Instrumentos

Painéis solares faça você mesmo

Uma das fontes mais práticas de energia alternativa é a bateria solar. É capaz de armazenar e converter luz em eletricidade, mesmo em condições nubladas. No entanto, seu custo não permite que o consumidor doméstico mude para uma fonte de alimentação independente. A solução é uma bateria solar caseira.

Índice:

Dispositivo de célula solar

Em relação à bateria solar, é muito apropriado, a frase “tudo engenhoso” é simples. O dispositivo consiste em dois elementos:

  • blocos de conversores;
  • caixa de bateria.

Todo o resto são contatos, microcircuitos e dispositivos adicionais que são necessários exclusivamente para aumentar a funcionalidade da bateria solar..

O bloco transdutor é uma pastilha de silício que é fabricada por métodos monocristalinos ou policristalinos. A primeira opção é mais eficiente, a segunda é mais barata.

A caixa da bateria geralmente é feita de plástico. Esta é uma placa comum à qual os blocos transdutores são fixados..

Diagrama de fiação da bateria solar

A conexão correta dos blocos conversores é a principal garantia do funcionamento bem-sucedido da bateria solar. Com uma conexão paralela, a corrente aumenta, com uma conexão serial, a tensão. Para que ambos os parâmetros sejam máximos, use uma conexão serial paralela..

Os diodos, um para cada quarto da fotocélula, protegem contra superaquecimento e queima de contatos sob sobrecargas. Se não houver diodos, a unidade conversora falhará após a primeira chuva.

Como a tensão e a corrente da bateria solar não correspondem aos parâmetros dos eletrodomésticos, é necessário acumular e redistribuir a eletricidade. Para isso, duas baterias são conectadas. O primeiro é cumulativo, o segundo é reserva.

A presença de duas baterias é explicada pelo fato de que o carregamento é rápido o suficiente em dias de sol bom, por isso é necessário colocar o excesso de energia em algum lugar. O processo é monitorado por um controlador especial feito de acordo com o princípio de um reostato. Quando 80-90% da carga da bateria principal é alcançada, o controlador muda o fornecimento de eletricidade para um adicional.

Importante: o princípio de funcionamento é descrito superficialmente, já que não importa muito criar uma bateria solar caseira.

O princípio da célula solar: como funciona

Os blocos transdutores ou fotocélulas são pastilhas de silício. O silício ou silício é areia do mar, ou melhor, essa substância é mais parecida com o silício puro em sua composição química. A areia tem a mesma estrutura atômica do diamante. A fragilidade de um material está associada a uma maior distância entre os átomos. É essa semelhança que permitiu reduzir significativamente o custo da tecnologia de produção de painéis solares e lançá-la na esteira..

Em sua forma pura, o silício é um semicondutor, por isso se cristaliza. Os policristais são mais fáceis de fabricar, mas têm muito mais faces, o que faz com que os elétrons não se movam em linha reta. Monocrystal fornece movimento translacional retilíneo de partículas. Além disso, a condutividade elétrica é aumentada pela adição de átomos de arsênio ou fósforo à rede cristalina..

Outra propriedade interessante do silício é que ele é invisível à radiação infravermelha. Assim, as células solares absorvem apenas a parte útil do espectro solar..

A transformação da luz ocorre de acordo com o seguinte princípio:

  • a energia solar atinge os wafers de silício;
  • eles aquecem e liberam elétrons;
  • os elétrons começam a se mover ativamente das placas ao longo dos condutores;
  • condutores carregam a bateria.

Projeto de célula solar

Passando da teoria à prática, em primeiro lugar, é necessário realizar cálculos e determinar o número de blocos conversores. Para fazer isso, você precisa determinar a potência da luz solar. Na entrada da atmosfera é cerca de 1300 W / m², mas perto do solo, especialmente em tempo nublado, raramente ultrapassa 200 W / m², embora deva ser entendido que cerca de 40% do espectro é radiação infravermelha inútil, ie a potência real é de apenas 120 W / m². Em tempo de sol, quando o sol está no zênite, a potência sobe para 500-600 W / m2, mas não vale a pena estabelecer taxas tão altas, então vamos contar com um mínimo.

A radiação solar intensa ao longo do ano é em média de 9 horas. Portanto, uma bateria solar com área de 1 m² produz 120 * 9 = 1 kW de eletricidade por dia. Neste caso, também é necessário levar em consideração a eficiência, o máximo é de 25%. Assim, cerca de 0,3 kW de eletricidade podem ser obtidos a partir de uma bateria solar com área de 1 m² por dia. Se o tempo estiver ensolarado, cerca de 0,6 kW.

Em seguida, você precisa calcular a quantidade de energia consumida por dia. Para fazer isso, divida as leituras anteriores do medidor por 30. se no mês passado foram consumidos 300 kW, então o consumo por dia será de 10 kW por dia. Para abastecer totalmente essa casa com eletricidade, serão necessários cerca de 20 m² de painéis solares..

Importante: para um fornecimento de energia ininterrupto e de alta qualidade, você precisará de baterias solares caras. Esta circunstância é explicada não apenas pela grande capacidade, mas também pela estabilidade do eletrólito a um modo de carga-descarga constante..

