотоэлементы;
• боковые бортики корпуса не должны создавать препятствий прямому попаданию лучей солнца на фотоэлектрические элементы, поэтому их высота должна быть минимальной;
• наружную и внутреннюю поверхность корпуса надо обработать влагостойкой краской для надежной защиты от атмосферных воздействий;
• в нижней части конструкции обязательно должны быть предусмотрены технологические отверстия для вентиляции, чтобы, выводить газ, который образуется при нагревании панелей.

Основные виды материалов

Допускается использовать заводские пластины с фотоэлементами, которые продаются в интернет-магазине и на рынке электроники, или можно смастерить установку из подручных материалов. Используя для подложки обычную фольгу, вы улучшите отражающую способность фотоэлементов и исключите вероятность перегрева батареи.

Применение фольгированных материалов положительно сказывается на сроке службы фотопанелей. Чтобы самостоятельно смастерить солнечную батарею для дома, можно использовать для этого старые радиодетали — диоды или транзисторы.

Диодная конструкция

Для бытовых гелиосистем допускается использовать специальные фотодиоды или обычные диоды без металлического корпуса. Попадающий на p-n-переход солнечный свет заставляет электроны двигаться, и происходит генерация электрического тока. Но учитывайте тот факт, что напряжение в диодах очень маленькое, — чтобы получить мощную батарею для бытовых нужд, потребуется использовать большое количество электронных элементов. Но разумно ли это?

В теории на солнечных батареях диодного типа напряжение возрастает пропорционально числу используемых в системе фотодиодов, вот только на практике получается совсем другая картина. С добавлением большого количества электронных элементов одновременно увеличивается и площадь, которая необходима для их размещения, что неизбежно приводит к потерям мощности.

При этом некоторые фотодиоды всегда будут потреблять часть вырабатываемого тока. Устранить этот недостаток пока не представляется возможным. Но главная проблема — выработка электроэнергии происходит только под воздействием прямых лучей солнца. Если небо затянуто облаками, то на выходе вы получите нулевое напряжение.

Транзисторная схема

Это один из способов, как самому сделать солнечную батарею портативного типа. Почему из транзисторов не получится сделать полноценную гелиосистему? Все просто — из-за разницы в площадях транзисторов и полупроводников КПД будет невысоким, поэтому такой вариант сгодится только для экспериментальных опытов и развлечений. От устройства вы сможете запитать электронные часы, мобильный телефон или радиоприёмник. Чтобы зарядить смартфон, достаточно использовать 4–8 транзисторов КТ801Б.

Выбор покупных фотоэлементов

Чтобы сделать солнечную батарею своими руками, многие рекомендуют использовать готовые фотоэлектрические пластины. Это удобно, но дороже. Различают три типа преобразователей:
— Монокристаллические — КПД держится на уровне 10–15%, но фотоэлементы зависимы от количества падающего солнечного света, средний срок эксплуатации составляет 20–25 лет.
— Поликристаллические — КПД 7–9%, но фотоэлектрические элементы способны генерировать электричество даже в пасмурную погоду, срок службы составляет 20 лет.
— Аморфные — КПД на уровне 10%, эффективно работают в любую погоду, смущает только высокая цена.

Для экспериментальных установок вовсе не обязательно приобретать заводские преобразователи м конвейера. Для этого вполне подойдут фотоэлектрические пластины класса «В» — второсортные элементы с незначительными дефектами. Даже в случае их выхода из строя и замены себестоимость бытовых гелиосистем будет в 2–3 раза, благодаря чему получится немного сэкономить.

Подведение итогов

Обеспечить частный дом дешевой электроэнергией вполне реально, и для этого не нужно изобретать велосипед — существует много проверенных способов, как сделать солнечную батарею самостоятельно. Да, у них КПД не самый высокий, но зато имеются другие преимущества, которые с лихвой перекрывают этот недостаток. Важно только принимать во внимание особенности климата конкретного района проживания. Как показывает практика, КПД гелиосистем выше в степях, где преобладает хорошая погода, тогда как в горных районах с высоким уровнем осадков интенсивность светового излучения меньше.

Изготовление солнечных батарей в домашних условиях дает возможность оптимизировать потребление электрической энергии — можно создать полностью автономную систему или же совместно использовать традиционные и альтернативные источники электроэнергии. Тут все зависит от потребностей и размеров бюджета.