Słońce to przyszłość…
30Sie

Płyta

Wiedz, że jest mała szansa na to, by bateria pracowała bezawaryjne rok lub dłużej. Bardzo dużo znanych mi konstrukcji amatorskich opartych o tworzywa sztuczne uległo awarii w niedługim czasie od momentu uruchomienia na skutek „zmęczenia materiału”. Wynika to z ogromnych problemów w zapewnieniu konstrukcji odpowiedniej sztywności, a jednocześnie elastyczności. Im więcej ogniw – tym większe ryzyko. Dlatego odradzam montaż w tym systemie.

Montaż „na płycie” to popularny sposób konstrukcji baterii. Jego największą zaletą jest to, że waga gotowej baterii jest o około 50% mniejsza niż przy zalewaniu silikonem. Przekłada się to na oczywiste korzyści w stylu mniej masywnego stelażu do przykręcenia gotowej baterii czy łatwiejszy montaż na systemach śledzenia słońca. Niebanalną zaletą jest także to, że baterię w tym systemie możemy „bezpiecznie” montować w miejscach niebezpiecznych. 5mm poliwęglan na przodzie stanowi wystarczającą ochronę dla ogniw przed nawet najbardziej zmotywowanym chuliganem z kamieniem (także śrut z wiatrówki itp). A to plus niekiedy ogromny.

Nie mniej jednak metoda ta ma kilka minusów, których trzeba być świadomym nim przystąpimy do pracy.

Pierwszy z nich polega na skomplikowaniu. Stosowanie wielu elementów (płyty) i połączeń (uszczelnianie i skręcanie płyt, klejenie ogniw, mocowanie z ramą itp) powoduje, że bateria staje się wrażliwa na różne awarie. Po prostu jest większe pole do wystąpienia problemów takich jak pękanie czy rozszczelnienie. Druga ważna sprawa to taka, że montując baterię w tym systemie trzeba brać pod uwagę wiele czynników pobocznych, takich jak rozszerzanie temperaturowe poszczególnych elementów baterii, stosowanie odpowiednich materiałów budulcowych czy specjalnych łączeń aluminium i tworzywa sztucznego. Ten system montażu nadaje się bezpiecznie do stosowania tylko w bateriach o wielkości maksymalnej 36 ogniw. Spowodowane jest to tym, że tworzywa nie są sztywne w stopniu podobnym do szyby. W baterii zbudowanej z tworzywa występuje pewne groźne zjawisko, które potrafi zniszczyć instalację niedługo po uruchomieniu. Chodzi o delikatne uginanie się baterii pod naporem wiatru. Centralna część baterii pod naporem wiatru jest wciskana w dół powodując odkształcenie. Ruch nie jest widoczny gołym okiem, ale występując dzień w dzień, tydzień w tydzień powoduje wypracowanie, a w następstwie pęknięcie tasiemek łączących ogniwa. Ten zgubny efekt można minimalizować poprzez budowę prostokątnej baterii (lepiej wykorzystuje sztywność ramy) lub budowę niedużych konstrukcji. W internecie można znaleźć wiele relacji konstruktorów, którzy zbagatelizowali ten czynnik, a on z perspektywy czasu spowodował awarię.

Ostatnią dużą wadą konstrukcji „na płytę” jest mało oczywisty, ale występujący w takich bateriach efekt cieplarniany. Z uwagi na to, że bateria nie jest niczym wypełniona, w środku znajduje się dużo powietrza. Pusta przestrzeń + ‚szybka’ z przodu i efekt wysokiej temperatury murowany. Ogniwa słoneczne nagrzewają się w słońcu do dużej temperatury. A jak wiemy im większa temperatura tym moc ogniwa spada. Dodatkowo stosowany jako płyta poliwęglan komorowy lub PCV spienione są izolatorami i zatrzymują ciepło w środku. Skutkuje to tym, że w słoneczne dni spadek mocy tytułem większej temperatury może wynosić nawet 10% (względem baterii zalewanej żywicą)

Dlatego też przedstawiając poniższy poradnik weźmiemy pod uwagę wszystkie powyższe słowa i postaramy się zbudować baterię odporną na większość spotykanych błędów i problemów.

