Ngày nay, nhiều chủ sở hữu nhà ở nông thôn đang tìm kiếm các nguồn điện thay thế. Việc lắp đặt các tấm pin mặt trời đang dần phổ biến. Tuy nhiên, không phải ai cũng có điều kiện mua sắm những thiết bị đắt tiền. Do đó, nhiều người đặt ra câu hỏi: làm thế nào để tạo ra các tấm pin mặt trời bằng tay của chính bạn? Câu trả lời chính xác sẽ được bật mí trong bài viết này.
Nội dung
Pin mặt trời là gì?
Pin mặt trời là một thiết bị bán dẫn có chức năng chuyển đổi bức xạ mặt trời thành năng lượng điện. Nhiệm vụ chính của một hệ thống như vậy là cung cấp điện đáng tin cậy, tiết kiệm và không bị gián đoạn cho ngôi nhà. Nên lắp đặt các thiết bị này ở những nơi có sự gián đoạn trong việc cung cấp từ nguồn điện chính.
Những ưu điểm chính của bảng điều khiển năng lượng mặt trời là:
- dễ dàng lắp đặt thiết bị, không yêu cầu đặt dây cáp vào giá đỡ;
- hệ thống không yêu cầu nhiều thời gian để bảo trì;
- phát điện không gây ảnh hưởng xấu đến môi trường;
- cấu trúc không có bộ phận chuyển động;
- chế độ hoạt động im lặng;
- việc cung cấp điện không phụ thuộc vào mạng lưới phân phối;
- thời gian vận hành hệ thống lâu dài với chi phí tối thiểu.
Nhược điểm của bảng điều khiển năng lượng mặt trời:
- quá trình sản xuất của hệ thống rất tốn công sức;
- bảng điều khiển năng lượng mặt trời chiếm nhiều không gian;
- thiết bị rất nhạy cảm với bụi bẩn;
- pin không hoạt động vào ban đêm;
- Hiệu quả của thiết bị phụ thuộc trực tiếp vào điều kiện thời tiết, cụ thể là vào những ngày nắng và nhiều mây.
Nguyên lý của pin năng lượng mặt trời
Hệ thống hoạt động nhờ các bộ chuyển đổi quang điện được kết nối theo một trình tự cụ thể. Mỗi bộ chuyển quang bao gồm hai tấm silicon, khác nhau về kiểu dẫn điện. Một cái được bao phủ bởi phốt pho, do đó một lượng dư các electron mang điện tích âm được hình thành ở đây. Tấm còn lại được phủ một lớp boron, dẫn đến sự hình thành các hạt không có trong lớp điện tích âm, cái gọi là "lỗ trống".
Nguyên tắc hoạt động của một nguồn năng lượng thay thế vô tận như sau: ánh sáng mặt trời chiếu vào tấm pin tích điện âm, dẫn đến sự hình thành tích cực của các "lỗ trống" và electron. Một điện trường xuất hiện trên bảng được phủ phốt pho, do đó sự chênh lệch điện thế xuất hiện. Các hạt mang điện tích dương lao lên lớp trên, và những hạt mang điện tích âm đi xuống lớp dưới. Lực căng không đổi được tạo ra. Nó chỉ ra rằng một bộ chuyển đổi hoạt động giống như một pin. Dòng điện một chiều được tạo ra trong mạch khi một tải được nối với nó. Mỗi viên pin được bao phủ bởi các đường vân đồng mỏng mang dòng điện và hướng nó đến mục đích đã định.
Cường độ hiện tại phụ thuộc vào các thông số nhất định:
- kích thước của bộ chuyển quang;
- mức độ cách ly;
- loại tế bào quang điện;
- tổng điện trở của các thiết bị được kết nối với bảng điều khiển năng lượng mặt trời.
Các loại tấm pin mặt trời
Tất cả các tấm pin mặt trời có thể là silicon hoặc phim. Tấm dựa trên silicon được chia thành các loại:
- đa tinh thể;
- đơn tinh thể;
- vô định hình.
