3.3. Практические конструкции солнечных батарей своими руками
Складная походная солнечная батарея на кристаллических фотоэлементах
В батарее были использованы четыре сборки из кристаллических фотоэлементов, приобретенные на сайте . Их характеристики будут рассмотрены в п. 3.4. Каждая сборка номинально давала приблизительно 2,2 В, 0,7 А. Внешний вид готовой конструкции представлен на рис. 3.6. Остальные фото в цвете от автора Андрея Шалыгина см. на .
Батарея имела выходное напряжение до 10 В. Батарея состояла из четырех секций, которые складывались в книжку. Крепление между пластинами было выполнено с помощью пружины от старых календарей, или тетрадей (рис. 3.7).
Рис. 3.6. Внешний вид готовой конструкции
Рис. 3.7. Внешний вид готовой конструкции в походном положении
Каждая пара пластин имела отдельный выход. И их можно было подключать:
♦ либо последовательно для получения большего напряжения;
♦ либо параллельно, если нужен был больший ток, например, при зарядке от 1 до 4 пальчиков АА, либо использовать независимо.
Выводы солнечных элементов после пайки были герметизированы клеем. Поэтому дождь такой солнечной батарее не страшен.
Хотя разъемы желательно беречь от влаги. Сами же провода прекрасно расположились внутри витков пружины-шарнира. Для дополнительной надежности провода в пружине были пропущены в трубке.
Как известно, кристаллические фотоэлементы не терпят грубого обращения и ударов. Для их защиты был использован материал, который применяется при изготовлении рекламных конструкций. Он представляет собой трехслойную панель, наружные слои которой сделаны из алюминия, а середина заполнена пластмассой. Он довольно легкий и при этом прочный, практически не гнется, особенно при таких небольших размерах.
Для установки ламината с фотоэлементами, алюминий и пластик с одной стороны срезались по размеру ламината. В получившееся углубление вклеивался ламинат. Получилась достаточно жесткая и легкая конструкция. Да и внешний вид неплохой.
В общем, получилась вполне рабочая и надежная конструкция. И, несмотря на то, что были использованы хрупкие кристаллические элементы, ее вполне безопасно брать с собой на природу.
Общий вес конструкции — около 400–500 г. Ламинат с фотоэлементами клеился на эпоксидку, ей же заливались все открытые контакты «… и дождь, и снег ей были нипочем» (снега, конечно, не было (в августе), но воду лучше было смахивать — увеличивался ток). Скапливаться и впитываться воде было негде, поэтому батарея шла привязанной к байдарке, оставалась под дождем. Пряталась только электрическая часть с заряжаемыми устройствами.
Контакты после пайки в разъемах надо действительно чем-то заливать — «раз и навсегда» и ничего им не будет.
Все четыре пластины были соединены последовательно. Один выход непосредственно прямо с пластин, другой через диод, который также прекрасно расположился в центральной трубке внутри пружины-шарнира.
На холостом ходу тестер фиксировал 12 В с небольшим, а вот ток — не больше 400 мА, что заряжало через авто-«лягушку» аккумуляторы сотовых, фотоаппарата, до 6 шт. АА и ААА. Полностью автору аккумуляторы заряжать не получалось (много было желающих), но за 3–4 ч. «залива», фотоаппарат, сотовые с MP3 работали по 1–3 дня.
В начале похода автор переживал за хрупкость конструкции, но на практике она многое выдержала: падения, удары, сжатие с обеих сторон пластин. Витые пружинки от Тетради (69 листов) практически не позволяли пластинам соприкасаться (амортизировали), если только при сильном сжатии, и на деле это ни к чему плохому не привело, пластины соприкасались равномерно.
По периметру солнечной батареи были сделаны отверстия для ее крепежа (подвеса).
Самодельная солнечная батарея, залитая эпоксидкой на стекле
Рассмотрим опыт создания создании более мощной, но уже стационарной солнечной батареи, из ФЭП (фото электрических преобразователей) на эпоксидной смоле. Для создания были приобретены (Андрей Шалыгин, ) сами ФЭПы на заводе-изготовителе: ОАО «ПХМЗ» (Подольский химико-металлургический завод) в количестве 50 шт. (1 упаковка) за 4000 руб.
Толщина ФЭПа — 0,2 мм, они очень хрупкие, поэтому при пайке необходимо соблюдать температурный режим (380 °C). Иначе ФЭП лопается.
Оптимальным оказался вариант использования для пайки готовой облуженной медной шинки, используемой по такому же назначению (спайка ФЭПов) на предприятии «Телеком СТВ» г. Зеленоград.
48 последовательно соединенных ФЭПов выдавали холостого напряжения 26 В. Ток, который шел в нагрузку — зарядку 10 последовательно соединенных свинцовых банок по 1,2 В емкостью 2000 А-ч (используются в железнодорожных локомотивах, каждая весит около 10 кг) составлял выше 5 А (!). При этом напряжение проседало до 14 В. Зарядка проводилась напрямую по довольно-таки большому сечению провода практически без потерь, только один диод. Этот показатель был достигнут при облачном небе, т. е. далеко не предел.
#v.jpg_30 Примечание.
Автор отмечает, что ток короткого замыкания он даже не измерял, так как переживал, что перегорят соединяющие ФЭПы шинки (при замере протекающего тока между контактами проскакивали даже не искры, а маленькие электрические дуги, как при сварке).
Конструкция из трех сборок ФЭП удобна тем, что позволяет выполнять параллельное и последовательно-параллельное соединение (уменьшение напряжения, увеличение силы тока).
Методика сборки. На каждом из трех толстых (7 мм) закаленных стеклах (их было невозможно порезать — они лопалась), по периметру. герметиком создавалась ванночка. Туда выливалась подогретая (для лучшей текучести) эпоксидная смола. После чего в нее помещались уже полностью, последовательно спаянные ФЭПы с выведенными контактами (автомобильные электрические клеммы).
В горизонтальном положении, очень аккуратно, чтобы не полопались ФЭПы, практически из-под каждого из них, выдавливались оставшиеся пузыри воздуха. Сверху все заливалось остатками эпоксидки для защиты от внешних атмосферных воздействий.
#v.jpg_30 Примечание.
Это очень важно, как заявляют производители ФЭПов, для их долгосрочной эксплуатации.
Получились три абсолютно герметичные спайки солнечных батарей. Следующей задачей было изобрести конструкцию, которая бы:
♦ довольно жестко фиксировала эти три тяжелых стекла в одной плоскости;
♦ была поворотной в двух плоскостях (для ориентации по Солнцу);
♦ имела бы массу для транспортировки на внедорожнике.
В итоге конструкция в сборе со стеклами получилась тяжелая — одному не поднять. Устанавливали ее уже вдвоем (рис. 3.8). Она вращается вокруг своей вертикальной оси (вбитой в землю металлической трубы) на 360 градусов.
Рис. 3.8. Внешний вид установленной солнечной батареи
В горизонтальной плоскости доступно вращение на 300 градусов, то есть все возможные положения светила (на горизонте, в зените) ей захватываются. Стекло закреплялось по углам подогнутыми концами Т-образного профиля. Металл был окрашен железным суриком.
