Kodėl lietuviai tik dabar taip susidomėjo alternatyvios energijos šaltiniais?

Todėl, kad iki šiol ( prieš krizę ) gerai gyvenome ir turėjome pigią elektros energiją. Uždarius Ignalinos atominę elektrinę visi pasijutome "saugesni", t.y. priklausomi nuo rusiškos elektros, ir su lengvesnėmis piniginėmis. Būtent tas "saugumas" ir lengvos piniginės privertė lietuvaičius domėtis kitokiais energijos gavybos būdais.

Kodėl mano žvilgsnis nukrypo būtent į saulės energijos panaudojimą?

Jei kas būtų apie tai paklausęs prieš 3 metus, būčiau tikrai atsakęs jog tai nerentabilu, nes įrangos atsipirkimo laikas pagal to meto elektros įkainius buvo >10 metų. Pagal šiandienos elektros įkainius atsipirkimas sutrumpėjo iki 8-10 metų. Šiandieną jau yra žinoma, kad Lietuva turi įsipareigojimą prieš Europos sąjungą iki 2020 metų pagaminti 20% energijos iš atsinaujinančių šaltinių. Vienas iš tokų šaltinių ir yra saulės energija ir šiandieną žinome, kad didieji tokios energijos gamintojai pardavinės elektros energija už 1,63 Lt/kWh. O kas tokią brangią energiją vartos ir už ją mokės? Be abejo mes, paprasti vartotojai. Ir kokie gi bus tada elektros energijos įkainiai nuo 2020 metų? Galima spėti, jog viena kilovatvalandė kainuos > 0,60 Lt/kWh. Tikrai brangu, bet tokiu atveju saulės baterijų atsipirkimas sutrumpėtų iki 6-8 metų. Žinant, kad elektros kainos tikrai nemažės, toks atsipirkimo laikotarpis jau yra ekonomiškai patrauklus.

Be abejo, yra daugiau alternatyvių atsinaujinančios energijos šaltinių, bet saulės elektros energijos baterijos man pasirodė priimtiniausios.

Kodėl?

Pabandykite rasti palankesnius kitų alternatyvių šaltinių įvertinimus.

Gamintojai konstatuoja, kad puslaidininkinių kristalų, naudojamų saulės elektros energijos baterijų gamyboje, darbo laikas yra >20 metų be papildomo brangaus einamojo remonto ar kitų investicijų, t.y., ūkiškai pasakius, nereikės lipti į stulpą ir keisti guolių ;-) . Taip pat baterijų efektyvumo sumažėjimas per šį laikotarpį ne didesnis nei  -20%, kai tokio pat amžiaus vėjo jėgainę jau reiktų išmesti, kaip sisidėvėjusią. Svarbu yra tai, kad šiai įrangai nereikia ypatingo papildomo techninio aptarnavimo, kuris kitais atvejais yra gana brangus. Man svarbiausias privalumas buvo tas, kad baterijos konstrukcija yra nesudėtinga ir yra galimybė pasigaminti tokias baterijas pačiam !!! Tuo labiau, kad savadarbė baterija bus per pus pigesnė nei gamyklinė, gal su šiek tiek 4-7% prastesniais parametrais nei gamyklinė.

Taigi, toliau bus pasakojimas apie mano “pasidaryk pats” (DIY angliškas trumpinys Do It Yourself)  projektą.

Kodėl panaudojau anglišką trumpinį DIY lietuviškame tekste?

Tiesiog šis trumpinys yra plačiai naudojamas "auksarankių" angliškame žargone. Patariu besidomintiems paieškose panaudoti raktą pvz. "DIY solar cells" ir bus daug lengviau susirasti reikiamos papildomos informacijos ir praktinių patarimų jūsų projektui.

Po ilgos įžangos, ilgai lauktas pasakojimas :)

 

“Kaip aš gaminau DIY saulės energijos bateriją”

Prieš pateikdamas pasakojimą, noriu priminti, jog čia pateikta informacija pateikiama, kaip pažintinio pobūdžio ir negali būti naudojama komerciniams tikslams be autoriaus sutikimo. Kitais atvejais informacijos kopijavimas ir panaudojimas kituose informaciniuose šaltiniuose yra galimas tik prieš tai nurodant pirminio šaltinio www.verinukas.lt adresą.

Bandysiu išdėstyti eilės tvarka.

 

Pirmasis etapas

Kur gauti kristalines plokšteles saulės baterijų gamybai?