Pin mặt trời đa tinh thể là một thiết bị hình vuông có màu xanh lam đậm. Bề mặt của nó được xen kẽ bởi các tinh thể silicon không đồng nhất. Mặc dù hiệu suất thấp là 18%, thiết bị này có khả năng tạo ra dòng điện khi thời tiết nhiều mây, điều này khiến chúng không thể thiếu ở những nơi có ánh sáng mặt trời khuếch tán.
Bộ chuyển đổi năng lượng mặt trời đơn tinh thể là các tấm đen với các góc vát, trong đó silicon nguyên chất được sử dụng. Tất cả các ô của thiết bị đều hướng theo một hướng, điều này cho phép thu được hiệu suất tối đa là 25%. Nhược điểm của những loại pin như vậy là mặt trước của chúng luôn phải hướng về phía mặt trời. Nếu nó không có thời gian để nhô lên, ẩn sau những đám mây và chìm xuống dưới đường chân trời, các tấm pin mặt trời sẽ tạo ra một dòng điện yếu. Đây là loại thiết bị đắt tiền nhất, nhưng cũng có năng suất cao nhất.
Mỗi pin vô định hình bao gồm nhiều lớp silicon mỏng nhất, thu được bằng cách phun các hạt vật liệu nhỏ nhất lên thủy tinh, nhựa hoặc giấy bạc. Các lớp như vậy nhanh chóng bị cháy, sau sáu tháng dẫn đến hiệu suất của thiết bị giảm 15-20%. Hiệu suất của các bộ chuyển đổi như vậy chỉ là 6%. Chúng rẻ nhất và có thể hoạt động ngay cả trong thời tiết nhiều mây. Tuy nhiên, tuổi thọ tối đa của chúng là 2 năm.
Pin phim không dựa trên nền kim loại hoặc thủy tinh rắn mà dựa trên màng polyme. Do đó, chúng được sản xuất ở dạng cuộn, giúp pin có thể trải rộng trên diện tích lớn. Do thiết kế của chúng, chúng có thể được cắt thành nhiều mảnh với nhiều hình dạng và kích thước khác nhau, và các tấm pin mặt trời có thể được đặt trên mái của một ngôi nhà với những đường cong mượt mà. Chúng nhỏ gọn và nhẹ. Một bảng điều khiển cuộn sẽ có giá thấp hơn đáng kể so với một tấm silicon, để sản xuất loại vật liệu đắt tiền được sử dụng. Tuy nhiên, các mô hình này kém mạnh mẽ hơn. Rất khó để có được chúng ngày nay, vì sản xuất chỉ đang phát triển.
Tất cả các tấm pin mặt trời, bất kể loại thiết bị nào, đều được trang bị bộ điều khiển theo dõi trạng thái sạc của tấm pin. Chúng phân phối lại năng lượng nhận được, hướng nó đến nguồn tiêu thụ trực tiếp hoặc lưu trữ trong pin.
Tấm pin mặt trời cho ngôi nhà riêng
Việc thay thế nguồn điện truyền thống này là rất thiết thực. Ngoài ra, giá của thiết bị có sự chênh lệch đáng kể so với chi phí điện năng.Tự tay chế tạo pin năng lượng mặt trời cho ngôi nhà, chủ nhân sẽ có thể tối ưu hóa điện năng tiêu thụ và từ đó giảm chi phí tiền mặt của chính mình. Nhiều người muốn hiểu trước chi phí lắp đặt các tấm pin mặt trời cho một ngôi nhà riêng là bao nhiêu. Đối với điều này, cần phải thực hiện các tính toán sơ bộ, xác định công suất cần thiết của thiết bị và các điều kiện cho hoạt động của nó.
Bạn nên bắt đầu bằng cách tính toán lượng năng lượng tiêu thụ, cần thiết để cung cấp nhà ở. Khi tạo một nhà ga chính thức, bạn nên tập trung vào pin 150-250 W; đối với một ngôi nhà nông thôn, các tấm 50 W là đủ.