Остался непонятным полученный результат. Заявленная производителем максимальная мощность 1,46—1,78 Вт занижена как минимум в 2 раза. 0,56 В х 5 А = 2,8 Вт. Правдиво указано, что ток короткого замыкания: «не менее 3,44 А».
#z.jpg_0 Вывод.
КПД пластин не 10–12 %, а выше. Но с более высоким КПД ФЭПы стоят намного дороже и идут они на экспорт. Другое объяснение: в горах, где использовалась батарея, чище воздух, ближе солнце, другие условия.
Подробности создания и опыт эксплуатации и модернизации см. на .
Самодельная солнечная батарея на гибких фотоэлементах
Были приобретены за небольшую цену три пластины фотоэлементов от б/у гибких солнечных батарей. С начала автор удалил оставшиеся после разборки нитки и куски скотча с этих пластин (Дмитрий Неделяев ). Затем подрезал края примерно на 0,5 см, т. к. в некоторых местах были отслоения покровной пленки (не ламината).
После этого убрал утюгом воздушные пузыри через листок бумаги, чтобы не проплавить ламинат насквозь до самих элементов. Полностью их убрать не удалось, но внешний вид стал гораздо симпатичнее. Некоторые сомнительные места я дополнительно проклеил прозрачным скотчем.
Когда все пластины были обработаны, автор перешел к пайке и соединению пластин параллельно, т. к. каждая пластина дает 13 В (16 В без нагрузки) 0,33 А. Места пайки были залиты клеем «Момент 88». Он обладает эластичностью, прочностью и термоустойчивостью до 110 °C. Как раз то, что нужно.
После того, как клей засох, места пайки автор на всякий случай еще раз заклеил армированным односторонним скотчем. Это придало и прочность, и дополнительную водонепроницаемость. Затем все провода были аккуратно приклеены этим же скотчем к краям пластин, чтобы они не мешались при последующем зашивании в брезентовую ткань. По сути, провода разместились на торцах пластин, сверху и снизу.
После этого на заднюю часть пластин и на самые края передней части автор наклеил двусторонний армированный скотч, который используется для склеивания линолеума и прочей ерунды. Затем вырезал кусок брезентовой ткани, и приклеил его к задней стороне пластин. И ножницами убрал лишнюю ткань. Также на передние края пластин приклеил эту же ткань, предварительно заправив самые края ткани под себя, чтобы не торчали лохмотья по краю. Т. е. поначалу ткань держалась лишь на двухстороннем скотче.
Далее приступил к пришиванию ткани к краям пластин. В ходе этой работы на иголке и на нитках налипает толстый слой клеящего вещества со скотча.
#c.jpg_18 Совет.
Важно стараться не промахнуться и не попасть слишком близко к солнечному элементу в него самого.
Сложнее всего было закрепить разъем питания. К разъему был припаян диод Шоттки на 3 А. Использовал импортный 1N5822, но можно использовать, вообще говоря, любой с током, чем больше, тем лучше, т. к. будет меньше падение напряжения на нем и, следовательно, потерь.
Предварительно изогнул диод таким образом, чтобы его контакты не занимали слишком много места. Затем сам железный разъем и диод автор заделал эпоксилином «Момент». Выглядит он, как два куска пластилина — один серого цвета, другой белого. При соединении их вместе и замешивании через некоторое время масса затвердевает. Всем рекомендую, классный материал для придания формы и герметизации! Разъем показан на рис. 3.9.
Рис. 3.9. Внешний вид разъема на солнечной батарее
Напоследок некоторые швы были залиты клеем «Момент», чтобы они не распускались.
На максимуме Солнца при температуре около нуля, удалось наблюдать напряжение холостого хода 16,7 В и ток короткого замыкания 0,4 А. И это при отсутствии прямого Солнца, когда небо полностью затянуто пусть и слабыми, но облаками. В среднем днем без Солнца — ток короткого замыкания около 80—100 мА.
В итоге, отмечается на , из трех б/у солнечных пластин удалось сделать неплохую гибкую солнечную батарею по параметрам такую же, как и «фирменная» батарея на 11 Вт от SanChargera ().
Постройка самодельных солнечных батарей из элементов с eBay
Интересным опытом по самостоятельной сборке недорогой самодельной солнечной батареи делится Майкла Дэвиса, США (русский перевод В. Германовича, ).
М. Девис построил ветрогенератор для электрообеспечения участка, удаленного от цивилизации в Аризоне (см. гл. 1). Этот ветрогенератор работает хорошо, когда ветер дует. К сожалению, бывает нужно больше энергии. И эта энергия должна быть более стабильна.
В Аризоне более 300 солнечных дней в году, поэтому солнечная батарея кажется очевидным дополнением к ветрогенератору. К сожалению, солнечные батареи недешевы, поэтому было решено сделать все саму. Использовались самые обычные инструменты и недорогие распространенные материалы. В итоге удалось сделать батарею, конкурирующую с коммерческими образцами по мощности, но не оставляющую им никакого шанса по цене.
Солнечная батарея (СБ) — это контейнер, содержащий массив солнечных элементов. Солнечные элементы, это те штуки, которые на самом деле делают всю работу по преобразованию солнечной энергии в электричество. К сожалению, для получения мощности, достаточной для практического применения, солнечных элементов надо достаточно много. Также, солнечные элементы ОЧЕНЬ хрупкие. Поэтому их и объединяют в СБ.
Батарея содержит достаточное количество элементов для получения высокой мощности и защищает элементы от повреждения. Звучит не слишком сложно.
Проект был начат, как обычно, с поиска в сети информации по самодельным СБ. Ее оказалось очень мало.
Стартовые умозаключениям:
♦ главное препятствие в постройке СБ — это приобретение солнечных элементов за разумную цену;
♦ новые солнечные элементы очень дороги и их сложно найти в нормальном количестве за любые деньги;
♦ дефектные и поврежденные солнечные элементы есть в наличии на eBay и других местах гораздо дешевле;
♦ солнечные элементы «второго сорта» возможно, могут быть использованы для изготовления солнечной батареи.
В итоге работа была начата с покупки элементов на eBay. Купил несколько блоков монокристаллических солнечных элементов размером 3x6 дюйма. Чтобы сделать СБ, необходимо соединить последовательно 36 таких элементов. Каждый элемент генерирует порядка 0,5 В. 36 элементов, соединенных последовательно дадут нам около 18 В, которые будут достаточны для зарядки батарей на 12 В.
#v.jpg_31 Примечание.
Да, такое высокое напряжение 18 В действительно необходимо для эффективной зарядки 12 В аккумуляторов.
Солнечные элементы этого типа тонкие как бумага, хрупкие и ломкие как стекло. Их очень легко повредить. Продавец этих элементов окунул наборы из 18 шт. в воск для стабилизации и доставки без повреждений.
#c.jpg_19 Совет.
Воск — это головная боль при его удалении. Если у вас есть возможность, ищите элементы, не покрытые воском. Но помните, что они могут получить больше повреждений при транспортировке.
