DIY-Solargenerator: Anleitung zur Herstellung einer alternativen Energiequelle
Alternative Energiequellen, die es ermöglichen, einen Wohnraum in der erforderlichen Menge mit Wärme und Strom zu versorgen, sind kein billiges „Vergnügen“, das erhebliche finanzielle Kosten für Anschaffung, Installation und Installation erfordert.
Die Herstellung eines Solargenerators mit eigenen Händen ist viel billiger und liegt im Rahmen der Möglichkeiten vieler Heimwerker. Schauen wir uns die Anleitung an, die alle Nuancen des Herstellungsprozesses klar beschreibt.
Der Inhalt des Artikels:
- Wie funktioniert ein Solarstromgenerator?
- Was brauchen Sie für die Arbeit?
- Auswahl des Fotokonvertertyps
- Wie erstelle ich einen Rahmen für Teller?
- Auswahl eines transparenten Elements
- Installation von Silizium-Fotozellen
- Wie teste ich die installierte Einheit?
- Die letzte Phase der Arbeit
- Wo und wie wird der Generator platziert?
- Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema
Wie funktioniert ein Solarstromgenerator?
Ein Solargenerator ist ein Komplex aus photovoltaischen Halbleiterelementen, die direkt umwandeln Solarenergie auf elektrisch.
Wenn die von den Strahlen erzeugten Lichtquanten auf die Fotoplatte treffen, schlagen sie ein Elektron aus der endgültigen Atombahn des Arbeitselements. Durch diesen Effekt entstehen viele freie Elektronen, die einen kontinuierlichen elektrischen Stromfluss bilden.
Als Aktivmaterial wird Silizium verwendet.Es ist hocheffizient und bietet einen Photovoltaik-Umwandlungswirkungsgrad von 20 % im Normalbetrieb und bis zu 25 % unter günstigen Bedingungen.
Auf einer Seite des Siliziumwafers wird eine dünne Schicht aus passiven chemischen Elementen – Bor oder Phosphor – aufgetragen. Auf dieser Oberfläche kommt es durch intensive Sonneneinstrahlung zur aktiven Freisetzung von Elektronen. Der Phosphorfilm hält sie sicher an einem Ort und lässt sie nicht auseinanderfliegen.
Auf der Arbeitsplatte selbst befinden sich Metallschienen. Auf ihnen bauen sich freie Elektronen auf und erzeugen so eine geordnete Bewegung, also elektrischen Strom.
Zu den einzigen Nachteilen von Wafern zählen die Komplexität und die Kosten des Prozesses zur Reinigung des Siliziums selbst. Um diese Probleme zu vermeiden, wird aktiv der Einsatz von Alternativen in Form von Gallium, Cadmium, Indium und verschiedenen Kupferverbindungen erforscht. Bisher gibt es jedoch keine wirklichen Konkurrenten für Siliziumelemente.
Der einfachste Weg, einen Solarenergiekonverter in Strom umzuwandeln, besteht darin, eine fertige Solarbatterie zu kaufen und sie auf dem Dach eines Hauses oder einer Garage zu installieren:
Was brauchen Sie für die Arbeit?
Zur Herstellung eines Generators bestehend aus einem Bausatz SolarplattenFolgende Werkzeuge und Materialien werden benötigt:
- Module zur Umwandlung von Sonnenlicht in Energie;
- Aluminiumecken;
- Holzlatten;
- Spanplatten;
- ein transparentes Element (Glas, Plexiglas, Plexiglas, Polycarbonat) zum Schutz von Siliziumwafern;
- selbstschneidende Schrauben und Schrauben unterschiedlicher Größe;
- dichter Schaumgummi 1,5-2,5 mm dick;
- hochwertiges Dichtmittel;
- Dioden, Anschlüsse und Drähte;
- Schraubendreher oder Schraubendrehersatz;
- Lötkolben;
- Bügelsäge für Holz und Metall (oder Schleifmaschine).