Bây giờ bạn nên tính toán tổng công suất của tất cả các thiết bị điện, có tính đến thời gian hoạt động mỗi ngày. Giá trị kết quả là yêu cầu điện tối thiểu cho một hộ gia đình nhất định.
Giá trị này là cơ sở cho việc xác định số lượng tấm pin mặt trời và số lượng thiết bị phụ trợ, bao gồm pin, bộ biến tần và bộ điều khiển.
Lời khuyên hữu ích! Đáng ra, cần thêm 20% nữa vào tổng nhu cầu điện, được sử dụng cho chính pin.
Một khía cạnh quan trọng là sự cách ly, tức là lượng năng lượng mặt trời rơi vào một đơn vị diện tích bảng điều khiển. Giá trị này là riêng lẻ cho từng khu vực cụ thể. Bạn có thể lấy nó trong tài liệu đặc biệt hoặc trên các trang web khí tượng chuyên biệt.
Định mức năng lượng được chia cho giá trị cách điện. Con số kết quả phải được chia cho tổng công suất của việc lắp đặt năng lượng mặt trời. Giá trị kết quả là số lượng pin cần thiết. Điều quan trọng là nhận được số lượng tối đa các tấm ở đây. Thật vậy, trong những tháng khác nhau lượng ánh sáng mặt trời sẽ khác nhau.
Lời khuyên hữu ích! Vì độ cách ly liên tục thay đổi, nên tính toán hàng tháng.
Ví dụ, nếu bạn cần biết cần bao nhiêu tấm pin mặt trời cho một ngôi nhà 100 mét vuông, nơi trạm sẽ cung cấp năng lượng cho bóng đèn chiếu sáng, máy tính xách tay, TV, đĩa vệ tinh, lò vi sóng và một bếp điện, tất cả các tính toán trên phải được thực hiện. Kết quả là công suất của trạm năng lượng mặt trời sẽ xấp xỉ 1000 W, nghĩa là sử dụng 4 tấm pin mặt trời với công suất 250 W.
Bảng điều khiển nên được đặt ở phần phía nam của mái nhà, nơi phải ở trong tình trạng hoàn hảo và có khả năng chịu tải trọng đáng kể. Không được có cây cối hoặc các vật thể khác gần đó tạo ra bóng đổ.
Một hệ thống như vậy có thể được sử dụng không chỉ để cung cấp điện. Hệ thống sưởi bằng các tấm pin mặt trời của một ngôi nhà riêng đang rất phổ biến. Điều này cho phép bạn thoát khỏi dịch vụ đắt tiền liên quan đến việc cung cấp khí đốt tập trung, thoát khỏi sự phụ thuộc vào các tiện ích và nhận được nhiệt quanh năm nhờ tuổi thọ lâu dài của nhà máy điện mặt trời.
Chỉ nên lắp đặt một hệ thống như vậy cho những vùng có mặt trời chiếu sáng ít nhất 20 ngày một tháng. Nếu mặt trời không đủ để hệ thống sưởi ấm hoàn toàn cho ngôi nhà, nó có thể được sử dụng như một nguồn miễn phí bổ sung. Một hệ thống sưởi bằng bảng điều khiển năng lượng mặt trời được lựa chọn đúng cách sẽ tự trả trong 3-4 năm.
Tấm pin mặt trời cho gia đình: đánh giá của người tiêu dùng
Nhờ có nhiều đánh giá tích cực về một nguồn điện thay thế, có thể xóa tan những lầm tưởng làm phiền lòng tiềm năng muốn lắp đặt Tấm năng lượng mặt trời.
Nhiều người nghĩ rằng thiết bị đắt tiền như vậy sẽ không tự chi trả trong suốt thời gian sử dụng của việc lắp đặt. Tuy nhiên, như thực tế cho thấy, với việc lắp đặt đúng các tấm pin mặt trời tuân thủ tất cả các quy tắc, bạn có thể cung cấp điện cho một ngôi nhà riêng trong ít nhất 25 năm. Và chi phí của thiết bị sẽ trả hết sau 3-4 năm.