Ищите элементы с уже припаянными проводниками. Даже с такими элементами вам нужно быть готовым много поработать паяльником. Если же вы купите элементы без проводников, приготовьтесь работать паяльником раза в 2–3 больше. Короче, лучше переплатить за уже припаянные провода.
Солнечные элементы продаются самого широкого спектра форм и размеров. Вы можете использовать более крупные или мелкие, чем рассматриваемые 3x6 дюймов. Просто помните:
♦ элементы одного типа производят одинаковое напряжение независимо от их размера, поэтому для получения заданного напряжения всегда потребуется одинаковое количество элементов;
♦ большие по размеру элементы могут генерировать бóльший ток, а меньшие по размеру, соответственно — меньший ток.
Общая мощность вашей батареи определяется так: напряжение умноженное на генерируемый ток.
Использование больших по размеру элементов позволит получить большую мощность при том же напряжении, но батарея получится крупнее и тяжелее. Использование меньших элементов позволит уменьшить и облегчить батарею, но не сможет обеспечить такую же мощность.
#m.jpg_2 Внимание.
Использование в одной батарее элементов разных размеров — плохая идея. Причина в том, что максимальный ток, генерируемый вашей батареей, будет ограничен током самого маленького элемента, а более крупные элементы не будут работать в полную силу.
Солнечные элементы, которые были выбраны, имеют размер 3x6 дюйма и способны генерировать ток примерно 3 А. Планируется соединить последовательно 36 таких элементов, чтобы получить напряжение чуть больше 18 В. В результате должна получиться батарея, способная выдавать мощность порядка 60 Вт на ярком солнце.
Причем, это 60 Вт каждый день, когда светит солнце. Эта энергия будет идти на зарядку аккумулятора, который будет использоваться для питания светильников и небольшой аппаратуры всего несколько часов после наступления темноты.
После того как вы купите солнечные элементы, спрячьте их в безопасное место, где они не разобьются, не попадут детям для игр и не будут съедены вашей собакой до тех пор, пока вы не будете готовы установить их в СБ. Элементы очень хрупкие. Грубое обращение превратит ваши дорогие солнечные элементы в маленькие синенькие блестящие и ни для чего непригодные осколочки.
Итак, солнечная батарея — это просто неглубокий ящик. Может быть сделан он из фанеры толщиной, например, 10 мм с бортиками из реек толщиной 20 мм. Бортики приклеены и привинчены на место. Батарея будет содержать 36 элементов размером 3x6 дюймов (примерно 7,5x15 см). Элементы были разделены на две группы по 18 шт. просто для того, чтобы их было проще паять в будущем. Отсюда и центральная планка посередине ящика.
На рис. 3.10 представлен небольшой набросок, показывающий размеры СБ. Все размеры в дюймах (простите меня, поклонники метрической системы). Бортики толщиной 20 мм (% дюйма) идут вокруг всего листа фанеры. Такой же бортик идет по центру и делит батарею на две части. Но в принципе, размеры и общий дизайн не критичны. Можете свободно все варьировать в своем эскизе. Следует сделать небольшие отверстия в бортиках. Это вентиляционные отверстия, предназначенные для выравнивания давления воздуха внутри и снаружи СБ и служащие для удаления влаги.
Рис. 3.10. Внешний вид и размеры ящика для солнечной батареи
#m.jpg_3 Внимание.
Эти отверстия должны быть только внизу батареи, иначе дождь и роса попадут внутрь.
Такие же вентиляционные отверстия должны быть сделаны в центральной разделительной планке.
Чтобы защитить батарею от погодных неприятностей, лицевую сторону закрываем оргстеклом или стеклом. Стекло тоже можно использовать, но стекло бьется. Град, камни и летящий мусор могут разбить стекло, а от оргстекла просто отскочат.
После этого, нужно окрасить все деревянные части солнечной батареи несколькими слоями краски, чтобы защитить их от влаги и воздействия окружающей среды. Ящик следует красить внутри и снаружи. При выборе типа краски и ее цвета был использован научный подход. Подложки тоже нужно окрасить в несколько слоев с обеих сторон.
#m.jpg_3 Внимание.
Убедитесь, что вы хорошо все прокрасили, иначе дерево может покоробиться от влаги. А это может повредить солнечные элементы, которые будут приклеены к подложкам.
Теперь, когда готова основа для СБ, самое время подготовить солнечные элементы.
Удаление воска с солнечных элементов — это настоящая головная боль. После нескольких проб и ошибок автор все-таки нашел неплохой способ.
Первый шаг, это «купание» в горячей воде, чтобы растопить воск и отделить элементы друг от друга. Не дайте воде закипеть, иначе пузырьки пара будут сильно бить элементы один о другой. Кипящая вода также может быть слишком горячей, в элементах могут быть нарушены электрические контакты. Рекомендуется погружать элементы в холодную воду, а потом медленно их нагревать, чтобы исключить неравномерный нагрев.
Пластиковые щипцы и лопатка помогут отделить элементы, когда воск растает. Постарайтесь сильно не тянуть за металлические проводники — могут порваться.
Итак, «горячая ванна» предназначена для растапливания воска.
Второй шаг. Обработка в горячей мыльной воде и в чистой горячая вода. Температуры во всех кастрюлях ниже температуры кипения воды. Сначала в растапливаем воск, переносим элементы по одному в мыльную воду, чтобы удалить остатки воска, после чего промываем в чистой воде.
Третий шаг. Выкладываем элементы для просушки на полотенце.
#c.jpg_20 Совет.
Вы можете менять мыльную воду и воду для промывки почаще. Только не сливайте использованную воду в канализацию, т. к. воск затвердеет и засорит сток.
Этот процесс удалил практически весь воск с солнечных элементов. Только на некоторых остались тонкие пленки, но это не помешает пайке и работе элементов. Промывка растворителем, возможно, удалит остатки воска, но это может быть опасно и зловонно.
После разделения и удаления защитного воска из-за своей хрупкости они стали удивительно сложными в обращении и хранении. Рекомендуется оставить их в воске до тех пор, пока вы не будете готовы установить их в СБ. Это позволит вам не разбить их до того, как вы сможете их использовать.
Начать нужно с отрисовки сетки на каждой основе, для упрощения процесса установки каждого элемента. Потом следует выложить элементы по этой сетке обратной стороной вверх, так их можно спаять вместе. Все 18 элементов для каждой половины батареи должны быть соединены последовательно, после чего обе половины также должны быть соединены последовательно для получения требуемого напряжения.
Спаивать элементы между собой поначалу сложно. Начинайте только с двух элементов. Разместите соединительные проводники одного из них так, чтобы они пересекали точки пайки на обратной стороне другого. Также нужно убедиться, что расстояние между элементами соответствует разметке.
Используйте маломощный паяльник и прутковый припой с сердцевиной из канифоли. Также перед пайкой смажьте флюсом точки пайки на элементах при помощи специального карандаша.
#m.jpg_4 Внимание.
Не давите на паяльник! Элементы тонкие и хрупкие, нажмете сильно — сломаете.
