Construcción de un panel solar


Aunque realmente el precio de los paneles solares ya montados  ha bajado una barbaridad, lo cierto es que no siempre son fáciles de conseguir bien porque no existen para la  tensión  o potencia  que se precisa , o simplemente porque tienen aún un alto coste , de modo   que  es muy interesante  conocer como  podríamos construir nuestro propio panel solar  personalizado  dado que se  precisan  materiales relativamente sencillos de adquirir  en cualquier tienda de bricolaje  exceptuando  claro  las placas fotovoltaicas (las cuales por cierto actualmente ya  tienen un precio irrisorio).

En el proyecto que vamos   a ver  (publicado en instructables.com)   necesitaremos los siguientes componentes:

  • 28 células solares (0,5V 3.1w).
  • 2 láminas de cristal.
  • Diodo rectificador de 6 amperios.
  • Marco de aluminio de 30 x 30 x 3.
  • Cable plano de 5 milímetros.
  • Cinta de 2 milímetros.
  • Silicona.
  • Crucetas para azulejos.
  • Caja de conexión.
  • Soldador.
  • Bloque terminal.
  • Tubo termoretráctil.

 

El precio aproximado  de todo el conjunto  para la construcción de la placa   sorprende:  poco más de 211 dólares. Con esto, un sistema con dos paneles, inversor y medidor saldría por alrededor de 440 dólares  .

 

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Antes de describir   el  proceso de montaje, es importante destacar  el tipo de conexión  de las células que puede ser  en combinación serie (respete escrupulosamente la polaridad de cada célula)  consiguiendo una tensión final suma de todas las células , combinación en paralelo ( uniendo todos los positivos entre si  e igualmente con los negativos ) para obtener mas potencia   o un combinación de ambas para conseguir tensiones y/o  potencias finales  mayores,

 

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Como nota aclaratoria normalmente las células de siliciona policristalina  suelen ser casi siempre de  una tensión promedia  0.5V max ,  con una eficiencia en torno al  18%  , de corrientes 0,68Amp max  y por tanto  de una potencia promedia de 0,5×6,68= 0.34W.

 

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En el caso de este ejemplo, se ha optado por un módulo de cuatro columnas  con siete células en cada una de ellas. Mas concrétamente, para cada  panel  se  usan 7 filas x 4 columnas , es decir  28 células   en total  serie,  por lo que cada panel  tendrá una tensión de 28* 0.5= 14 Voltios .  En caso de usar varios paneles    lo normal es conectarlos en paralelo   sumándose así las potencias de cada placa .

Obviamente , se  puede adaptar la forma en función de las características del lugar en el que lo vaya a colocar.

Para empezar una vez decidida la combinación ( en este caso serie)    se comenzaría por soldar las células  uniendo el positivos de una placa   con el  negativos de la siguiente placa y así sucesivamente  hasta llegar  a la ultima célula .

Acto seguido, se añade  un poco de silicona en la parte trasera de las células y se debe adherir a una de las láminas de cristal ( se puede añadir pegamento para es reforzar la adherencia).

Una vez se seque bien, se puede colocar el panel por la otra cara e instalar una cruceta para azulejos entre cada una de las células para dotar de mayor rigidez al sistema. Acto seguido, aplicar silicona alrededor del borde del cristal y pegar la otra lámina, de manera que las células queden entre ambas.
Una vez finalizada la fase de construcción se debe esperar a que el panel se seque durante al menos un día. Si ha quedado algún hueco entre ambos cristales, se debe  aprovechar para cerrarlo con más sellador, aunque entonces necesitará prolongar el proceso de secado, que puede alcanzar hasta los tres días.

Finalmente, lo ideal es  proteger los cristales del panel,colocando alrededor un marco de aluminio que fortalecerá aún más la estructura.

 

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Para que todo marche, necesitarás que el sistema esté conectado. Así, en este paso tendrá que instalar una caja de conexiones en el panel, preferiblemente en su parte trasera. En ella debe estar el positivo y el negativo del módulo, de manera que pueda conectarse con el inversor   o el  regulador de carga en función de la instalación que haya decidido realizar .

Es muy interesare  destacar que para evitar la corriente de retorno cuando esté en producción, se deberia incluir un diodo entre el positivo del panel y la utilización que, precisamente, ayudará en ese objetivo.

 

Ademas de los elementos mencionados ,para tener el sistema completo,  lo ideal seria añadir a la lista un  inversor    que se adapte a la tensión  y potencia de la energía que espera captar( en el el proyecto original bastó con un sistema de 100 W de capacidad para convertir buena parte de la energía captada por los tres paneles diseñados),  asi como   un regulador de carga    y una bateria de gel o del tipo AGM  de ciclo profundo ambas , en caso de que desee almacenar la energia para su uso por la noche

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Si ha seguido todos estos pasos, ya solo quedará poner sus paneles a trabajar en la mejor ubicación de la que disponga y empezar a captar y a convertir energía.

Es interesante revisar  el comportamiento habitualmente de modo que si mide que la tensión máxima de salida de los paneles se ha alcanzado, es que todo marcha y que su sistema casero funciona al nivel de los comerciales.

Quedará por despejar el interrogante de la vida útil del panel, que se irá aclarando con el tiempo. Hasta entonces, el ahorro que ha supuesto la fabricación frente a la compra le ayudará a que recupere la inversión mucho más rápido.