Die benötigte Materialmenge hängt direkt von der geplanten Größe des Generators ab. Umfangreiche Arbeiten sind mit zusätzlichen Kosten verbunden, in jedem Fall jedoch günstiger als ein gekauftes Modul.
Zur Endprüfung der zusammengebauten Einheit wird ein Amperemeter verwendet. Damit können Sie die tatsächliche Effizienz der Anlage erfassen und die tatsächliche Leistung ermitteln.
Auswahl des Fotokonvertertyps
Die Aktivitäten zum Bau eines Solargenerators mit eigenen Händen beginnen mit der Auswahl des Typs des Photovoltaik-Siliziumkonverters.
Es gibt drei Arten dieser Komponenten:
- amorph;
- einkristallin;
- polykristallin.
Jede Option hat ihre eigenen Vor- und Nachteile, und die Entscheidung für eine davon wird auf der Grundlage der Höhe der für den Kauf aller Systemkomponenten bereitgestellten Mittel getroffen.
Merkmale amorpher Sorten
Amorphe Module bestehen nicht aus kristallinem Silizium, sondern aus dessen Derivaten (Silan oder Wasserstoffsilizium). Durch Aufsprühen im Vakuum werden sie in einer dünnen Schicht auf hochwertige Metallfolie, Glas oder Kunststoff aufgetragen.
Die fertigen Produkte haben einen verblassten, verschwommenen Graustich. Auf der Oberfläche sind keine sichtbaren Siliziumkristalle zu erkennen. Der Hauptvorteil flexible Solarmodule Der Preis gilt als erschwinglich, ihr Wirkungsgrad ist jedoch sehr niedrig und liegt zwischen 6 und 10 %.
Besonderheiten polykristalliner Typen
Polykristallin Sonnenkollektoren entsteht durch allmähliches, sehr langsames Abkühlen der Siliziumschmelze. Die resultierenden Produkte zeichnen sich durch eine satte blaue Farbe aus, haben eine Oberfläche mit einem klar definierten Muster, das an ein Frostmuster erinnert, und weisen einen Wirkungsgrad von etwa 14-18 % auf.
Eine höhere Effizienzleistung wird durch die im Material vorhandenen Bereiche beeinträchtigt, die durch körnige Grenzen von der Gesamtstruktur getrennt sind.
Merkmale monokratyler Varianten
Monokristalline Module zeichnen sich durch eine dichte dunkle Farbe aus und bestehen aus massiven Siliziumkristallen. Ihr Wirkungsgrad übertrifft den anderer Elemente und beträgt 18-22 % (unter günstigen Bedingungen bis zu 25 %).
Ein weiterer Vorteil ist die beeindruckende Lebensdauer – laut Hersteller über 25 Jahre.Bei längerem Gebrauch nimmt jedoch die Effizienz von Einkristallen ab und nach 10–12 Jahren beträgt die Photorendite nicht mehr als 13–17 %.
Um zu Hause einen Solargenerator mit eigenen Händen zu bauen, nimmt man hauptsächlich poly- und monokristalline Platten unterschiedlicher Größe. Sie werden in beliebten Online-Shops gekauft, darunter eBay oder Aliexpress.
Aufgrund der hohen Wertschätzung von Fotozellen bieten viele Anbieter ihren Kunden Produkte der Gruppe B an, also voll gebrauchsfähige Bruchstücke mit einem leichten Defekt. Ihre Kosten weichen um 40–60 % vom Standardpreis ab, sodass die Montage eines Generators einen angemessenen Preis hat, der nicht zu teuer ist.
Wie erstelle ich einen Rahmen für Teller?
Für die Herstellung des Rahmens des zukünftigen Generators werden starke Holzlatten oder Aluminiumecken verwendet. Die Holzvariante gilt als weniger praktisch, da das Material eine zusätzliche Bearbeitung erfordert, um späteres Verrotten und Delaminieren zu vermeiden.