Produção de células solares

O procedimento de automontagem não requer habilidades especiais e se resume a seguir instruções simples:

1. Faça uma base para fotocélulas.

2. Prepare a base para fatores ambientais adversos.

3. Aperte os blocos conversores.

4. Conecte os blocos com fios.

5. Proteja as fotocélulas instalando uma tampa de vidro.

6. Conecte a saída à bateria.

Cada um dos pontos precisa ser tratado com mais detalhes para que depois não haja erros. Por exemplo, plástico rígido ou madeira é usado para a base. Outros materiais são estritamente proibidos por razões de segurança. O plástico é mais fácil de processar, mas perde rapidamente suas propriedades em altas temperaturas. As modificações resistentes ao calor são geralmente mais caras do que a madeira.

A base de madeira é feita de contraplacado normal com pelo menos 4 mm de espessura. É cortada uma base, cujas dimensões dependem do número e do tamanho das fotocélulas. Uma guarda protetora ou lateral é instalada ao longo da borda da base. O mesmo lado deve estar em torno do perímetro de cada fotocélula. É melhor se for feito de ripas ou madeira maciça.

Nos quadrados resultantes, você precisa fazer furos para os contatos. Dependendo do tamanho das fotocélulas, seu número é 4, 6 ou 8. Para furar, é melhor usar uma broca de 6 ou 8 mm para que o orifício seja grande o suficiente e os contatos não entrem em contato com a madeira . Idealmente, é desejável tratar cada furo com borracha líquida ou betume. Isso eliminará a possibilidade de incêndio..

A seguir, a peça de trabalho deve ser tratada com anti-sépticos de proteção, preparada com primer e pintada. A tinta, como você deve imaginar, deve ser branca para não dissipar a energia solar. Além disso, é melhor não usar tintas acrílicas, pois são suscetíveis a deterioração sob a influência da luz solar direta..

Os blocos transdutores ou são fixados com cola, mas, neste caso, sua reutilização será impossível, ou serão inseridos em travas especiais. Se o tamanho da bateria solar for pequeno, até 1 m², é permitido fixar as fotocélulas sem fixações adicionais..

A próxima etapa é conectar todos os contatos. Isso pode ser feito em paralelo ou sequencialmente. Uma vez que o esquema misto pressupõe a presença de equipamento adicional caro e afeta a eficiência real de forma indireta. Para conectar os contatos, você precisa de um ferro de solda e uma solda de alta qualidade, é melhor se for prata.

Dica: trabalhar com painéis solares é muito mais conveniente com ferros de soldar a gás, pois fornecem mais mobilidade.

Quando a estrutura estiver pronta, deve ser protegida contra umidade e detritos. Para isso, plexiglass resistente a impactos é adequado. A instalação de painéis solares pressupõe uma participação mínima no processo de conversão e acumulação de eletricidade, portanto, você não deve economizar na caixa protetora. Método de fixação – cola molecular.

Conselho: é melhor comprar este adesivo em lojas especializadas de perfil estreito, pois é quase impossível encontrar cola molecular real em hipermercados de construção, e mais ainda no mercado.

A bateria possui dois pólos, é importante conectar as fotocélulas para que a polaridade seja a mesma. Caso contrário, a bateria solar irá queimar a bateria..

Outro ponto fundamental da conexão de painéis solares é a voltagem. A tensão de saída deve ser 30-40% superior à tensão da bateria, caso contrário, o processo de carregamento não funcionará. Essa circunstância é a principal desvantagem de qualquer bateria solar. A única solução para o problema é instalar um transformador que equalize a tensão da bateria para a rede elétrica. Ao mesmo tempo, não se esqueça que cerca de 30% da eletricidade será perdida..

Sistema de célula solar

A instrução descrita é válida para uma bateria solar, mas vários desses produtos serão necessários para fornecer eletricidade à casa. Para determinar como conectar painéis solares individuais uns aos outros, você deve primeiro determinar a ordem de sua operação. Existem duas opções:

  • várias baterias de baixa capacidade fornecendo corrente ao transformador;
  • uma bateria poderosa.

O esquema para conectar painéis solares de várias baterias também tem suas próprias variações:

  • cada bateria individual alimenta um dispositivo específico;
  • todas as baterias transmitem eletricidade para um transformador que fornece eletricidade para a casa.

A primeira opção é preferível, pois permite reduzir a carga de uma única bateria. Para implementar tal esquema, a bateria solar e o dispositivo são conectados diretamente à fonte de energia. Ao usar um transformador, é necessário criar uma fiação elétrica estacionária. Esta opção é mais relevante para baterias potentes..

Aplicação na prática

Considerando que o custo das novas fotocélulas começa a partir de 900 rublos. cada, e para montar uma bateria, você precisa de pelo menos 30 delas, fica claro que a energia alternativa é um prazer muito caro. Uma saída definitiva será a compra de células solares usadas. Isso reduzirá o custo em pelo menos metade..

Para a fabricação de uma bateria com área de 1 m², utilizando fotocélulas padrão, são necessárias 60 peças. Wafers de silício. O custo de uma bateria é 60 * 900 = 54.000 rublos. Aqueles. para uma transição completa para uma fonte de alimentação independente, você precisará investir mais de um milhão de rublos.

Devido ao alto custo, os painéis solares são usados ​​apenas como fonte de alimentação auxiliar. A iluminação mais comum é alimentada por energia solar. E há uma explicação perfeitamente lógica para isso..

Ao usar lâmpadas economizadoras de 20 ou 40 V, basta montar uma pequena bateria, cujo preço, junto com a bateria e materiais adicionais, será de cerca de 30.000 rublos. Esta bateria é mais do que suficiente para fornecer iluminação não só dentro de casa, mas também fora. Em vez de interruptores padrão, interruptores que reagem à luz são instalados e ligam automaticamente a iluminação quando a intensidade da luz solar diminui. É melhor instalar interruptores padrão ou dimmers em casa..