Radau vienintelį šaltinį, tai eBay internetinė prekyba su raktiniais paieškos žodžiais "solar cells".

eBay prekyboje radau ne vieną pardavėją, kurie prekiauja “nubrokuotomis” kristalų plokštelėmis su smulkiais pažeidimais, kurie neturi didelės įtakos kristalinės plokštelės parametrams. Šiuos smulkius pažeidimus galite pastebėti toliau pateiktose iliustracijose.

Pasirinkau pardavėją, kuris komplekte siūlo ir papildomas medžiagas plokštelių litavimui bei varines juosteles plokštelių tarpusavio elektriniam sujungimui.

 

 

 

Šios nuotraukos buvo pateiktos eBay pardavėjo aukcione.

 

Antras etapas

Kaip suprojektuoti rėmo konstrukciją?

Jeigu jau žinote, kokio dydžio kristalus naudosite, galima pradėti projektuoti rėmo konstrukciją.

Pasirinkau 15x15mm kristalines plokšteles. Paveiksle pavaizduotas saulės baterijos pradinis projektas su 55vnt. tokių kristalinių plokštelių.

 

 

Mano variantas 1800x900 mm rėmas, į kurį galima sutalpinti ~200W galios bateriją.

Kokias medžiagas panaudojau baterijos korpusui?

Turime suformuoti sluoksniuotą "sumuštinio" konstrukciją: pagrindas + izoliacija + kristlinės plokštelės + skaidrus apsauginis-izoliacinis sluoksnis.

 

Izoliacinis nelaidus elektrai pagrindas

Baltas plastikas 2mm storio, kurį dažniausiai naudoja dizaineriai reklamų gamybai nes yra atsparus UV. Ant šio pagrindo klijuojamos kristalinės plokštelės.

 

Apsauginis pagrindas

Cinkuota skarda 0,5mm. Tai dugno pagrindas apsaugantis izoliacinį sluoksnį nuo mechaninio poveikio.

 

Viršutinis skaidrus ir izoliuojantis elektrą sluoksnis

Tai grūdintas 6mm stiklas taip pat ir, kaip įzoliacinis sluoksnis. Gal būt galima naudoti ir plonesnį stiklą, bet svarbu, kad stiklas būtų grūdintas ir atsparus smūgiams pvz. išlaikytų storo sniego svorį ir nesudūžtų esant stambesnei krušai ir t.t.

 

Konstrukcijos rėmas

Pasirinkau aliuminį rėmą su gumine tarpine, kuris sutvirtina 8-8,5mm paketą. Šį rėmą ir grūdintą stiklą pirkau iš kompanijos, kuri Lietuvoje pagal specialius užsakymus gamina dušo kabinas ir stiklina balkonus.

 

 

 

Trečiasis etapas

Jeigu jau turite rėmo konstrukciją ir kristalines plokšteles, galima pradėti lituoti plokštelių sujungimo juosteles (srovėlaidžius). Čia prireiks patobulinti litavimo įgūdžius bei pasirinkti tinkamą litavimo įrangą.

 

Litavimo pagrindas

Reikia pasirinkti temperatūrai atsparų ir temperatūrai nepralaidų pagrindą. Jei pagrindas bus temperatūrai laidus, bus sunkiau įkaitinti kristalinės plokštelės paviršių ir litavimo kokybė bus prastesnė. Kaip pagrindą panaudojau laminuotą grindinės dangos lentelę, kuri pakankamai atspari temperatūrai ir „prastai sugeria“ šilumą.

 

Lituoklis

Juostelių (srovėlaidžių) litavimui geriausiai tinka lituoklis su plokščiu litavimo antgaliu. Aš panaudojau smailų antgalį bet jį šiek tiek patobulinau. Nulenkiau standartinio lituoklio smailagalį taip, kad galėčiau lituoti didesniu paviršiaus plotu naudojant smailagalio šoninę dalį.

 

 

 

Tokiu būdu pritaikiau pigų kinietišką lituoklį.

Bet su kinietiškais lituokliais yra problemėlė. Litavimo procedūra užima nemažai laiko, tad lituoklis labai ilgą laiką lieka įjungtas. Pigieji lituokliai pagaminti taip, kad negali būti įjungti ilgą laiką, todėl kiekvienai mano panelei tenka pirkti vis naują lituoklį, nes jie palyginti labai greitai perdega.

 

Lydmetalis

Kad darbas vyktų sklandžiau, patariu panaudoti žemesnės temperatūros lydmetalį.