Aluminium verfügt über viel attraktivere physikalische Eigenschaften und stellt aufgrund seines geringen Gewichts keine unnötige Belastung für das Dach oder andere tragende Strukturen dar, auf denen das Gerät installiert werden soll.
Darüber hinaus rostet das Metall aufgrund der Korrosionsschutzbeschichtung nicht, verrottet nicht, nimmt keine Feuchtigkeit auf und widersteht problemlos den Auswirkungen aggressiver atmosphärischer Erscheinungen.
Um eine Rahmenkonstruktion aus Aluminiumecken zu erstellen, bestimmen Sie zunächst die Größe des zukünftigen Paneels. In der Standardausführung kommen pro Block 36 Lichtschranken mit den Maßen 81 mm x 150 mm zum Einsatz.
Für eine korrekte spätere Operation bleibt zwischen den Fragmenten ein kleiner Spalt (ca. 3-5 mm). Dieser Raum ermöglicht es uns, Änderungen der Grundparameter der Basis zu berücksichtigen, die atmosphärischen Erscheinungen ausgesetzt sind. Dadurch beträgt die Gesamtgröße des Werkstücks 83 mm x 690 mm bei einer Rahmeneckenbreite von 35 mm.
Nach der Ermittlung der Maße werden die benötigten Fragmente aus den Ecken ausgeschnitten und mit Verbindungselementen zu Rahmenrahmen zusammengefügt. Auf die Innenfläche der Struktur wird eine Schicht Silikondichtstoff aufgetragen, um sicherzustellen, dass keine Lücken oder Hohlräume entstehen.
Davon hängt die Integrität, Festigkeit und Haltbarkeit der montierten Struktur ab. Darauf wird ein schützendes transparentes Material (Glas mit Antireflexbeschichtung, Plexiglas oder Polycarbonat mit speziellen Parametern) gelegt und mit Beschlägen (1 pro kurzem und 2 pro langem Teil des Rahmens und 4 an den Ecken des Korpus) sicher befestigt.
Verwenden Sie für die Arbeit einen Schraubendreher und Schrauben mit geeignetem Durchmesser. Zum Schluss wird die transparente Oberfläche sorgfältig von Staub und kleinen Rückständen gereinigt.
Auswahl eines transparenten Elements
Die Hauptkriterien für die Auswahl eines transparenten Elements zum Erstellen eines Generators:
- Fähigkeit, Infrarotstrahlung zu absorbieren;
- Brechungsgrad des Sonnenlichts.
Je niedriger der Brechungsindex, desto höher ist die Effizienz der Siliziumwafer. Plexiglas und Plexiglas haben den niedrigsten Lichtreflexionskoeffizienten. Polycarbonat hat auch bei weitem nicht die beste Leistung.
Um Rahmenkonstruktionen für Heimsolaranlagen zu erstellen, empfiehlt es sich, wenn möglich, entspiegeltes transparentes Glas oder eine spezielle Art von Polycarbonat mit Antikondensationsbeschichtung zu verwenden, die den nötigen Wärmeschutz bietet.
Die besten Eigenschaften in Bezug auf die Absorption von IR-Strahlung haben langlebiges wärmeabsorbierendes Plexiglas und Glas mit IR-Absorptionsoption. Bei gewöhnlichem Glas sind diese Werte deutlich niedriger. Die Effizienz der IR-Absorption bestimmt, ob sich die Siliziumwafer im Betrieb erwärmen oder nicht.
Bei minimaler Erwärmung halten die Fotozellen lange und liefern eine stabile Leistung. Eine Überhitzung der Platten führt zu Betriebsunterbrechungen und einem schnellen Ausfall einzelner Anlagenteile oder des gesamten Komplexes.
Installation von Silizium-Fotozellen
Unmittelbar vor dem Einbau wird das in Aluminiumrahmen eingelegte Schutzglas gut von Staub gereinigt und mit einer alkoholhaltigen Zusammensetzung entfettet.
