Cómo construí un Panel Solar Casero. (Fue sencillo. Tú también lo puedes hacer) (Traducción: Rafa Campillo) http://www.mdpub.com/SolarPanel/ Hola, soy Mike Davis y me encanta construir cosas.
Hace algunos años compré unas propiedades remotas en Arizona. Soy un astrónomo y quería un lugar para practicar mi pasatiempo muy lejos de la contaminación lumínica cercana a las ciudades. ¡He encontrado un gran pedazo de tierra!. El problema es que es tan remota que no hay servicio eléctrico disponible. Eso no es realmente un problema. Que no haya electricidad implica que tampoco existe contaminación lumínica. Sin embargo, sería bueno tener al menos un poco de electricidad, ya que gran parte de la vida en el siglo 21 depende de ésta. Construí un aerogenerador de potencia para proporcionar alguna energía en la remota propiedad. Trabaja bien, cuando el viento sopla. Sin embargo, quería más energía y más fiable. El viento parece soplar todo el tiempo en mi propiedad, excepto cuando realmente se le necesita. Hay 300 días de sol al año en la propiedad, luego la energía solar parece ser la opción obvia para completar el aerogenerador. Los paneles solares son muy caros. Así que decidí construir a mano el mío propio. He utilizado herramientas comunes y de bajo costo y materiales fáciles de adquirir para producir un panel solar que rivaliza en producción de energía con los paneles comerciales, pero que los machaca en precio. Siga leyendo las instrucciones paso a paso sobre cómo lo hice. Permítanme decir por adelantado que probablemente no seré capaz de ayudarles demasiado si deciden construir su propio panel solar (s). Este sitio web se ha convertido locamente popular, gravando los límites de ancho de banda del servidor. Tengo decenas de solicitudes de ayuda cada día. Simplemente no tengo tiempo para responder a la mayoría de éstas. La mayoría de las preguntas y respuestas obtenidas son las mismas una y otra vez. Tengo creada una sección de preguntas frecuentes para
tratar estas preguntas repetitivas. Por favor, léanla antes de enviarme cualquier correo electrónico. Las preguntas sencillas, no cubiertos por la sección de preguntas más frecuentes, que sólo requieran una respuesta rápida y sencilla podrán obtener respuestas si el tiempo lo permite. Sin embargo, no hay manera de que pueda ayudarles con cuestiones complejas, que les enseñe la teoría electrónica, les ayude a localizar las partes, crear un controlador de carga para usted, o diseñar un sistema a medida. Simplemente no hay suficientes horas en el día. Lo siento. ¿Qué es un panel solar de todos modos? Es básicamente una caja que contiene un conjunto de células solares. Las células solares son las cosas que hacen el trabajo real de convertir la luz solar en electricidad. Sin embargo, se necesita una gran cantidad de células para obtener una significativa cantidad de energía, y son muy frágiles, por lo que las células individuales se montan en los paneles. Los paneles tienen suficientes células para hacer una buena cantidad de energía y proteger las células de los elementos. No suena muy complicado. Estaba convencido que podría hacerlo yo mismo. Empecé mi manera de comenzar cada proyecto, por googleando información sobre construcciones de paneles solares caseros. Me sorprendió cómo había encontrado tan pocos. El hecho de que muy pocas personas estuviesen construyendo sus propios grupos me llevó a pensar que debía ser más difícil de hacer de lo que pensaba. El proyecto se archivó por un tiempo, pero nunca dejé de pensar en ello. Tras un tiempo, llegué a algunas conclusiones: • • • •
El principal escollo en la construcción de paneles solares es la adquisición de celdas solares a un precio razonable. Las celdas solares nuevas son muy caras, e incluso pueden ser a veces difíciles de encontrar en cantidad a cualquier precio. Células solares alteradas o dañadas están disponibles en ebai y otros lugares a una fracción del coste de las células perfectas nuevas. Esta segunda tasa de células solares podrían usarse para hacer un panel solar que funcionaría muy bien.