Повторите пайку до тех пор, пока не получится цепочка из 6-ти элементов. Соединительные шины от сломанных элементов автор припаял к обратной стороне последнего элемента цепочки. Таких цепочек автор сделал три, повторив процедуру еще дважды. Всего 18 элементов для первой половины батареи.
Три цепочки элементов должны быть соединены последовательно. Поэтому среднюю цепочку поворачиваем на 180 градусов по отношению к двум другим. Ориентация цепочек получилась правильной (элементы все еще лежат обратной стороной вверх на подложке). Следующий шаг — приклеивание элементов на место.
Приклеивание элементов потребует некоторой сноровки. Наносим небольшую каплю силиконового герметика в центре каждого из шести элементов одной цепочки (рис. 3.11). После этого переворачиваем цепочку лицевой стороной вверх и размещаем элементы по разметке, которую нанесли раньше. Легонько прижмите элементы, надавливая по центру, чтобы приклеить их к основе. Сложности возникают в основном при переворачивании гибкой цепочки элементов. Вторая пара рук тут не повредит.
Рис 3.11. Схема нанесения силикона
Не наносите слишком много клея и не приклеивайте элементы нигде, кроме центра. Элементы и подложка, на которой они смонтированы, будут расширяться, сжиматься, гнуться и деформироваться при изменении температуры и влажности. Если вы приклеите элемент по всей площади, он со временем сломается. Приклеивание только в центре дает элементам возможность свободно деформироваться отдельно от основы. Элементы и основа могут деформироваться по-разному, и элементы не сломаются.
Автор использовал медную оплетку от кабеля для соединения первой и второй цепочки элементов.
Можно использовать специальные шины или даже обычные провода. Такое же соединение делаем с обратной стороны между второй и третьей цепочкой элементов. Каплей герметика желательно прикрепить провод к основанию, чтобы он не «гулял» и не гнулся.
Тест первой половины солнечной батареи на солнце показал, что при слабом солнце в дымке эта половина генерирует 9,31 В.
После того как обе основы с элементами будут готовы, можно установить их на место в подготовленную коробку и соединить.
Каждая из половин помещается на свое место. Были использованы 4 небольших шурупа для крепления основы с элементами внутри батареи.
Провод для соединения половин батареи удобно пропустить через одно из вентиляционных отверстий в центральном бортике. Тут тоже пара капель герметика поможет закрепить провод на одном месте и предотвратить его болтание внутри батареи.
#m.jpg_5 Внимание.
Каждая солнечная батарея в системе должна быть снабжена блокирующим диодом, соединенным последовательно с батареей. Диод нужен для предотвращения разряда аккумуляторов через батарею ночью и в пасмурную погоду.
В авторской версии использован диод Шоттки на 3,3 А. Диоды Шоттки имеют гораздо более низкое падение напряжения, чем обычные диоды. Соответственно, будут меньше потери мощности на диоде.
Сначала планировалось присоединить диод снаружи батареи. Но после того, как были изучёны технические характеристики диодов, решил поместить их внутри батареи. У этих диодов падение напряжения уменьшается с ростом температуры. Внутри батареи будет высокая температура, диод будет работать более эффективно. Используем еще немного силиконового герметика, чтобы закрепить диод.
Просверлите отверстие в днище батареи ближе к верху, чтобы вывести провода наружу. Провода рекомендуется завязать на узел, чтобы предотвратить их вытягивание из батареи, и закрепить герметиком.
#c.jpg_21 Совет.
Важно дать герметику высохнуть до того, как мы будем крепить оргстекло на место. Испарения из силикона могут образовать пленку на внутренней поверхности оргстекла и элементов, если вы не дадите силикону высохнуть на открытом воздухе.
И еще немного герметика для герметизации выходного отверстия. На выходной провод автор прикрутил двухконтактный разъем. Розетка этого разъема будет присоединена к контроллеру заряда аккумуляторов, который был использован для установленного уже ветрогенератора. Таким образом, солнечная батарея сможет работать с ним параллельно.
Оргстекло на этапе настройки и пробной эксплуатации не герметизируйте. У автора по результатам тестов потребовался доступ к внутренностям батареи, там обнаружилась проблема. На одном из
элементов отошел контакт. Может быть, это произошло из-за перепада температур или из-за неаккуратного обращения с батареей. Кто знает? Пришлось разобрать батарею и заменить этот поврежденный элемент. С тех пор проблем не было. Затем следует герметизировать стыки под оргстеклом при помощи герметика или закрыть их алюминиевой рамкой.
Вот результаты тестирования напряжения законченной батареи на ярком зимнем солнце. Вольтметр показывает 18,88 В без нагрузки. А вот тест по току в тех же условиях (яркое зимнее солнце): амперметр показывает 3,05 А — ток короткого замыкания. Это как раз недалеко от расчетного тока элементов. Солнечная батарея прекрасно работает!
Солнечная батарея в работе. Она обошлась чуть дороже 100 долларов. Не так уж и плохо! Это лишь малая часть стоимости серийной СБ такой же мощности. И это очень просто!
Источник — , где можно посмотреть фотографии всех этапов работы и узнать подробности.
Самодельная солнечная батарея на 50 Вт
Эту солнечную батарею создал своими руками один из авторов книги, Германович Виталий, поэтому в этом разделе повествование ведется от первого лица (прим. редактора). Перейдем к его рассказу.
В свое время, начитавшись в интернете разных статей о самодельных солнечных батареях, я тоже увлекся идеей собрать что-нибудь своими руками. Последней каплей, подтолкнувшей меня к реальным действиям, стала статья американца Майкла Дэвиса о сборке солнечной батареи из элементов, купленных на аукционе eBay.
Первым делом, я купил на аукционе сотню солнечных элементов, точно таких, которые Майкл описывал в своей статье. Эти элементы оказались еще и самыми дешевыми и доступными.
Вдобавок мне пришлось у другого продавца заказать специальный карандашный флюс, припой, а также плоские соединительные проводники.
Получив все посылки, я первым делом стал экспериментировать — сделал тестовую батарею из обломков, образовавшихся при пересылке.
Далее пошел длительный и утомительный процесс припаивания проводников к элементам. Эта работа заняла много времени. Несколько раз я делал перерывы на неделю-другую, а то пайка проводов уже начинала сниться по ночам.
#c.jpg_22 Совет.
Если соберетесь пойти по моим стопам и собрать свою солнечную батарею, послушайте моего совета — покупайте элементы с уже припаянными проводниками! Сбережете время и нервы.
В процессе пайки, я увидел на YouTube, как с такими же элементами мучаются другие самодельщики. Поэтому решал отснять парочку видеороликов, чтобы поделиться своим опытом. Вот так выглядит процесс пайки проводников, если вы уже «набили руку».
#v.jpg_32 Примечание.
Ролики доступны на http://germarator.ru/post/148 .