Huyền thoại tiếp theo ám chỉ hoạt động không hiệu quả của các tấm pin mặt trời trong thời tiết nhiều mây hoặc vào mùa đông. Tuy nhiên, các ý kiến của người tiêu dùng đồng ý rằng các bộ thu năng lượng mặt trời có thể hiển thị hoạt động tối đa trong thời gian mặt trời lên đỉnh trong điều kiện thời tiết không có mây. Nhưng khi mặt trời ẩn sau những đám mây, các tấm sẽ hoạt động, nhưng không đầy đủ. Việc cài đặt hoàn toàn ngừng hoạt động vào ban đêm khi không có ánh sáng mặt trời.
Những người phản đối tấm pin mặt trời cho rằng các tấm thu năng lượng mặt trời khá mỏng manh và không thể chịu được nhiều tải trọng khác nhau do thiên nhiên tạo ra. Tuy nhiên, đánh giá của người tiêu dùng lại chứng minh điều ngược lại: tấm pin mặt trời có thể chịu được cả những trận mưa đá lớn.
Bài viết liên quan:
Các tấm pin mặt trời cho gia đình: chi phí của bộ và tính khả thi của việc lắp đặt
Các yêu cầu kỹ thuật đối với việc lắp đặt các tấm pin mặt trời. Tính năng lựa chọn và cài đặt. Đánh giá của các nhà sản xuất.
Huyền thoại tiếp theo liên quan đến tuyết, có thể chặn ánh sáng vào hệ thống. Tuy nhiên, ở đây nguy hiểm là băng giá, tuyết sẽ bám vào và tạo ra chướng ngại vật. Để tránh điều này, bạn có thể bố trí pin theo chiều dọc của ngôi nhà, sau đó bạn có thể tránh được nhiều ánh sáng lướt qua.
Và huyền thoại cuối cùng liên quan đến việc Trung Quốc sản xuất các tấm pin mặt trời. Mặc dù có một loạt sản phẩm rất chắc chắn, các nhà máy ở Trung Quốc thường sản xuất hàng hóa chất lượng cao. Điều này đặc biệt đúng đối với việc sản xuất bộ thu năng lượng mặt trời và ống dẫn nhiệt, 90% sản xuất tập trung ở Trung Quốc. Các sản phẩm này có đặc tính kỹ thuật cao và được chứng nhận không chỉ ở nước họ, mà còn ở Đức.
Nhiều đánh giá tích cực trên Internet chứng minh rằng một nguồn điện thay thế không chỉ tốt cho nhà riêng. Nhiều người sử dụng thành công các tấm pin mặt trời cho một căn hộ, được lắp đặt trên ban công. Chúng có thể được cố định trực tiếp trên kính hoặc trong khung kính, chúng sẽ hoạt động như pha màu.
Bộ tấm pin mặt trời 3 kW cho nơi cư trú mùa hè từ 60.000 rúp
Trong nước, theo quy định, có những thiết bị điện có công suất thấp, nơi yêu cầu số lượng pin hạn chế và tần suất sử dụng ngắn. Nếu không có nguồn cung cấp điện tập trung tại nhà gỗ, thì bạn nên lắp đặt một bộ tấm pin mặt trời sẽ tạo ra điện miễn phí. Tuy nhiên, để có được niềm vui vô cớ như vậy, ban đầu bạn sẽ phải bỏ ra để mua các vật liệu cần thiết, chi phí này sẽ chỉ sau một vài năm.
Để sản xuất 1 kW điện, cần một bộ công suất lớn hơn 200 W. Theo nhiều đánh giá, các nhà máy điện mặt trời cho một ngôi nhà ở nông thôn có công suất 800 W có khả năng cung cấp nguồn điện hoàn toàn tự trị cho cơ sở. Chi phí của một hệ thống như vậy sẽ có giá từ 80.000 rúp.