Una vez que llegué a la conclusión de que podría utilizar celdas alteradas y de segunda facturación para construir mis paneles, comencé a trabajar. Empecé por la compra de algunas células solares en ebay. Compré un par de bloques de 3x6 pulgadas monocristalinos, de células solares. Se necesita un total de 36 de estos tipos de células solares conectados en
serie para hacer un panel. Cada célula produce aproximadamente 1/2 voltio. 36 en serie dan alrededor de 18 voltios que serían suficientes para cargar baterías de 12 voltios. (Sí, realmente se necesita ese alto voltaje para cargar de manera efectiva baterías de 12 voltios) Este tipo de célula solar es tan fina como el papel y tan quebradiza y frágil como el vidrio. Son muy fácilmente dañables. El vendedor de estas células solares baña pilas de 18 en cera para estabilizarlas y que sea más fácil embarcarlas sin dañarlas. La cera es un poco dolorosa quitarla. Si es posible encontrar a la venta las células que no se sumerjan en cera mejor. Tengan en cuenta, sin embargo, que pueden sufrir más daños en el transporte marítimo. Observen que estas células tienen lengüetas de metal tienen sobre ellas. Queremos células con pestañas sobre ellas. Usted ya va a tener que hacer mucho trabajo de soldadura para construir un panel de células solares con pestañas. Si usted compra las células sin pestañas, fácilmente doblará la cantidad de soldadura que tendría que hacer. Así que pagar un suplemento por células con pestañas es preferible. También compré un par de lotes de células que no fueron sumergidas en cera de otro vendedor de eBay. Estas células venían envasado en una caja de plástico. En el transporte sacudieron la caja a la caja quedando astilladas los bordes y esquinas. Los chips menores no importan demasiado. No redujeron el volumen de las célula lo suficiente como para preocuparse. Todas son alteradas o de segunda mano de todos modos. La razón principal por la que las células solares se rechazan es por los chips. Entonces, ¿qué supone otro chip o dos? Con todas juntas compré suficientes células para hacer 2 paneles. Sabía que probablemente rompería algunos durante la construcción, así que compré cantidades extras.
Hay un montón de otros tamaños de celdas solares, además de 3 x 6 pulgadas disponibles. Podrían utilizar células más grandes o más pequeños para su panel. Sólo hay que tener algunas cosas presentes. • Todas las células del mismo tipo producen el mismo voltaje sin importar el tamaño que tengan. Luego siempre se necesita el mismo número de células. • Las células mayores producen más corriente (Amperios) y las más pequeñas producen menos corriente. • La potencia total que vuestro panel puede producir está determinada por Amperios x Voltios. Por lo tanto, el uso de células mayores produce más potencia, pero el panel será grande y pesado. El uso de células más pequeñas mantiene el panel pequeño y ligero, pero no produce tanta energía. Además, la mezcla de células de distintos tamaños no es una buena idea. Esto se debe a que la corriente que puede producir su panel estará limitada por la célula más pequeña del panel y las células más grandes no funcionarán a su máximo potencial. Las células que he colocado son de 3x6 pulgadas de tamaño y tasadas en unos 3 amperios. Cablearé 36 de ellas en serie para conseguir un poco más de 18 voltios. El resultado debería ser un panel capaz de ofrecer casi 60 vatios de potencia de la luz brillante del sol. No parece que sea mucho, pero es lo que había antes en mi propiedad. Y esto son 60 vatios durante todo el día cuando el sol está brillando. Esta potencia irá a baterías de carga que se utilizan principalmente para alimentar luces y pequeños electrodomésticos por sólo unas pocas horas después del anochecer. Una vez que voy a la cama, mis requisitos de potencia disminuyen a casi nada. Así que 60 Watts es realmente una gran cantidad de energía útil, especialmente cuando también tengo mi aerogenerador que se suma a la producción de energía cuando el viento está soplando. Después de comprar sus células solares, guárdelas en un lugar seguro de donde no se caigan, por jugar con los niños, o sean comias por el perro hasta que esté listo para