Припой без содержания свинца для пайки солнечных батарей, который сейчас активно продается на eBay, я использовать не рекомендую. Такое ощущение, что он имеет высокую температуру плавления. В результате, при использовании маломощного паяльника паять элементы очень трудно. Элемент при пайке работает, как радиатор — вы касаетесь его паяльником, и припой моментально затвердевает, а расплавить его паяльник нормально не может — элемент отводит тепло в воздух. Именно поэтому все американцы рекомендуют использовать мощный паяльник на 60–90 Вт.
Я же, как видите, обошелся 25-ти ваттным, т. к. использовал обычный отечественный припой ПОС-61. У этого припоя низкая температура плавления и мощности паяльника вполне хватает, чтобы поддерживать его в расплавленном состоянии пока вы ведете пайку.
#c.jpg_23 Совет.
Припой берите в виде тонкой проволоки (1–3 мм). С прутковым припоем работать неудобно— для маломощного паяльника его приходится резать на кусочки.
На показано, как определить, какой длинны нам нужны отрезки соединительных проводов. Просто я в сети постоянно встречал ошибочный совет взять удвоенную ширину элемента и прибавить ширину зазора между элементами. Эти советчики не учитывают, что на обратной стороне провод припаивается к контактной площадке, которая примерно на 1,5 см отстоит от края.
На каждый элемент надо 2 провода, сэкономив 1,5 см на каждом мы получим около 3 метров (!!!) экономии провода на сотне элементов.
Но экономия в этом вопросе — не главное. Просто впоследствии, когда вы будете объединять элементы в батарею, вы все-равно отрежете лишние сантиметры провода, чтобы он не болтался и не приводил к короткому замыканию, касаясь соседних проводов. Так зачем нам потом делать лишнюю работу?
Следующий совет касается того, как именно из длинного провода нарезать отрезки одинаковой расчетной длинны. Мне нужны были отрезки по 155 мм. Я взял две полоски картона толщиной 3 мм и шириной примерно 71–72 мм, намотал на эту катушку провод. Каждый виток, получился примерно 155 мм. Это гораздо проще, чем измерять линейкой каждый отрезок.
Ну ладно… Провода к элементам припаяны, идем дальше.
Первым делом надо определиться с материалами, которые мы будем использовать для нашей солнечной батареи.
В своей статье Майкл Дэвис рекомендует использовать дерево и фанеру. Безусловно, это материалы доступны и легко обрабатываются. Но они также очень сильно подвержены воздействию окружающей среды. Как вы не прокрашивайте дерево, оно рано или поздно у вас облезет и начнет гнить. Поэтому я искал материал, который не будет бояться условий окружающей среды.
Стекло — хороший выбор. Материал прочный, его можно резать и клеить, а при наличии сноровки — даже сверлить. Если использовать в качестве фронтального покрытия солнечной батареи специальное стекло или даже обычное, но высокой чистоты, то можно уменьшить потери и повысить итоговую выходную мощность. Но со стеклом есть одна проблема — оно хрупкое и бьется. Раз в несколько лет у нас стабильно случается град. Поэтому стекло может не выдержать, и тогда работа нашей батареи закончится — осколки разбившегося стекла повредят хрупкие солнечные элементы.
В итоге, выбирая материал который не проводит электричество, обладает эластичностью, легко обрабатывается, не гниет, достаточно прочный и при этом легкодоступен, я остановил свой выбор на обычном оргстекле.
Фронтальное покрытие — тонкое оргстекло 2 мм, подложка — толстое 4 мм. В качестве подложки можно использовать текстолит, но мне не удалось найти в продаже листы подходящей толщины и размера.
В промышленных солнечных батареях применяют герметизацию, стекло спекается со специальной пленкой, что придает ему дополнительную прочность. Фактически, промышленная СБ представляет собой триплекс. Сильный град, конечно, может повредить батарею, но разлета осколков стекла не будет. К сожалению, такой метод герметизации в домашних условиях не доступен.
Еще я рассматривал различные варианты герметизации по технологии пленочного и заливного триплекса (стекольщики знают), но все это оказалось дорого и нереализуемо в домашних условиях.
Американцы советуют для герметизации использовать прозрачный эпоксидный кампаунд Sylgard 184. Купить его можно на том же eBay по 50 баксов за банку. Проблема только в том, что этой банки хватит лишь на заливку одной солнечной батареи. Продавец пишет, что хватит на две — не верьте.
Короче, я решил совсем отказаться от идеи герметизации элементов. Это конечно ведет к уменьшению мощности, но зато сильно упрощает конструкцию.
Для того, чтобы в солнечной батарее элементы шли ровными рядами я сделал простую сборочную панель из фанеры.
Элементы имеют размер 81x150 мм, на зазоры я оставил по 5 мм, поэтому на фанере нарисовал сетку с ячейками 86x155 мм. Чтобы при сборке проще было укладывать элементы, и они не съезжали, я приклеил обычные пластиковые крестики, применяемые при укладке керамической плитки.
Немного напишу о размерах. Я исходил из имеющихся материалов. Оргстекло мне удалось купить размером 76x68 см. В такой размер помещается 4 цепочки по 8 элементов — всего 32 шт. Вообще-то, для сборки солнечной батареи на 12 В рекомендуется использовать 36 элементов (4x9).
#v.jpg_33 Примечание.
Однако, учитывая, что я все-равно буду собирать цепочку СБ и использовать «умный» контроллер, я решил немного пожертвовать напряжением и мощностью. Зато изделие получилось из легкодоступных материалов.
32 солнечных элемента позволят получить батарею мощностью примерно 50 Вт. Каждый элемент имеет пиковую мощность порядка 1,75 Вт (в сумме 56 Вт), но часть мощности потеряется из-за переотражения на стекле и отсутствия подбора элементов по параметрам.
#c.jpg_24 Совет.
Также отмечу, что количество цепочек элементов в солнечной батарее желательно делать четным, чтобы полюса оказались с одной стороны, и их можно было компактно вывести в одну коммутационную коробку. Если сделать, например, три цепочки, то полюса батареи у вас окажутся по диагонали друг к другу.
Продолжаем сборку: устанавливаем получившуюся сборочную панель на горизонтальную поверхность и укладываем солнечные элементы.
После этого надо опять немного поработать паяльником. У меня на пайку ушло 2 вечера, часа по 2 каждый день. Цепочки между собой соединяются при помощи специальной шины — более широкого плоского провода. Этими же шинами делается вывод полюсов батареи наружу. Помимо двух полюсов я решил сделать еще и вывод «средней точки». Чуть позже объясню зачем. Вывод наружу делается через отверстия в подложке.
Для приклеивания элементов к подложке я решил использовать найденную в магазине монтажную ленту. Она из какого-то пористого полимерного материала, мягкая и имеет с двух сторон клейкий слой. Держит очень крепко, предназначена для работы на открытом воздухе.
Нарезаем ленту на небольшие кусочки и приклеиваем их ко всем элементам ровно по центру. Пайка на контактных площадках у меня получилась выпуклой, поэтому я клеил ленту в два слоя.
Надо чтобы клейкая площадка возвышалась над контактами и над пластиковыми «крестиками» сборочного стола. Потом, когда мы на элементы приложим подложку и прижмем ее, клейкие площадки приклеятся к ней. И каждый элемент окажется надежно закрепленным на подложке. После приклеивания элементов, поднимаем подложку (с ней поднимаются и все элементы), переворачиваем и видим вот такую красоту.