Một bộ tiêu chuẩn của các nhà máy năng lượng mặt trời cho các ngôi nhà nông thôn mùa hè bao gồm các tấm pin 200 W, bộ điều khiển sạc 40 A, bộ biến tần 3 kW, hai pin 200 A và các bộ phận phụ trợ khác.Giá của một bộ dụng cụ như vậy bắt đầu từ 60.000 rúp và thời gian hoàn vốn khoảng 3-5 năm. Tuy nhiên, đây là cách tạo ra điện có lợi nhất cho các cơ sở không có nguồn điện tập trung. Nó ít tốn kém hơn so với sử dụng máy phát điện chạy dầu.
Theo các chủ sở hữu, tốt hơn là nên trang bị các tấm pin mặt trời cho một ngôi nhà trong ngôi nhà kiểu nông thôn mùa hè với hai hoặc bốn mô-đun với công suất 200 V. mỗi mô-đun. Nó phụ thuộc vào số lượng người tiêu dùng năng lượng, thời gian và tần suất sử dụng của họ. Nếu công suất không đủ có thể tăng thêm bằng cách lắp thêm các tấm pin mặt trời.
Nhiều người mua một bộ như vậy cho khu vực tư nhân, nơi có nguồn cung cấp điện tập trung, như một nguồn năng lượng bổ sung. Nhiều đánh giá về các tấm pin mặt trời cho gia đình chỉ ra rằng trong trường hợp này, bạn có thể tiết kiệm đáng kể khi thanh toán hóa đơn tiền điện.
Cách tạo tấm pin mặt trời bằng tay của chính bạn
Khi không thể mua trạm năng lượng mặt trời làm sẵn, bạn có thể tự tạo. Có hai lựa chọn ở đây: mua các mô-đun làm sẵn và kết nối chúng với pin có biến tần hoặc tự hàn bảng điều khiển. Phương pháp lắp ráp đầu tiên nhanh chóng, nhưng tốn kém hơn. Phương án thứ hai đòi hỏi một kỹ năng nhất định của người lắp ráp, người phải cực kỳ cẩn thận với các tế bào quang học dễ vỡ.
Để tạo ra một tấm pin mặt trời cho ngôi nhà của bạn bằng tay của riêng bạn, bạn cần chuẩn bị một số nguyên liệu nhất định.
Thành phần chính đầu tiên để tạo ra các tấm pin mặt trời là một bộ pin mặt trời chất lượng. Ngày nay, có thể mua các phần tử làm bằng silicon đa tinh thể hoặc đơn tinh thể. Phổ biến hơn là các tế bào năng lượng mặt trời mới nhất, lý tưởng để cung cấp điện cho gia đình.
Lời khuyên hữu ích! Tất cả các yếu tố cần thiết để lắp ráp nên được mua từ một nhà sản xuất. Vì vật liệu của các thương hiệu khác nhau có sự khác biệt đáng kể, điều này sẽ làm phức tạp việc lắp ráp toàn bộ cấu trúc.
Cần phải có một bộ dây dẫn đặc biệt để kết nối các tế bào quang điện. Để sản xuất vỏ của pin trong tương lai, các góc nhôm chịu được thời tiết là phù hợp. Kích thước của vỏ máy phụ thuộc vào số lượng tế bào quang điện. Tốt hơn là sử dụng polycarbonate hoặc plexiglass trong suốt làm lớp phủ bên ngoài cho tế bào quang, giúp ngăn chặn sự xâm nhập của tia hồng ngoại. Là vật liệu bổ sung, bạn sẽ cần phần cứng buộc, dây điện bằng đồng, điốt Schottky, chân không silicone và một bộ vít để siết.
Ngoài FEP, bạn cần mua một biến tần 12 V 200 V cho gia đình của bạn, biến tần này chuyển đổi DC sang AC. Cần có một cặp pin gel hoặc AGM để lưu trữ và tiêu thụ điện từ từ. Một yếu tố quan trọng không kém là bộ điều khiển được yêu cầu ngắt kết nối pin khỏi pin trong quá trình sạc đầy và bật nó lên để nhận một phần điện năng mới.