instalarlos en el panel. Estas células son muy frágiles. Los malos tratos y la excesiva manipulación convertirán sus caras células solares en brillantes fragmentos azules que no son útiles para nada. Un panel solar es en realidad una caja poco profunda. Así que empecé por construir mi propia caja poco profunda. Hice la caja de forma que las partes sobresalientes laterales no diesen sombra a las células solares cuando el sol entra en un ángulo desde los lados. El panel está compuesto de 3/8 pulgadas de espesor de madera contrachapada con 3/4 x 3/4 piezas de madera alrededor de los bordes. Las piezas son pegadas y atornilladas en el lugar. Este panel contendrá 36 bloques de células solares de 3x6 pulgadas. Decidí hacer 2
sub-paneles de 18 células cada uno sólo para facilitar el montaje posterior. Por lo tanto, puse un divisor de centro en la parte central de la caja. Cada sub-panel ha de encajar bien en el panel principal. Aquí muestro una especie de notra donde se muestra el esquema general de las dimensiones de los paneles solares. Todas las dimensiones son en pulgadas (lo siento por los fanáticos del sistema métrico). Las piezas de los lados son de 3/4 por 3/4 y van todo el camino alrededor de los bordes del substrato de madera contrachapada. También una pieza va en el centro para dividir el panel en dos sub-paneles. Esto es sólo el camino que elegí para hacerlo. No hay nada crítico sobre estas dimensiones, o incluso el diseño global. Siéntase libre para apartarse a su propio diseño. Estas dimensiones se incluyen aquí para aquellas personas que siempre me claman por incluir las dimensiones en mis proyectos. Siempre animamos a la gente a experimentar e innovar por cuenta propia, en lugar de seguir ciegamente la manera en que yo (o cualquier otra persona) hace las cosas. Pueden así llegar a un mejor diseño. Aquí está una muestra de cerca de la mitad del panel principal. Este tendrá un sub-panel de 18 células. Percátense de los pequeños agujeros perforados en los bordes de la caja. Esta será la parte inferior del panel (que es al revés en la foto, lo siento). Se trata de agujeros de ventilación para mantener la presión del aire en el interior del grupo igualada con el exterior, y para dejar escapar la humedad. Estos agujeros deben estar en la parte inferior del panel o la lluvia y el rocío correrá dentro. También debe haber agujeros de ventilación en el centro divisor entre los dos sub grupos. A continuación corté dos piezas de clavijas (agujeros) de masonita para encajar dentro de los huecos. Estas piezas serán los sutratos donde cada sub-panel se agregará. Se cortaron para tener un encaje flojo en los huecos. Usted no tiene que usar la clavija para esto. Lo que pasa es que
resultó que tenía algunas a mano. Más o menos cualquier material delgado (fino), rígido y que no sea conductor debería funcionar. Para proteger las células solares de las inclemencias del tiempo, el grupo tendrá un frente de plexiglás. Aquí dos pedazos de chatarra de plexiglás se han reducido para adaptarse a la parte frontal del panel. Yo no tenía una sola pieza lo suficientemente grande como para hacer todo. El vidrio podría utilizarse también para esto, pero el vidrio es frágil. Piedras de granizo y los desechos que volasen del vidrio rebotarían contra el Plexiglás. Ya comienza vislumbrarse el aspecto del panel final. ¡Vaya! Esta foto muestra un primer plano del lugar donde las dos mitades de la cubierta de plexiglás se juntan sobre el centro divisor. Taladré y agujeros avellanados todo alrededor de los bordes de ambos pedazos de plexiglas entonces yo podría atornillarlos en la cara del panel con tornillos drywall de 1 pulgada. Tenga cuidado al trabajar cerca del borde del Plexiglás. Si se pone agresivo puede llegar a romperse, como ha sucedido aquí. Solamente pegué el pedazo roto atrás y taladré otro agujero a corta distancia. A continuación dí a todas las partes de madera varias capas de pintura para protegerlos de la humedad y el clima. La caja fue pintada por dentro y por fuera. El tipo de color y pintura fueron científicamente elegidos agitando todas las latas de pintura que encontré tiradas por mi garaje y eligiendo la que sentí que tenía la suficiente pintura como para hacer todo el trabajo. Las piezas de clavijas también