Nim przystąpimy do działania potrzebujemy materiałów. Najpierw musimy określić rozmiar baterii. Użyjemy kalkulatora by określić ile materiałów potrzebujemy dla naszej konstrukcji. Zbudujemy największą polecaną wersję z 36 ogniw. Wybierzemy model prostokątny 3×12 jako ten, który lepiej się sprawdza.

Kalkulator podpowiada wielkość tworzywa: 51 cm x 103 cm

Tylko co kupić? Mamy do wyboru 2 opcje. Akryl (pleksi) oraz poliwęglan lity. Pleksi jest bardziej wiotkie, niż poliwęglan. Jest za to odporne na UV. Poliwęglan wymaga specjalnej warstwy ochronnej przed UV, więc musimy pamiętać o tym w momencie zakupu. Poliwęglan jest także bardziej wytrzymały mechanicznie. Oba materiały obrabia się bardzo źle. Jeśli mamy taką możliwość kupujemy już przycięte na wymiar fragmenty. Cięcie tych tworzyw w domu (szczególnie poliwęglanu) może być niebezpieczne dla nas samych i domowników (poliwęglan pęka tak samo jak szkło hartowane, kto widział, ten wie).

W naszym wypadku decydujemy się na poliwęglan lity. Teraz grubość. Mamy dwie opcje – 2-3mm dla baterii, która nie będzie narażona na uderzenia kamieniami przez postronne osoby oraz 4-5mm dla baterii, które mają być odporne na takie sytuacje. My wybierzemy cieńszy, nasza bateria będzie na dachu i nie grozi jej uszkodzenie.

Więc 2 poliwęglan będzie na przodzie.

Teraz tył, który będzie mieć identyczny wymiar. I tutaj także mamy 2 warianty. PCV spienione oraz poliwęglan komorowy. Przy takiej samej grubości (a decydujemy się na 12mm) PCV jest sztywniejsze (co nie znaczy sztywne – jest w sporej mierze giętki i bez ramy się nie obejdzie). Poliwęglan jest troszkę droższy, nie mniej jednak lżejszy. Jeśli waga gra decydująca rolę jest dobrym wyborem. Dla nas jednak sztywność jest ważniejsza, dlatego PCV spienione 12mm i poliwęglan lity 2mm lądują na liście do kupienia.

Mamy na uwadze to, że mniejsza sztywność baterii z tworzywa powoduje większe wypracowywanie konstrukcji. Zatem  dobierzemy odpowiedni silikon. Najlepszym wyborem będzie Silikon Dekarski. Jego cechą jest to, że po związaniu pozostaje dość plastyczny oraz ma cenną cechę – przy kontakcie z wodą sam się uszczelnia. Trzeba być świadomym, że tworzywa rozszerzają się 100x bardziej, niż szkło czy aluminium. Poliwęglan czy PCV rozszerzają się o 5mm na każdy 1m długości. Więc żaden z elementów obudowy baterii nie może być połączony „na sztywno”, inaczej różnice temperatury dzień-noc spowodują pękanie konstrukcji. Zastosowanie droższego silikonu (o 15zł) zwiększy koszta budowy, ale mniejszy ryzyko awarii.

Krok 1: Nalepianie na płytę

 

Powierzchnię płyty tylnej należy porządnie umyć/odtłuścić. Najlepiej użyć do tego celu alkoholu izopropylowego (IPA). Żadnych detergentów!!! Unikamy nitro!. Może uszkodzić powierzchnię tworzywa.