Впоследствии я при помощи кусочков монтажной ленты еще и шины закрепил на подложке, чтобы не болтались.
Теперь как-то надо закрепить фронтальное стекло. Для этих целей я использовал ту же монтажную ленту, но только более широкую. Цвет значения не имеет, у меня оказалась светлая.
Борта и клейкие площадки для элементов я тоже делал из двух слоев ленты, чтобы они получились примерно такой же высоты.
Наклеив второй слой ленты на борта, я оставил сверху защитную бумажную пленку по всей длине ленты. Дело в том, что к оргстеклу она приклеивается очень быстро и прочно, если накладывать фронтальное стекло прямо на клейки слой, его не получится выложить ровно с подложкой — обязательно будет какой-то перекос.
В решении этой проблемы помогла хитрость, подсмотренная у стекольщиков, занимающихся изготовлением заливного триплекса. На каждом бортике мы отрываем бумажный слой только на концах и загибаем его концом наружу.
После этого накладываем фронтальное стекло и выравниваем его края с краями подложки. А дальше просто вытягиваем защитную бумажную пленку, слегка приподнимая край стекла. После опускания оно моментально приклеивается. Стык получается ровный и красивый.
Я пока оставил на оргстекле защитную пленку. Планирую оставить ее до самого последнего момента — до установки, чтобы свести к минимуму количество возможных царапин при хранении и транспортировке.
Вот как выглядит моя солнечная батарея на текущий момент. Вид спереди (рис. 3.12).
Прозрачная подложка позволяет визуально контролировать все контакты, а в случае появления трещин в элементах, их будет видно на просвет.
Рис. 3.12. Вид солнечной батареи спереди
В верхней части с обратной стороны батареи прикреплена клеммная планка на 3 контакта. В нее выведены полюса солнечной батареи и «средняя точка».
Зачем, спрашивается, нужен этот третий контакт? В принципе, можно обойтись и без него. Но с ним можно сделать две хитрости:
♦ в случае необходимости, можно будет включить в работу только половину солнечной батареи и получить 6 В, вместо 12 В;
♦ третий контакт позволяет поставить на каждую половину батареи отдельный шунтирующий диод.
Зачем нужен шунтирующий диод? Если кратко, то он не позволяет элементам батареи, на которые падает тень, расходовать мощность, генерируемую остальными элементами, на которые светит солнце. В идеале, шунтирующий диод должен стоять на каждом элементе, но на практике это делают редко. Обычно ставят шунтирующий диод на всю батарею. Хотя еще чаще его вообще не ставят, предполагая, что батарея будет стоять там, где на нее тень упасть не может. Ну а я решил поставить шунтирующие диоды на каждую половину батареи — если одна половина попадет в тень, вторая будет работать.
А теперь о том, что еще осталось сделать. Во-первых, рамку для батареи. Для этого я уже подыскал алюминиевый профиль «уголок». Надо выпилить 4 отрезка на каждую сторону солнечной батареи: 2 по 76 см и 2 по 68 см. Спилы делаются под углом 45 градусов, чтобы потом они ровно стыковались друг с другом.
#c.jpg_25 Совет.
Кстати, можно также заказать рамку в багетной мастерской. У них есть толстый алюминиевый профиль, из которого рамы для картин делают. Там же дадут специальные прижимные пружины, уголки и «ушки».
Но если хочется сделать самому — используйте просто алюминиевый уголок. Ушки можно сделать из него же, а закрепить это все винтами, думаю — не проблема.
Теперь «подобьем бабки». Для удобства, все цены буду приводить в долларах. Элементы куплены на eBay, в посылке было 110 штук. Цена 199$. Однако, сверху пришлось оплатить доставку — 40$ и таможенную пошлину — 60$. Итого около 300$ за сотню элементов (несколько сломались). На батарею пошло 32 элемента, что в деньгах — 96$.
Там же были куплены шины, карандашный флюс, припой и диоды Шоттки. Все вместе с доставкой от разных продавцов в пересчете на одну батарею обошлось примерно в 30$.
Оргстекло — примерно 20$ за два листа.
Монтажная лента: половина катушки шириной 9-мм и полторы катушки шириной 2 см — примерно 5$. Алюминиевый профиль — 5$ за две «палки» по 2 метра.
Канифоль, отечественный припой, клеммная планка, винты/ гайки — накинем еще 3–4$.
Итого у меня получается примерно 160$ на одну солнечную батарею.
Сейчас, покупая элементы небольшими партиями (чтобы не платить таможенную пошлину) и с уже припаянными проводами и шинами в комплекте, я думаю, что можно уложиться и в меньшую сумму. Но даже 160 баксов за солнечную батарею в 50 ватт — это неплохой результат — солнечная батарея промышленного производства мощностью 50 Вт стоит до 350$.
Не надо только забывать, что для сборки собственной солнечной батареи нужно ВРЕМЯ!!!
Солнечный зарядник для электровелосипеда своими руками
На появилась хорошая статья о практически собранном солнечный заряднике для электровелосипеда. Покупать элементы автор решил на ebay. Для такой покупки нужна долларовая карта Visa Classic, регистрация на самом ebay и на PayPal — платежной системе, без которой ничего не сделать.
PayPal, в отличие от ebay, имеет русский сайт.
Самая долгая процедура — так называемая привязка карты на PayPal . С вас снимают доллар с чем-то денег, вы идете в банк и узнаете код операции, который вбиваете в форму на сайте PayPal, после чего можете без проблем с ним работать. Пользоваться всякими там посредниками типа ebaytoday.ru обычно нет никакой необходимости.
Далее. В городе Фремонт в штате Калифорния нашлись ячейки фирмы Evergreen Cell Specifications: мощность 1,75∙Wp; ток (Amps) 3,5∙Imax; напряжение 0,5∙Vmax; толщина 190 мкм = 0,19 мм; размер: 3,25 х 6 дюймов (80x150 мм); вес: 6 гр.
Конфигурация системы. Исходя из них, определилась общая конфигурация системы. Собираем 3 панели по 36 ячеек каждая. Они имеют номинальное напряжение 18 В и могут соединяться:
♦ или последовательно, заряжая аккумулятор электровелосипеда на 36 В;
♦ или параллельно — для зарядки свинцовокислого аккумулятора 12 В.
От него работает инвертор, дающий 220 В для питания компьютера или другой нагрузки. На роль инвертора был выбран недорогой компьютерный ИБП. Заряд велоаккумулятора контролируется по температуре электронным термометром.
#v.jpg_34 Примечание.
Для свинцовокислого необходим еще контроллер — устройство, не дающее вскипятить в нем электролит и позволяющее постоянно держать солнечную батарею подключенной к нему, ни о чем не беспокоясь.
Размеры. Панели складываются книжкой, для обеспечения мобильного использования. Габарит 520x560 мм.