Bandžiau panaudoti kinietišką aukštesnės temperatūros lydmetalį ir patirtis parodė, kad darbo našumas krito 30%, nes reikėjo ilgiau kaitinti plokštelės pavišių. Aš manau , kad aukštesnė temperatūra joms ne į gerą.

 

Flux‘as

Prieš lituojant svarbu sutepti „Flux‘u“ kontaktinius lituojamus paviršius tiek  kristalinėms plokštelėms tiek lituojamoms juostelėms. Galiu patvirtinti, kad vienas patogiausių būdų tai naudoti specialius flux‘o pieštukus, kurie buvo sukomplektuoti kartu su mano nupirktomis kristalinėmis plokštelėmis.

 

 

Juostelių (srovėlaidžių) litavimas

Taigi, tokio tipo panelei, kaip mano, reikės sulituoti 55*2+12=122 juosteles. Vadinasi, turint omenyje, kad kiekviena juostelė turi du galus, reikės atlikti apie 250 litavimo operacijų.

Prieš tai, reikės paruošti vienodo ilgio juosteles nuosekliam kristalinių plokštelių jungimui. Mano atveju kiekviena plokštelė turi po du srovėlaidžius. Varinės juostelės (srovėlaidžio) ilgis šiek tiek trumpesnis už imant dviejų plokštelių ilgį kartu (apatiniams kontaktams reikia šiek tiek trumpesnio srovėlaidžio).

 

 

Taigi, kiekvienai plokštelei reikia prilituoti po dvi juosteles.

Pirmiausiai patepame Flux‘u kristalinės plokštelės srovinę dalį „takelį“.

 

 

Taip pat patepame Flux‘u srovėlaidžio viršutinę dalį

 

 

Ant lituoklio galo turėdami nedidelį lydmetalio kiekį pradedame atsargiai lituoti juostelę prie plokštelės srovinio takelio. Tiesiog su lituokliu prispaudžiame juostelę ir „pasigavę“ lydmetalio skystą lašo bangelę lėtai judame išilgai juostelės. Kadangi juostelės paviršius jau turi gamyklinį alavo sluoksnio padengimą, jis gražiai prisilituoja prie kristalinės plokštelės takelio.

 

 

Turime gauti tokį rezultatą

 

 

Darbas monotoniškas, bet negalima atsipalaiduoti ir reikia būti atsargiam, nes plokštelės yra labai trapios, kaip stiklas, ir labai lengvai lūžta.

Jei rankos ne kreivos, viskas turi pavykti :)

 

 

 

Prie keletos plokštelių teks prilituoti trumpesnius srovėlaidžius. Jos bus naudojamos kristalų eilės užbaigimui

 

 

Sekantis etapas, tai plokštelių eilės formavimas vykdant nuoseklų jungimą. Tam reikia paeiliui jungti viršutinį plokštelės kontaktą su sekančios plokštelės apatiniu kontaktu ir taip vieną po kitos.

 

 

 

Juostelių litavimas prie apatinio kontakto yra kiek paprastesnis ir greitesnis procesas nei prie viršutinės dalies, nes nereikalauja tiek kruopštumo, kaip lituojant prie viršutinės dalies.

 

 

 

 

Ir turime štai tokį rezultatą

 

 

Dabar galima atlikti paprastus matavimus ir patikrinti sujungtos grandinės darbingumą. Net ir liuminescensinio apšvietimo sąlygomis gausime atitinkamą rezultatą tiek matuodami atviros grandinės įtampą, tiek trumpo jungimo srovę. Normaliai veikiančių vienodų grandinių parametrai , lyginant vieną su kita, bus labai panašūs.

 

 

Mano atveju, pagaminus 11 vnt. tokių grandinių, galima pradėti jas klijuoti ant izoliacinio pagrindo. Kaip klijus, aš panaudojau universalų skaidrų silikoną, tinkamą naudoti lauke.

Ant pagrindo suformuojami stambūs silikono lašai kiekvienai plokštelei taip, kad lašas patektų po plokštelės viduriu

 

 

Atsargiai uždėjus sulituotą plokštelių grandinę, ją reikia atsargiai prispausti prie pagrindo.  Prispaudimui panaudojau laminuotą grindinės dangos lentelę.

 

 

Nekreipkite dėmesio į mano apyrankę :) . Tai paprasta magnetinio hematito apyrankė.

Nors, ką gali žinoti, gal tai gali būti ne tik sveikatos, bet ir vienas iš sėkmės garantų :) .

 

 

Jei jungiate plokšteles nuosekliai, reikia neužmiršti kiekvieną eilę orientuoti pagal poliariškumą taip, kad galinių plokštelių poliai būtų skirtingi.