 

Aby ogniwa nie zostały zgniecione przez płytę czołową należy zastosować jakieś dystanse, które włożone między ogniwa stworzą niezbędne miejsce. Praktyka mówi, że najlepszym pomysłem będzie zastosowanie zwykłych krzyżyków do płytek ceramicznych. Nalepione na płytę w zupełności wystarczą. Trzeba pamiętać, by krzyżyki były węższe, niż planowane odległości między ogniwami. Dzięki temu rozszerzająca się płyta spodnia nie będzie powodować zbytecznych naprężeń na ogniwa. My planujemy 2mm odstępu między ogniwami więc krzyżyki o szerokości 1-1.5mm i wysokości 2mm będą idealnym wyborem. Wysokość krzyżyków 2mm to wymiar bezwzględny. Muszą mieć tyle, by stanowiły dystans między płytą, a poliwęglanem. Ten wymiar jest ważniejszy niż szerokość. Zwracam tez uwagę na same krzyżyki. Niektóre modele posiadają w górnej części pozostałości po formie wtryskarki. Należy usunąć fragment poprzez spiłowanie go pilnikiem. Inaczej krzyżyk nie będzie rozkładał obciążenia w sposób taki, jaki potrzebujemy i może spowodować awarię.

Inaczej, niż w przypadku zalewania żywicą – ogniwa na płycie muszą być układane warstwą fotoreaktywną do góry – więc uniemożliwia nam to montaż sekcji z mniejszych części. Cała sekcja musi być zlutowana w jedną całość i przeniesiona na płytę. Najlepiej zlutować gotową sekcję na długiej na metr podstawce (deska, panel,prostokątna płyta).

Jak lutować same sekcje wiemy z TEGO tematu. Z tą różnica jednak, że od razu polutujemy 12 ogniw naraz (i wyprowadzimy tasiemki z obu jej końców). Dbamy to to by luty były możliwie „płaskie” i równe. Musimy zadbać o to by ogniwa (i tasiemki) miały jak najmniejszą grubość.

Przed przystąpieniem do klejenia polecam rozrysować sobie na PCV układ sekcji. Będzie to niezwykle pomocne przy układaniu ogniw. Trzeba pamiętać, by między sekcjami pozostawić 10mm przestrzeni, gdyż będzie trzeba w kilku miejscach przewiercić obie płyty by skręcić je śrubami. Na margines (ramę) przeznaczamy 20mm, nie więcej).

Paski silikonu trzeba umieścić między tasiemkami, a brzegiem ogniwa. Dobrze pokazane jest to na zdjęciu. Pamiętaj, że sekcje muszą być układane na przemian. Raz przylepionej sekcji może nie udać się odlepić.

 

Po ułożeniu wszystkich ogniw trzeba je wyrównać do linii narysowanych wcześniej. Nie przejmujmy się, jeśli sąsiednie ogniwa nie są równo względem siebie. Później się tym zajmiemy.

 

Przewody wychodzące z baterii najłatwiej przeprowadzić przez otwory z płycie tylnej. Dzięki czemu zaoszczędzimy sobie trochę pracy w późniejszym etapie wstawiana płyty w ramę. Pamiętaj, by otwory z przewodami zabezpieczyć silikonem, aby uniemożliwić dostawaniu się wilgoci tą drogą.

Gdy wszystko jest już w miarę równo trzeba przystąpić do ryzykownej próby wyrównania ogniw. Należy zachować dużą ostrożność w tym procesie. Na każdym ogniwie układamy krzyżyk dokładnie w miejscu, gdzie pod spodem przebiega pasek z silikonem. Następnie delikatnie można położyć na nich nasz poliwęglan. On równomiernie dociśnie wszystkie ogniwa do płyty PCV.

Gdy silikon zwiąże i ogniwa będą trzymać się płyty same – można przystąpić do sklejenia płyty tylnej (z ogniwami) oraz poliwęglanu. Wystarczy objechać dookoła grubą warstwą silikonu i położyć na siebie obie płyty dociskając z wyczuciem cały składaniec.

Uwaga:  ten moment jest krytyczny dla całej procedury składania. Musisz mieć 100% pewność, że silikon będzie chronić wnętrze baterii przed dostępem wilgoci. Od dokładności i staranności klejenia bezpośrednio zależy bezawaryjność całej baterii. Dla przestrogi po prawej pokazana jest bateria słoneczna, która w niewystarczająco staranny sposób została sklejona. Wynikła nieszczelność, która po 2 tyg pracy spowodowała naciągnięcie wilgoci w przestrzeń z ogniwami. Jak naprawić tą usterkę? Przeczytaj „Uzupełnienie: 1″ na dole strony”

Jeśli jednak po naszej inspekcji uważamy, że ogniwa są w miarę równo – poziomowania nie trzeba wykonywać. Delikatnie tylko dociskamy ogniwa by dobrzy przylepiły się do płyty tylnej i po odczekaniu 6h potrzebnych do związania silikonu możemy przystąpić do etapu 2.