Die gekauften Fotozellen werden im Abstand von 3-5 Millimetern gleichmäßig auf dem Markierungsuntergrund platziert und die Ecken der Gesamtkonstruktion markiert. Dann beginnen sie mit dem Löten der Elemente – dem wichtigsten und arbeitsintensivsten Teil der Montage des Generators.
Das Löten der Bedienelemente des Generators erfolgt nach einem Schema, bei dem „+“ die Leiterbahnen auf der Außenseite und „-“ die Kanäle auf der Unterseite der Platte sind.
Um die Kontakte richtig zu verbinden, tragen Sie zunächst Flussmittel (Lötsäure) und Lot auf und verarbeiten Sie diese dann in einer strengen Reihenfolge von oben nach unten. Am Ende werden alle Reihen miteinander verbunden.
Der nächste Schritt ist das Aufkleben der Fotozellen. Dazu wird in die Mitte jedes Siliziumwafers etwas Dichtmittel gedrückt, die entstandenen Elementketten mit der Außenseite nach oben umgedreht und streng nach den zuvor angebrachten Markierungen platziert.
Drücken Sie vorsichtig mit den Händen auf die Platten und fixieren Sie sie an der richtigen Stelle. Sie gehen sehr vorsichtig vor und versuchen, das Material nicht zu beschädigen oder zu verbiegen.
Die Kontakte der an den Rändern angeordneten Fotozellen werden als „+“ und „-“ auf einen separaten Bus (breiter Silberleiter) ausgegeben. Zusätzlich ist der Komplex mit einer Sperrdiode ausgestattet. Durch die Verbindung mit den Kontakten wird verhindert, dass sich die Batterien nachts durch die Rahmenstruktur entladen.
Im unteren Teil des Rahmens werden mit einem Bohrer Löcher gebohrt, durch die die Drähte herausgeführt werden. Um ein Durchhängen zu verhindern, verwenden Sie Silikondichtmittel.
Die folgende Fotogalerie führt Sie in die Schritte zum Zusammenbau eines Solarpanels aus 60 Elementen ein:
Die durch Löten zusammengesetzten Solarzellen müssen nun auf dem Sockel befestigt werden. Kann auf Sperrholz geklebt und mit Glas abgedeckt werden. Allerdings wird im Beispiel zunächst auf das Glas geklebt:
Um sicherzustellen, dass die zur Ladungsspeicherung vorgesehene Batterie die von den Fotozellen erzeugte Energie nicht aufnimmt, ist ihre Solarbatterie über eine Stabdiode angeschlossen:
Dieses Mini-Kraftwerk ist in der Lage, bis zu 15 V zu erzeugen. Es ist zu beachten, dass die maximale Leistung nur an sonnigen, wolkenlosen Tagen erreicht wird. Bei bewölktem Wetter erzeugt das Gerät deutlich weniger Energie oder gar keine Energie. Daher ist der Akku dafür so ausgewählt, dass die Reserve für mindestens einen Tag reicht.
Wie teste ich die installierte Einheit?
Bevor der zusammengebaute Generator endgültig versiegelt wird, muss dieser getestet werden, um mögliche Fehlfunktionen während des Lötvorgangs zu erkennen. Am sinnvollsten ist es, jede verlötete Reihe einzeln zu prüfen. So wird sofort klar, wo die Kontakte schlecht verbunden sind und eine Nachbearbeitung erfordern.
Verwenden Sie zur Durchführung des Tests ein haushaltsübliches Amperemeter. Die Messung erfolgt an einem wolkenlosen, sonnigen Tag zur Mittagszeit (von 13 bis 15 Uhr). Die Struktur wird im Hof platziert und im entsprechenden Neigungswinkel installiert.