Bạn cũng có thể tự tay mình lắp ráp bảng điều khiển năng lượng mặt trời từ các công cụ có sẵn. Đối với điều này, điốt, lá hoặc bóng bán dẫn là phù hợp. Hoạt động của pin năng lượng mặt trời từ điốt xảy ra do hiệu điện thế khoảng 2,5 V dưới ánh sáng mặt trời trực tiếp.Tuy nhiên, khi ánh nắng không đủ, chỉ số này bắt đầu giảm nhanh chóng và bản thân các điốt bắt đầu tiêu thụ năng lượng. Sử dụng pin như vậy là không hiệu quả.
Một thiết bị lá phù hợp hơn cho việc sản xuất nhiệt năng. Ngoài ra, giấy bạc là một vật liệu lý tưởng cho nền PVC. Hiệu quả nhất là pin mặt trời, được lắp ráp từ các bóng bán dẫn. Số lượng của chúng càng nhiều thì sức mạnh của thiết bị càng cao.Phần trên của mỗi bóng bán dẫn phải được cắt bỏ, bột được đổ ra. Chân của thiết bị là danh bạ. Pin này được thiết kế để cung cấp năng lượng cho việc sạc điện thoại. Đối với các sự kiện nghiêm trọng hơn, công suất của nó là không đủ.
Tự làm tấm pin mặt trời cho gia đình: hướng dẫn từng bước để chế tạo
Sau khi tất cả các yếu tố cần thiết đã được chuẩn bị, bạn có thể bắt đầu lắp ráp cấu trúc, bao gồm các bước sau:
- Tạo khung các góc bằng nhôm với các cạnh và phần cứng thấp, kích thước của chúng phụ thuộc vào số lượng bộ chuyển đổi và diện tích của chúng. Ở đây, khoảng cách giữa FEP phải được tính đến ít nhất là 5 mm.
- Bôi chất bịt kín vào các cạnh bên trong của miếng dán.
- Đặt một tấm vật liệu trong suốt lên khung, dính chặt vào đường keo.
- Sau khi keo dán đã khô hoàn toàn, sử dụng phần cứng để gắn chặt khung và bề mặt trong suốt.
- Đặt tất cả các tế bào quang điện của pin có mặt âm lên trên một mặt phẳng.
- Thông qua công cụ hàn các dây dẫn có cùng chiều dài được kết nối với mỗi FEP. Điều này được thực hiện thuận tiện nhất khi mô-đun nằm trên kính.
- Tất cả các yếu tố được kết nối trong chuỗi với nhau dưới dạng một "con rắn".
- Các tiếp điểm ngoài cùng phải được hàn vào thanh cái (ruột dẫn rộng bằng bạc).
- Để ngăn chặn sự giảm chất lượng của ánh sáng trong bóng tối, cần tạo các "điểm giữa" bằng cách sử dụng điốt shunt, được lắp trên cực dương. Điốt Schottky thích hợp cho việc này.
- Đặt tế bào quang điện có chất dẫn điện trên bề mặt trong suốt.
- Bôi trơn tất cả các FEP, dẫn ra và kết nối dây bằng keo silicon.
- Đóng cấu trúc bằng bảng mặt sau.
- Kết nối bảng điều khiển năng lượng mặt trời với pin, bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời và biến tần.
Lời khuyên hữu ích! Để tránh ngắn mạch giữa tải và các ô pin riêng lẻ, phải lắp cầu chì.
Gần như mọi chủ nhà đều muốn có điện miễn phí. Lắp đặt các tấm pin mặt trời là lựa chọn khả thi nhất. Sử dụng thiết bị này, bạn có thể tạo ra một nguồn điện chính (không có nguồn điện tập trung) và một nguồn điện bổ sung. Hệ thống thân thiện với môi trường và đáng tin cậy để sử dụng. Nhược điểm chính là thiết bị đắt tiền. Tuy nhiên, chi phí của nó sẽ trả hết trong vòng 3-5 năm.