fueron pintadas. Tienen varias capas por ambos lados. Asegúrese de que las pinta por ambos lados o se abarquillarán cuando estén expuestas a la humedad. Dicho encrespamiento podría dañar las células solares que serán pegadas a ellas. Una vez tuve la estructura del panel preparada, fue el momento de preparar las células solares. Como he dicho anteriormente, la quitar la cera de las células fue un verdadero quebradero de cabeza. Después de algunos ensayos y errores, topé con una forma que funciona bastante bien. Sin embargo, yo recomendaría comprar a alguien que no sumerja sus celdas en cera. El primer paso es un baño en agua caliente para derretir la cera y separar las células unas de otras. No deje que hierva el agua o las burbujas podrían empujar las células entre sí violentamente. Asimismo, hirviendo el agua podría estar lo suficientemente caliente como para aflojar las conexiones eléctricas de las células. También recomiendo poner el bloque de las células en el agua fría y, a continuación, calentar lentamente hasta justo debajo de la temperatura de ebullición para evitar choques térmicos severos a las células. Espátulas y pinzas de plástico vienen geniales para apartar las células una vez que la cera se derrite. Trate de no tirar demasiado duro de las pestañas de metal o se pueden arrancar. Averigüé esto por la vía dura mientras intentaba separar las células. Menos mal que compré extras. Esta foto muestra la configuración completa que usé. Mi novia me preguntó qué estaba cocinando. Imagine su sorpresa cuando le dije células solares. El primer baño de agua caliente para la fusión de la cera en la parte trasera derecha. Al frente a la izquierda tenemos un baño de agua caliente y jabón y al frente a la derecha otro de agua caliente limpia. Todos se encuentran en las ollas justo por debajo de la temperatura necesaria para que hiervan. La secuencia que utilicé para fundir los bloques comenzó, con el baño de agua caliente en la parte trasera derecha. A continuación las transferí de una en una para el baño de agua jabonosa al frente a la izquierda para eliminar cualquier
resto de cera en la célula. Luego a las células se les daría un enjuague de agua caliente limpia. Las células luego se pusieron a secar sobre una toalla. Usted debe cambiar la frecuencia en el agua jabonosa y enjuague baños de agua. Se aconseja no verter el agua en el fregadero porque la cera se puede solidificar por los desagües. En este proceso se elimina casi toda la cera de las células. Todavía existe una película muy ligera en algunas de las células, pero no parece interferir con la soldadura o el funcionamiento de las células. Un baño de disolvente probablemente eliminaría el resto de la cera, pero sería peligroso y apestoso, ya que los únicos disolventes que creo que eliminarían la cera son inflamables, tóxicos, malolientes, o las tres a la vez. Aquí tenemos algunas células solares separadas y limpias secándose sobre una toalla. Una vez separadas de los bloques estabilizados con cera, son increíblemente frágiles y difíciles de manejar y almacenar. Yo recomendaría dejarlos como bloques hasta que usted esté listo para instalarlos en su panel. Así no los arruinará antes de que consiga usarlos. Entonces construya el panel primero. Ahora es hora de comenzar a instalarlos en el panel . Empecé por dibujar ligeramente con un lápiz una cuadrícula sobre cada una de las dos piezas del panel de clavijas, donde se encontrará cada una de las 18 células. A continuación coloqué las células en su cuadrícula al revés para poder soldarlas juntas Todas las 18 células de cada mitad del panel tienen que ser soldadas en serie y, a continuación, ambos medios paneles necesitan estar conectados en serie para obtener la tensión deseada. Soldar las células juntas fue difícil al principio, pero encontré un truco para lograrlo con bastante rapidez. Comenzar con tan sólo dos células al revés. Sentar las pestañas de la soldadura de una célula a través de los puntos de soldadura en la parte de atrás de la otra
célula. Me aseguré de que el espacio entre las células encajaba con el patrón de la cuadrícula.