An die Ausgangskontakte der Solarbatterie wird ein Amperemeter angeschlossen und der Kurzschlussstrom gemessen. Zeigt das Gerät Werte über 4,5 A an, ist das System völlig korrekt und alle Anschlüsse sind sauber und korrekt verlötet.
Niedrigere Daten, die auf dem Display des Testers angezeigt werden, weisen auf Verstöße hin, die verfolgt und erneut behoben werden müssen. Traditionell zeigen selbstgebaute Solargeneratoren aus Fotozellen mit einem leichten Defekt (Gruppe B) im Test Werte von 5 bis 10 Ampere.
Werksgefertigte Geräte weisen 10–20 % höhere Daten auf. Dies erklärt sich dadurch, dass bei der Produktion Siliziumwafer der Gruppe A verwendet werden, die keine Defekte in der Struktur aufweisen.
Die letzte Phase der Arbeit
Ergibt der Test, dass die Batterie voll funktionsfähig ist, wird sie mit einem speziellen Silikondichtmittel oder einer teureren und haltbareren Epoxidmasse versiegelt.
Die Arbeit umfasst zwei Arten, sie zu erledigen:
- Vollverfüllung – wenn die gesamte Oberfläche mit einer Dichtmasse bedeckt ist.
- Teilbehandlung – wenn das Dichtmittel nur auf die äußeren Elemente und den leeren Raum zwischen den Elementen aufgetragen wird.
Die erste Option gilt als zuverlässiger und bietet dem System vollständigen Schutz vor äußeren Einflüssen. Die Fotozellen sind eindeutig fixiert und arbeiten korrekt und mit maximaler Effizienz.
Wenn das Füllen abgeschlossen ist, kann das Dichtmittel „aushärten“. Dann decken sie es mit einem transparenten Element ab und drücken es fest gegen die Platten.
Anschließend wird ein Gewicht auf die Oberfläche gelegt, das auf die Schichten einwirkt und Luftblasen aus ihnen herausdrückt. Der fertige Generator wird noch einmal getestet und schließlich an einem vorbereiteten Ort installiert.
Wo und wie wird der Generator platziert?
Der Standort für die Installation des Solargenerators wird sehr sorgfältig und ohne Eile ausgewählt. Die Platten, die Licht empfangen, müssen in einem Winkel platziert werden, damit die Strahlen nicht senkrecht auf die Oberfläche „fallen“, sondern sauber daran entlang „fließen“.
Idealerweise ist die Struktur so positioniert, dass der Neigungswinkel bei Bedarf angepasst werden kann und so die maximale Sonneneinstrahlung „eingefangen“ wird.
Es ist durchaus akzeptabel, eine Solaranlage zu installieren Solarplatten auf dem Boden, aber am häufigsten wird für die Platzierung das Dach eines Hauses oder eines Hauswirtschaftsraums gewählt, und zwar der Teil davon, der der am stärksten geweihten, hauptsächlich südlichen Seite des Geländes zugewandt ist.
Es ist sehr wichtig, dass sich in der Nähe keine hohen Gebäude oder mächtigen, ausladenden Bäume befinden. Da sie sich in unmittelbarer Nähe befinden, erzeugen sie Schatten und beeinträchtigen den vollen Betrieb des Geräts.
Die durchschnittliche Dachneigung für die Installation eines Solargenerators wird mit 45⁰ angenommen. Bei dieser Anordnung absorbieren Fotozellen den Sonnenfluss sehr effizient und erzeugen die Energiemenge, die für den ordnungsgemäßen Betrieb des Hauses erforderlich ist.
Für den europäischen Teil der GUS-Staaten gelten leicht unterschiedliche Indikatoren. Fachleute empfehlen, einen stationären Neigungswinkel von 50-60⁰ als Grundlage zu verwenden und bei beweglichen Bauwerken während der Wintersaison die Batterien in einem Winkel von 70⁰ zum Horizont zu platzieren.
Ändern Sie im Sommer die Position und neigen Sie die Fotozellen in einem Winkel von 30⁰.