Варианты мобильного использования — зарядка электровелосипеда в длительной поездке (3 шт.) или работа с ноутбуком где-нибудь на природе (1 шт.).
Покупки и бюджет. Вышеупомянутые ячейки Evergreen Solar, с мелкими повреждениями краев (chipped) — 100 шт. за 169 $ плюс 40$ за доставку из США. Реально продавец дает еще 10 ячеек в качестве бонуса, что как нельзя более уместно, ведь нам надо 108 шт.
Плоский провод для пайки ячеек и шин (Solar Cells/Panels Tabbing Wire) — 100 футов за 11 долларов плюс 6 $ доставка из США. Оргстекло 1100x1300x2 мм — 3 листа по 960 руб./лист. Аккумулятор Leoch DJW12-18 4 штуки с доставкой на дом (из Москвы) — 6000 руб. Необслуживаемый, срок службы 8 лет. Источник бесперебойного питания Ippon Comfo Pro 400 — 1300 руб в соседнем магазине. Понравился ценой. Контроллер на 10 А — за 27 + 6 $ от тайваньского производителя. Привлек малым собственным потреблением энергии и возможностью (чисто теоретической, впрочем) конфигурить его через компьютер. Три диода Шоттки 5 А по 20 руб./шт. Профиль алюминиевый, рейка сосновая, краска, винты, гайки, разъемы, провода и т. п. — учету практически не поддаются.
Об электросхеме. Провода от солнечных батарей собираются на две трехштырьковые вилки (обычные для сетевых шнуров на компьютерной технике). Вилки соединены изолентой вместе, получается разъем с шестью контактами. Ответные части объединены в «розетки» — 2 шт. Режим использования меняется переключением вилки в другую «розетку».
На одной из розеток контакты соединены последовательно, снимается 36 В для электровелосипеда, которые далее идут через амперметр штатного сетевого зарядного устройства на кабель к велосипеду. На тот же кабель подключен и вывод сетевого зарядника (через диод, чтобы на него не попадали 36 В).
Таким образом, можно заряжать велосипед от сети (параллельно три цепочки 12 В), либо от солнца (всю батарею 36 В).
На другой розетке все три минуса собраны вместе, плюсы также, только не напрямую, а через 3 диода Шоттки, назначение которых — исключить обратный ток через параллельно включаемые солнечные модули. Дальше плюс и минус идут на вход контроллера. К нему также подключена аккумуляторная батарея.
#v.jpg_35 Примечание.
Попытка включать нагрузку на соответствующий выход контроллера не была успешной, т. к. он ограничивает ток на выходе значением 10 А и периодически отключает ИБП в самый неподходящий момент.
Пришлось ИБП подключать к батарее напрямую, т. е. минус непосредственно к его входу аккумулятора, а плюс — через два параллельно включенных тумблера. ТВ-1-2. Рычажки тумблеров соединены планкой. Ток идет параллельно через 4 пары контактов с номиналом по 5 А. Собственный ИБПшный аккумулятор (малой емкости) не используется.
ИБП служит в качестве инвертора, к нему не подключено 220 В. Его мощность 240 Вт. Он включается в режим «холодный старт», при подсоединении аккумулятора. Писк при работе можно отключить программно, но я предпочел просто удалить динамик.
Кнопка включения выпаяна, на ее место подключен провод с выключателем, выведенный на щиток управления всей системой, честно говоря, в нем нет большой необходимости. Выключается он автоматически через 5 мин. после снятия нагрузки (это называется «Green Power») Нагрузкой для ИБП в настоящее время служит ноутбук с подключенным к нему 17-дюймовым внешним дисплеем.
Индикация разряда батареи есть на контроллере, — меняется цвет светодиода. ИБП ограничивает разряд батареи не менее 9 В под нагрузкой, чего испытать пока не пришлось. Планируется еще подключить вольтметр на аккумулятор, он автору представляется информативнее, чем светодиоды.
Пайка. Первый опыт пайки заставил автора понервничать. Нормального соединения получить не удавалось. Более того, при повторении попыток пропаять одно и то же место серебряное напыление, быстро разрушилось. Пришлось внести поправки в технологию.
Была уменьшена мощность паяльника (изначально 65 Вт), просто включив последовательно с ним патрон с лампочкой 100 Вт. Все стало на свои места! Вместо кислоты стал использоваться раствор канифоли в спирте. Стал зачищать контактные площадки. Это сильно влияет на результат. Они не повреждаются при зачистке. Стал наносить припой на соединитель, невзирая на уверения продавца, что на нем уже есть слой припоя.
Конструкция панели. Каждая панель состоит из двух половин, складывающихся «книжкой» на дверных петлях. Обе половины — коробки из оргстекла. Оргстекло выбрано из следующих соображений:
♦ меньший (по сравнению со стеклом или поликарбонатом) коэффициент преломления дает меньшие потери энергии за счет отражения света;
♦ меньшая прозрачность для инфракрасного излучения снижает ненужный нагрев ячеек, сопровождаемый уменьшением КПД;
♦ легкость и ударостойкость, важные при мобильном использовании;
♦ простота механической обработки.
Резка оргстекла. Режьте пакет из четырех слоев, лучше и для скорости, и для качества. Можно бы, наверно, электролобзиком, но автору пришлось вручную. Разметку нужно проводить на каждом слое, чтобы ее можно видеть при резке. Нормальная скорость резки около 2 мм/с (один слой).
#c.jpg_26 Совет.
Меняйте чаще полотна, они тупятся довольно быстро! Опилки собираем на лист бумаги. Растворив их в дихлорэтане, получаем клей для оргстекла.
Склейка и подготовка коробки. Полученный пакет из четырех листов (на один модуль) сверлим по периметру диаметром 5,5 мм, разметив верхний лист. После приклеивания окантовки шириной 15 мм (один слой на тыльный лист и два слоя на лицевой) стягиваем листы вместе струбцинами и сверлим окантовки диаметром 3,2 мм по центрам отверстий 5,5 мм. Лицевые и тыльные листы соединяем винтами М3 с полукруглой головкой. Головки и гайки получаются заподлицо с поверхностью листа, гайки не нужно держать, т. к. они входят в отверстия с некоторым натягом. Готовим отверстия под петли, ручки сверху, болты крепления на раме.
Про склейку. Клей разводим до густоты канцелярского. Для растворения порошка из оргстекла в дихлорэтане лучше оставить его на 1–1,5 ч. Склеиваем однократным сильным прижатием, выдавливая воздух, хорошо видимый между слоями стекла. Помещать под пресс нет особого смысла.
Ячейки и провода. Ячейки соединяем последовательно: 18 шт. на полупанели, обе полупанели также последовательно. Лицевая сторона с двумя длинными дорожками — это минус, тыльная с шестью посеребренными квадратиками — плюс. Заранее распаянные плоским проводом ячейки укладываем лицом на стол, обеспечивая зазор 10 мм с помощью крестиков для укладки кафеля. Паяем ячейки, ряды ячеек соединяем шинами, укладываем провода для выводов наружу и в смежный полумодуль.