Utilicé un soldador de baja potencia y una soldadura rosen-core básica. También usé un lápiz rosen en los puntos de la soldadura en la parte posterior de las células antes de la soldadura. Utilicé un ligero contacto con el soldador. Las células son delgadas y delicadas. Si se presiona demasiado, se rompen. Me descuidé un par de veces y mandé al desguace un par de células. SOLDADURA ROSEN CORE
Repetí los pasos de arriba y soldé la células solares juntas hasta que tuviera una cadena de seis células. Soldé pestañas de células desechadas a los puntos de soldadura al dorso de la última célula en la cadena de seis. Después repetí el proceso entero dos veces para conseguir tres cadenas de seis células para un total de 18 para esta mitad del panel. Las tres cadenas de células tienen que ser cableadas en serie. Luego la cadena del medio tiene que ser girada 180 grados con respecto a las otras dos. Puse las cadenas orientadas del modo conveniente (todavía al revés) sobre la cima del panel clavija antes del siguiente paso de pegar las células en su lugar. Encolar de las células en su lugar resultó ser un poco difícil. Coloqué una pequeña burbuja de masilla de silicona clara en el centro de cada celda en la cadena de seis celdas. A continuación di la vuelta a la cadena de celdas y las coloqué en el lugar que había establecido anteriormente con las líneas a lápiz y pulsé ligeramente en el centro de cada célula para que se adhiriese al panel de clavijas. Voltear la cadena flexible de células es complejo. Otro par de manos puede ser útil durante este paso.
No utilice demasiado pegamento, y tampoco en cualquier lugar de las células, salvo en sus centros. Las células y el panel en el que se colocan se expandirán, contraerán, doblarán y deformarán con los cambios de temperatura y humedad. Si pegamos demasiado fuerte las células a su sustrato, se fisurarán con el tiempo. Pegar las células en un solo central las permite flotar libremente en la parte superior del sustrato. Ambos pueden deformarse y contraerse, de forma relativamente, y la delicadsa células solares no se romperán. Para el otro panel lo haré de forma totalmente distinta. Soldaré las pestañas en la parte posterior de todas las células solares. Después pegaré todas las células en sus lugares correctos, soldando a continuación todas las pestañas juntas. Esta parece la forma más obvia de hacerlo ahora, pero tuve que hacerlo de la manera más complicada al menos una vez para averiguarlo. Aquí podemos ver medio panel totalmente terminado:
Aquí usé una trenza de cobre para interconectar las dos primeras cadenas de células. Se podrían usar diversos materiales, como las pestañas de las células solares o incluso cable regular. En mi caso tenía la trenza a mano. Hay otra interconexión similar entre las cadenas segunda y tercera en el extremo opuesto de la
tabla. Usé gotas de masilla de silicona para anclar la trenza de cobre. He aquí las primeras pruebas reales en el exterior con la luz del sol. Con un sol débil a través de las nubes, el meio panel está produciendo 9.31 Voltios. ¡Funcionaaaaaaaaaaaa!. Ahora lo que tengo que hacer es construir justo otro igual a éste. Una vez que estén los dos paneles completos, podría instalarlos en sus sitios en sus marcos del panel principal y cablearlos juntos. Cada uno de los paneles encajó perfectamente en su marco del panel principal. He utilizado cuatro tornillos pequeños (como el plateado de la foto) para anclar cada panel en su lugar.