Unmittelbar vor der Montage wird das Dach zusätzlich verstärkt und mit besonders starken Stützen ausgestattet, da nicht jede Konstruktion dem vollen Gewicht der Geräte zur Umwandlung von Sonnenenergie standhalten kann.
In einigen Fällen werden verstärkte Sparren unter dem Dach angebracht, um das Dach vor dem Einsturz zu schützen, möglicherweise aufgrund der erhöhten Belastung, die im Winter deutlich zunimmt, wenn sich Schnee auf der Dachoberfläche ansammelt.
Um die Solaranlage in Betrieb zu nehmen, benötigen Sie Batterien, Wechselrichter und Laderegler. Die Regeln für die Auswahl von Geräten und deren Einbindung in den Stromkreis erfahren Sie in den von uns empfohlenen Artikeln.
Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema
Merkmale und Nuancen des Lötens von Fotozellen, um mit Ihren eigenen Händen einen effektiven Solargenerator zu Hause herzustellen. Hinweise und Tipps für Handwerker, interessante Ideen und persönliche Erfahrungen.
So testen Sie eine Fotozelle richtig und messen ihre Hauptparameter. Diese Informationen werden bei späteren Berechnungen der genauen Anzahl der Platten, die für den vollständigen Betrieb des Systems erforderlich sind, nützlich sein.
Eine vollständige Schritt-für-Schritt-Beschreibung des Prozesses zum Zusammenbau einer Solarbatterie für einen Generator zu Hause. Betriebsregeln, angefangen beim Kauf der notwendigen Elemente bis hin zur allgemeinen Prüfung des hergestellten Geräts.
Wenn man den Aufbau von Solargeneratoren kennt, wird es nicht schwierig sein, sie zu Hause zusammenzubauen. Natürlich erfordert die Arbeit Aufmerksamkeit, Genauigkeit und Gewissenhaftigkeit, aber das Ergebnis wird alle finanziellen und Arbeitskosten rechtfertigen. Die fertige Einheit wird das Gebäude vollständig mit Wärme und Strom versorgen und den Bewohnern den nötigen Komfort bieten.
Es hat keinen Sinn, gleich ein Großprojekt in Angriff zu nehmen.Zunächst ist es sinnvoll, sich an der Montage einer kleinen Einheit zu versuchen und dann, nachdem alle Nuancen des Prozesses vollständig beherrscht wurden, mit dem Aufbau einer leistungsfähigeren und größeren Anlage zu beginnen.
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Schon vor längerer Zeit machte ich mir Sorgen über die ständig steigenden Stromzahlungen und begann, über das Problem alternativer Energiequellen nachzudenken. Ich wollte auf meinem Gelände Solarpaneele installieren, konnte es aber nicht realisieren und meine Finanzen ließen es nicht zu. Aber soweit ich weiß, ist es nicht so schwierig, sie selbst herzustellen. Sie müssen natürlich ein wenig verwirren, aber später haben Sie immer noch kostenlosen Strom und sind auch weniger schädlich für die Umwelt.
Sie können es sammeln, aber eine ausreichende Effizienz erreichen Sie nur, wenn Sie im Süden unseres Landes leben. Früher interessierte ich mich für das Thema Solargeneratoren, aber leider haben wir in Sibirien nur in einigen Sommermonaten genügend Solarenergie.
Ich hätte noch nie gedacht, dass man einen Solarenergiegenerator selbst zusammenbauen könnte. Ich habe mir die Liste der benötigten Materialien angesehen – es scheint, dass es nichts besonders Kompliziertes gibt. Sie müssen sich nur überlegen, wo Sie die Module bekommen. Wenn ich es in der Stadt nicht finde, bestelle ich es online. Ich habe es satt, dem Staat zu viel für Strom zu bezahlen. Ich verstehe nicht, woher die hohen Beträge auf der Rechnung kommen, wenn ich in der Datscha kaum Strom verbrauche.