Провод — акустический кабель в силиконовой изоляции. Для соединения внутренних полостей полупанелей с атмосферой провода с зазором вставлены в 10 см отрезки силиконовой трубки (от капельницы, можно купить в аптеке). Трубки при сборке вклеиваются силиконовым герметиком в окантовку.
Сборка панели. На каждую ячейку наносим шприцем по две «капли» силиконового герметика. Размещаем их по линиям плоских проводов, так как по этим линиям будут передаваться усилия от термического расширения панели.
#m.jpg_6 Внимание.
Важно, чтобы они замыкались на плоский провод, в минимальной степени воздействуя на тонкий керамический лист ячейки.
Плоский провод в зазоре между ячеек сложен слегка гармошкой. Прижимаем тыльный лист к ячейкам. Благодаря его прозрачности легко видеть результат. Получившиеся пятна контакта после затвердения герметика сохраняют хорошую эластичность, что важно для снижения термонапряжений.
Для большей жесткости всей конструкции на тыльный лист в зазоры между рядами ячеек вклеиваем четыре «опоры» — кубики из оргстекла 5x5x6 мм. Их назначение — исключить возможность «продавить» лицевой лист до касания ячеек каким-либо случайным нажатием. Наносим тонкий слой герметика на боковины и стягиваем винтами тыльную и лицевую панели, ставим петли и ручки.
Рама. Весьма нетривиальный вопрос, как оказалось. Всевозможный бытовой (мебельный) алюминиевый профиль имеет, как оказалось, близкую к нулю способность противостоять скручиванию. В общем, только второй вариант конструкции устроил автора. В основе — 4 направляющих, в пазы которых вставляются панели. Каждая из направляющих состоит из соснового прямоугольного бруска 30x12 мм.
На передней (узкой) стороне шурупами крепится плоский алюминиевый профиль (в строймагазинах фигурирует как «окантовка порога»). На длинных сторонах крепится штапик оконный образцового качества, образующий с алюминиевой полосой паз глубиной 10 мм и шириной 12 мм для панелей.
На каждую направляющую ставятся три поперечных опоры (из 16 мм фанеры), в месте контакта с балконом на них клеился резинка-амортизатор. Средняя из поперечных опор воспринимает вес панели, она имеет углубления — гнезда для несущих болтов, ввернутых в верхнюю полупанель каждого модуля-«книжки».
Внизу алюминиевый профиль изогнут, образуя захват за край балкона. Внутри алюминиевого захвата находится близкий по форме захват, выполненный из упругой стальной полосы, так что для установки в штатное положение необходим некоторый натяг вверх. Это обеспечивает отсутствие люфтов и возможности разбалтывания соединения ветровой нагрузкой.
Сверху имеются кронштейны под болты 50x6 мм, которыми направляющие крепятся к балконной раме. Направляющие связаны двумя поперечинами из алюминиевого Т-образного профиля. Все, кроме лицевого алюминия, красится белой нитрокраской.
Полезные соображения. Во-первых, согласно Evergreen Solar 2 % несортированных ячеек могут иметь пониженную мощность, и если вы соединяете ячейки последовательно, мощность панели равна мощности самой слабой ячейки, умноженной на число ячеек. Точно так же, как расход воды определяется самой тонкой трубой в трубопроводе.
Во-вторых, можно построить большую панель из 144 ячеек, но, наверное, лучше сделать две панели из 72 ячеек. Почему? Потому что в больших группах, которые вы хотите создать, нужно множество диодов для сегменирования последовательных серий ячеек, чтобы свести к минимуму потери энергии в случае выхода из строя одной ячейки. Например, если на ячейку падает лист с дерева, и она выгорает. Для более крупных панелей настоятельно рекомендуется применять диоды.
Подбор ячеек по характеристикам. Производителем рекомендуется самостоятельно подбирать близкие по мощности ячейки для соединения их в панель. Вытаскиваем панели на травку, ориентируем на солнце и мерим ток в режиме короткого замыкания. Это довольно показательный режим, поскольку максимальная мощность достигается при токе 90 % от тока КЗ.
Получаем 2,88 А на открытой панели (без лицевого стекла), 2,55 А — на закрытой. Другие две панели (закрытые) дают 2,58 и 2,52 А. Ячейки сильно греются, так что долго в КЗ лучше не держать.
Реально при зарядке велоаккумулятора от батарей уже в боевой позиции на балконе можно видеть ток 1,8 А при напряжении 45 В. Т. е. заряжает он быстрее сетевого зарядника, но только если небо чистое.
Даже слабое облачко снижает ток раз в 5—10. В принципе, это серьезный минус, т. к. NiMH очень малыми токами заряжать нельзя. На ноутбук с дисплеем часа этак на 4 в день энергии вполне хватает и независимо от погоды, по крайней мере, сейчас, летом.
Кошмары от Ippon. Оказалось, что ИБП отключается ровно через 5 мин, если нагрузкой служит только ноутбук. Функция Green Power неумолима, и нагрузки от ноута видеть она не хочет.
При подключении еще и внешнего дисплея с Green Power все приходит в норму, но отключается все теперь через 10 мин., так что прогресс небольшой. Выясняется, что это время заложено программно по умолчанию, его можно изменить вплоть до нескольких суток, подключив ИБП к ПК через СОМ порт и USB.
Еще для этого нужно инсталлировать в ПК небольшую утилиту (мегабайт этак на 20, большое количество всяких advpackoe). Количество записей, которые она вам сделает в реестр, тоже впечатляет. Автор воспользовался программой Reg Organaiser, чтобы все их вытереть после однократного пользования этой штукой.
Кстати, она НЕ позволяет отключить функцию Green Power, тех. поддержка Ippon советует покупателям САМИМ выпаивать резисторы (говорит какие), если они хотят избавиться от этого чуда инженерной мысли.
Также тех. поддержка, в общем, не возражает против внешних аккумуляторов на ИБП, предупреждая только о возможном перегреве устройства при долгой работе (чего, к счастью, не наблюдается).
Кошмары… от контроллера. В жару при попадании прямых солнечных лучей светодиоды беспорядочно мигают, а батарея не заряжается — от перегрева. Пришлось укрывать от Солнца. При 40 °C на балконе — работает нормально.
В холодную погоду при почти заряженной батарее и при ярком солнце прямо против прерывает зарядку — срабатывает ограничение по напряжению от солнечной батареи на аккумуляторе — не более 17 В. Потом снова сам включается. Пока имел место единичный такой случай.
Опасения — реалии. Как вообще паять кремниевую пластинку толщиной менее 0,2 мм? Треснет, рассыплется и т. д. — реально «очень средние» навыки пайки вполне достаточны.
Толщина панели всего 10 мм, будет ли она достаточно жесткой? — Да, будет. Размягчение оргстекла в жару — пока было до 35 °C, не наблюдается. Хотя, наверно в принципе лучше ТОСН вместо ТОСП.
Навеска на балкон не выдержит сильного ветра — было метров до 15, ничего…
Итог. Во Всемирный день окружающей среды автор взгромоздил все сооружение на балкон. На электровелосипеде ездим и комп в сеть больше не включаем!!!