Los cables para conectar los dos paneles juntos se pasaron a través de los agujeros de ventilación del divisor central. Una vez más, utilicé pegotes de masilla de silicona para fijar el cable en su lugar y evitar que se mueva alrededor.
Cada panel solar en un sistema de energía solar necesita un diodo de bloqueo en serie con él para evitar que en el panel se descarguen las baterías durante la noche o en días nublados. He utilizado un diodo Schottky de 3,3 amperios de corriente. Con estos diodos se malgasta menos energía que con los diodos rectificadores de corriente. Cada Wattio cuenta. Conseguí un paquete de 25 diodos Schottky 31DQ03 en Ebay para unos pocos dólares. Mi plan original era montar el diodo en linea con el cable positivo (+) fuera del panel. Sin embargo, tras examinar la hoja de especificaciones para el diodo, me decidí a montarlo dentro desde que la caída de tensión es menor a medida que la temperatura se eleva. Será más cálido en el interior del panel y el diodo trabajará de manera más eficiente. Más masilla de silicona se ha utilizado para fijar el diodo y los cables. Taladré un agujero en la parte posterior del panel cerca del borde superior superior para dar salida a los cables. Puse un nudo en los cables de liberación de tensión, y los anclé con más silicona. Es importante dejar que toda la silicona usada hasta el momento cure bien antes de atornillar las cubiertas de plexiglás en su lugar. He descubierto tras antiguas experiencia que los humos de la masilla puede dejar una película en el interior de la plexiglás y las células, si no se permite curar completa mente al aire libre antes de enroscar la tapa.
Más silicona sellando el exterior del panel por donde salen los cables:
Añadí un enchufe de dos pines al final de los cables de panel. Un enchufe hembra de acoplamiento será alambrado en el regulador de precio(carga) que uso con mi turbina de viento construida por casa entonces el panel solar puede complementar esto es la producción de poder y la batería que cobra(carga) la capacidad.
Aquí está el panel terminado con las cubiertas de plexiglás atornilladas en su sitio. No está el cierre sellado aún en este punto. Quería esperar hasta después de probarlo porque estaba preocupado de que tuviese que volver dentro de él si había problemas. Por supuesto, una pestaña apareció fuera una de las células. Tal vez fue debido al choque térmico, o de la manipulación. ¿Quién sabe? Abrí el y sustituí la célula. No he tenido más problemas desde entonces. Probablemente sellaré el panel con silicona.
Aquí estoy testando el voltaje de salida del panel completado con una brillante luz de invierno. Mi metro dice 18.88 voltios sin carga. Esto es exactamente a lo que aspiraba.
Aquí pruebo la capacidad de corriente del panel, otra vez con la luz del brillante sol de invierno. Mi metro indica 3.05 Amperios de corriente en cortocircuito. Es la cantidad para la que las células están tasadas, luego el panel trabaja muy bien. En definitiva… ¿cuánto ha costado hacer todo esto? He guardado los recibos de todo lo que he comprado relacionado con este proyecto. También he de admitir que en mi taller tenía bastante material sobrante de otros proyectos con lo que el precio final puede variar: Part Origin Cost Células Solares Misc. Lumber Plexiglass Tornillos & Misc. Hardware Silicone Caulk Cable Diodo Enchufe jones Pintura
Ebay Homecenter Store Scrap Pile Lo tenía a mano Tienda Already on hand Ebay Newark Electronics Lo tenía a mano
$74.00* $20.62 $0.00 $0.00 $3.95 $0.00 $0.20± $6.08 $0.00
Total $104.85 No está mal. Esa es una fracción de lo que un panel solar comercial con una potencia comparable de salida costaría, y ha sido muy sencillo construirlo. Ya tengo planes para construir más paneles y añadir capacidad a mi sistema. Iré publicando las novedades a medida que el proyecto evolucione.