 

Krok 2: Montaż ramy

Jak zbudować ramę – możemy przeczytać w TYM temacie. Postępujemy identycznie z tą różnicą, że trzeba brać pod uwagę dużą grubość płyty montowanej w taką ramę. W systemie zalewania silikonem grubość szyby z ogniwami to 4mm i pozostaje w ramie jeszcze 21mm luzu na montaż blokady szyby. W systemie na płytę jest trudniej. Poliwęglan + przestrzeń z ogniwami + płyta tylna to już np 20mm. Stosując profil wysokości 30mm pozostaje nam 1cm wolnego miejsca. To dość mało by przykręcić do niego blokadę.

Co ważne – trzeba zastosować także większą ilość blokad niż przy zalewaniu silikonem. Po 2 blokady na każdą stronę to rozsądne minimum. Jest to wymagane, gdyż płyta jest bardzo elastyczna i blokady utrzymują w dużym stopniu sztywność konstrukcji. Oczywiście samo wstawienie płyty z ogniwami wygląda identycznie jak w przypadku wstawiania szyby w wersji z zalewaniem baterii słonecznej. Tak samo płytę przyklejamy płytę do ramy. Po zawiązaniu silikonu bateria jest gotowa do pracy.

 

cdn (ale na wiosnę niestety)

 

Uzupełnienie: 1

Co zrobić, jeśli mimo uwagi i staranności nasza bateria się rozszczelni i do środka dostanie się woda. Oczywiście nikt nie będzie rozbijać baterii na elementy składowe aby wysuszyć wnętrze.

Jest na to rada.

1. Znajdź i usuń nieszczelność, która spowodowała awarię i dostanie się wilgoci do środka.

2. Gdy bateria jest już szczelna, ale z wilgocią wewnątrz – przygotuj kompresor lub pompę. Upewnij się, że wydajność nie przekracza 5L/min lub mniej (większa wartość może uszkodzić baterię.

3. Wywierć 2 otwory w tylnej płycie baterii w ten sposób, aby dostać się do przestrzeni z ogniwami (tylko w tylnej płycie, nie na wylot baterii!). Upewniej się, że między otworami wewnątrz baterii powietrze może przepływać bez przeszkód. Średnica otworów musi zgadzać się z przewodem powietrznym urządzenia. Wypuść przez nie nadmiar wody wstępnie osuszając wnętrze baterii. Pozostałą wilgoć usuniesz później.

4. Umieść baterię w pełnym słońcu. Zewrzyj przewody wychodzące z baterii aby ogniwa pracowały w zwarciu. Dzięki temu ogniwa dodatkowo będą się nagrzewać zmieniając wodę w wilgoć. Podłącz swoje urządzenie do jednego z otworów.

5. Uruchom urządzenie. Usuwając ciepłe i wilgotne powietrze pozbywasz się wilgoci z wnętrza. Drugim otworem wpływa powietrze o mniejszej zawartości wilgoci. Już po kilku chwilach zauważysz, że zamglenia znikają. Po kilku minutach wyłącz urządzenie i zostaw baterię na 30 min. Daj czas wodzie zgromadzonej wewnątrz baterii w postaci kropli na zamianę w parę i osadzenie się na wewnętrznej stronie poliwęglanu. Znów włącz urządzenie na kilka minut pozbywając się tej pary. Po kilkunastu razach wnętrze baterii będzie suche.

6. Po osuszeniu można zakleić otwory silikonem.

Uwagi? Pytania? Propozycje?

Jedna odpowiedź do wpisu “Płyta”

  1. Paweł napisał(a):

    Pytanie: Czym najlepiej przyklejać krzyżyki dystansowe tak aby nie spływały pod wpływem temperatury słonecznej ze swoich pozycji ? Macie jakiś sprawdzony klej lub silikon odporny na temperaturę ?