 

 

Štai taip atrodo rezultatas:

 

 

Dabar reikia duoti laiko, kad sustingtų silikonas.

Kol stingsta silikonas, galima pasiruošti jungiamąsias „Bosines“ juosteles. Jos paprastai būna trigubai platesnės nei juostelės, lituojamos prie plokštelių.

 

 

T formos juostelės bus naudojamos galinių kontaktų išvedimui per izoliacinį sluoksnį į konstrukcijos išorę.

Kitą dieną, kai silikonas jau sustingęs, galima pradėti lituoti „Bosines“ juosteles.

 

 

 

 

Sulitavus visą panelės grandinę, patikriname visos panelės grandinę, tiek matuodami atviros grandinės įtampą, tiek trumpo jungimo srovę.

 

 

Toliau seka dar vienas labai svarbus etapas, tai panelės hermetizavimas. Nuo hermetizavimo kokybės priklausys jūsų panelės ilgaamžiškumas.

 

Kadangi dirbau vienas, tai turėjau sugalvoti būdą, kaip tai atlikti be papildomos pagalbos, nes stiklas yra gana sunkus, o dirbti reikia labai atsargiai.

Taigi, siūlau tokį būdą. Aplink panelės perimetrą sudėliojau plastikinius intarpus (panaudojau plastikinius varžtų kaiščius).

 

 

Prieš tai, gerai nuvalęs stiklą, jį atsargiai uždėjau ant kaiščių.

 

 

 

Tokiu būdu vienam, be papildomos pagalbos ir be didelių pastagų,  galima nesunkiai stumdyti ir orientuoti stiklą į reikiamą poziciją.

Intarpų storį reikia parinkti tokį, kad būtų galima nesunkiai įterpti silikono švirkštą tarp stiklo ir izoliacinio sluoksnio.

 

 

Tokiu būdu suformuojama hermetizuojanti silikono juosta aplink visą panelės perimetrą.

 

 

Dabar belieka atsargiai, po vieną, ištraukti plastikinius intarpus ir stiklas gražiai priglus prie panelės izoliacinio pagrindo suspausdamas ir paskleisdamas dar skystą silikoną.

Nelaukiant, kol silikonas sustings, galima visą konstrukciją sutvirtinti į rėmą.

 

 

Tokios vienos panelės sulitavimas ir surinkimas, kruopščiai padirbėjus, užtrunka 3-4 dienas. Maloniausias tokio darbo etapas, tai, jau surinktos panelės išnešimas į lauką ir jos parametrų matavimas.

Štai taip atrodė mano pirmoji konstrukcija pirmojo bandymo metu :) .

 

 

Keletą pastabų paminėsiu apie saulės baterijos efektyvumą.

Kristalinių plokštelių gamintojai plokštelės parametrus pateikia esant jos paviršiaus temperatųrai 25 °C. Galiu patvirtinti, jog tai labai svarbus parametras. Pačio pirmojo bandymo metu pastebėjau, kad ką tik išnešta į lauką dar vėsi baterija generavo 6A sriovę, o jau po keletos minučių, kai nuo saulės spindulių kristalai įkaito, šis parametras nukrito iki 4A. Taigi, geriausio efektyvumo galima tikėtis vėsiu ir saulėtu paros metu.

Tam, kad sumažinti šį neigiamą poveikį, panelių gamintojai naudoja specialias EVA plėveles, kurios sugeba nufiltruoti tam tikrus spindulius ir sumažina kristalinių plėvelių įkaitimą. EVA plėvelė taip pat naudojama, kaip hermetizuojantis sluoksnis, t.y. jos pagalba kristalai yra užlaminuojami. Be abejo tam reikalinga speciali įranga. Taigi, jei sugalvojote pirkti gamyklines saulės baterijas, vertėtų pasidomėti, kokias technologijas naudoja gamintojas, kad sumažintų kristalų įkaitimą nuo saulės spindulių.

 

Ketvirtas etapas

Sekantis darbų etapas - tai stogo karkaso paruošimas. Dėl laiko stokos ir karštos alinančios vasaros šis etapas užtruko.

O koks gi tikslas? Kaip tai panaudoti praktiškai?

O linksmiausias ir efektyviausias šios įrangos pritaikymas būtų, panaudojus GRID TIE keitiklį tokį, kaip šis General Electric SVT stebuklas, kurio aprašymą rasite čia,  www.eliranga.lt :)  .

 

Todėl, laukite tęsinio .... :) .

(Bus daugiau)

Atsiuntė:www.verinukas.lt