 

Fabricación casera de placas mediante láser


Hay muchas, muchas maneras de hacer una placa de circuito impreso o  en ingles «PCB»(printed circuit board)  . Sin embargo, incluso con la práctica, la calidad del resultado varía mucho con el proceso y el equipo utilizado.

Antiguamente  el diseño se calcaba en un papel de acetato y se usaba placas fotosensibles exponiéndolas a una luz intensa,  pero modernamente se  imprime el diseño con una impresora láser  con tóner negro, o bien se fotocopia el mismo en un papel grueso.

Una vez tenemos la plantilla recortaremos la fotocopia como se indica en la imagen,de esta forma, podremos pegar los bordes a la placa.

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Antes de transferir el diseño se recomienda proceder al limpiado de la placa por ejemplo usando lana de acero y acetona (este proceso debe ser llevado lo mejor posible, ya que si la placa no queda bien limpia nunca fijara el tóner el la misma). Al terminar de limpiar secaremos la placa con un paño limpio y volveremos a limpiarla sin poner mas los dedos sobre el cobre, ya que estos dejan grasa:la limpieza de la placa solo será efectiva cuando esta quede brillante y con rayones en circulo para que agarre mejor el tóner.

En el instante que se retira la plancha de la placa, después de 1 o 2 minutos de calor intenso, a veces mas, se coloca la placa en un recipiente con agua para que el papel no tire (suelte) el tóner hacia arriba al enfriarse y se fije a la placa, esta debe mantenerse en el agua durante unos 5 minutos.

Una vez limpia la placa colocaremos la plantilla con el lado de la tinta hacia el cobre y con la plancha a tope de calor, se le aplica a la placa  Es importante insistir con el calor por toda la placa y con vapor humedeciendo el papel para que no se queme pero sin empaparlo. Si se llegase a empapar, cortar la llave de vapor y dar calor seco unos instantes.

Después de haber esperado 5 o 10 minutos en el agua, sacamos la placa y vamos frotando con los dedos para quitarle el papel que no nos sirve, intentando quitarlo todo, hasta que quede una capa muy fina de papel que se retira con un cepillo de dientes que ya no tengan en uso, con cuidado de no partir el tóner que define las pistas.

placa

Una vez repasadas todas las pistas de la placa con un marcador permanente (tipo edding 3000 o superior), se espera un par de minutos para que este fije y seque. Mientras tanto, podemos ir preparando el ácido para atacar la placa consistente en una   mezcla de  2 partes de agua fuerte con 4 de agua oxigenada 110 vol. y 1 de agua ( Atención : sobra decir que se debe tener un cuidado extremo usando guantes y gafas de protección  para  evitar contactos accidentales  en la piel  o en los ojos) .

Una vez tengamos la disolución do meteremos la placa en este . Ahora debemos estar mas atentos, pues si el ácido resultara fuerte podría diluir el tóner. Lo ideal es que cuando coloque la placa en disolución, el cobre coja un color rojizo y empiece a burbujear..

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Una vez se saque la placa del ácido hay que enjuagarla con abundante agua para que el acido no  siga atacando el cobre  por lo que conviene secarla con un trapo limpio. Una vez seca, se empapara el toner con acetona y se rascara con un cepillo de dientes o con la lana de acero, eliminando así todo el tóner de la placa y ya solo quedaría hacer los taladros para los componentes con una broca de 1mm.

 

¿Le parece  interesante el proceso de fabricación casera de PCB’s anterior? Pues afortunadamente, los nuevos y mejorados métodos de transferencia de Gerber se han ideado en los últimos años gracias a los hackers en todo el mundo.

Uno de esos hackers, [Henner] está trabajando en un proyecto llamado LDGraphy en un intento de traer el grabado de alta resolución a las masas.

LDGraphy es un dispositivo de láser de litografía que hace uso de un láser y un Beaglebone verde para grabar el diseño en el tablero. La mejor parte es que toda la lista de materiales se dice que cuesta menos de $ 100,o  que hace que sea asequible para las personas con un presupuesto ajustado.

El sistema está diseñado alrededor de un láser de 500 mW y un escáner de espejo de polígono destinado a una impresora láser. La placa con fotorresistencia se acciona linealmente en el eje X utilizando un motor paso a paso y el rayo láser que es rebotado del espejo hexagonal giratorio es responsable del eje Y.

El código de tiempo crítico para la Unidad Programable en Tiempo Real (PRU) del procesador AM335X está escrito en  ensamblador  para la conmutación rápida del láser. El recinto es, naturalmente, un caso de acrílico de corte por láser y está hecho en el espacio de hackers local de [Henner].

[Henner] ha estado trabajando duro calibrando su diseño y compensando las inexactitudes de los componentes utilizados. En el vídeo de demostración a continuación presenta una versión de trabajo con una resolución de 6 mils que es maravilloso teniendo en cuenta el costo de la máquina.

 

Este  proyecto es totalmente Open Source, toda la documentación y código fuente están disponibles en GitHub con un coste total de apenas 100 dólares utilizando mucho material recuperado

 

Esta no es la primera vez que hemos visto un DIY láser PCB exposer, por supuesto, pero es uno de los mejores documentados.