Conrad 194760 Operation Manual [hu]

Conrad Szaküzlet, 1067 Budapest, VI., Teréz krt 23. Tel: 302 3588

Napelemek a gyakorlatban

A nagy megbízhatóságú szilíciumelemeket régóta használják energiaforrásként műholdakon. Ez egy környezetbarát és viszonylag hatékony energia előállítási módszer, hosszú élettartammal. Az utóbbi években a Földön is fokozódik a napelemek felhasználása. Alkalmazásuk kieső helyeken ajánlható, ahol az energiaellátás a szokásos rendszeren át nem gazdaságos, vagy műszakilag nem oldható meg. Hobby területeken is erős kereslet mutatkozik a napelemek iránt, amelyek használhatók tranzisztoros rádió, LCD-s digitális órák, rádió adóvevők, valamint a hétvégi házak, kempingek, kerti házikók, lakókocsik, villanypásztorok, vitorlások, vitorlázórepülők, vasúti jelzők, öntözőberendezések, autópálya segélykérő telefonok áramellátására. A különböző napelemek felületszerkezete és a cellák színe a gyártótól függ, de a működésüket ez nem befolyásolja. Ez a napelem a legújabb technológiával készült (félkristályos anyag, ami látszik a felszínen). A cellák jobb szerelhetőségéhez a hátoldal részben (gyártótól függ), valamint az előlapon levő szelvényvezetők ónozva vannak. A cella ez által könnyen forrasztható, de méretei valamivel nagyobbak, és nem olyan törékeny. A szelvényvezetőkben bekövetkező esetleges szakadás a teljesítményt és a működést nem befolyásolja. A nem ónozott cellák jó forrasztásához gyakran célszerű a felgőzölt, rosszul forrasztható réteget lekaparni a forrasztási helyről. Figyelem! Erős nyomást nem szabad a cellára gyakorolni, mert nagyon törékeny.

Ábra a német útm. 2. oldalán: Akkumulátorral összekapcsolt napelem vázlata.

Hátoldal= + csatlakozás A cella fényérzékeny oldala= - csatlakozás

Német útm. 3. oldal Sonne - Nap Sonnenstrahlen - napsugarak Solargenerator - napelem Laderegler - töltésszabályzó Entladeschutzdiode - kisülés ellen védő dióda Last - terhelés

A terheletlen cella maximum 0,55 V=-ot ad le, ami terhelésnél 0,35 V-ra esik le. 0,45 V cellafeszültségnél adja le a maximális teljesítményt. Hogy a gyakorlatban is használható feszültséget kapjunk, több cellát sorba kell kapcsolni (1. ábra, német 11. o.). A feszültséget a cellák száma, az áramot a cellák nagysága határozza meg.

Áram-feszültség jelleggörbék

Az üresjárási feszültség (Voc) és a névleges feszültséghez (0,45 V) tartozó áram különösen fontos adat az alkalmazó számára. Az ábrázolt jelleggörbék mutatják egy cella tipikus viselkedését különböző fényintenzitások mellett. A hatásfokot az adja meg, hogy a besugárzott teljesítmény (tiszta időben teljes napsütésnél 1000 W négyzetméterenként = 1 SUN) hány százalékát adja le elektromos teljesítményként. A teljesítményre a környezeti hőmérsékleti is hatással van. A legtöbb adat 2800 K színhőmérsékletre és tiszta, felhőtlen ég melletti sugárzáserősségre vonatkozik merőleges napállásnál és kb. 25 oC-nál. Az alábbi táblázat mutatja a teljesítményváltozást különböző hőmérsékleteknél.

Feszültség nő/csökken 2 mV/ Áramerősség nő/csökken 25 uA/cm2/ Teljesítmény nő/csökken 0,3%/

A napelem cellák hőmérsékleti tartománya -65 oC és +125 oC között van.

C 25

C alatt/fölött C alatt/fölött C alatt/fölött

A gyakorlatban a napelemeket NiCd vagy ólomakkumulátorral összekötve használják, így a nap világos óráinak ingadozásától függetlenül az éjszakai órákban vagy rossz időben is van áram. Ólomakkumulátorhoz (2V/akkucella) akkucellánként 6 sorba kötött napelem cellát, NiCd akkumulátorhoz (1,2 V/cella) 4-5 napcellát kell számolni. Ezen kívül 1-2 napcella kell a kisülés ellen védő diódán fellépő feszültségesés ellensúlyozására. A dióda sötétségben megakadályozza az akku kisülését a napelem cellákon keresztül.

Cellaszám akkumulátorokhoz

NiCd akku Napcella

1 5 2 8 3 12 4 16 5 20 6 24 10 32

Ólomakku Napcella

6V 18 12V 36

Ha rossz fényviszonyok mellett is tölteni akarunk, a napelem cellák számát jelentősen meg kell emelni.

Áramerősség nyáron, közvetlen napfénynél

Napcella mérete Napcella mérete 5 x 2,5 mm/kb. 2 mA 10 x 5 mm/kb 10 mA 20 x 10 mm/kb 40 mA 20 x 17 mm/kb 85mA 25 x 25 mm/kb 100 mA 50 x 25 mm/kb 200 mA 50 x 50 mm/kb 440 mA 70 x70 mm/kb 1,2 A 100 x 100 mm/kb 1,4 A

1/1 50 mm∅/ kb 400 mA 1/2 50 mm∅/ kb 200 mA 1/4 50 mm∅/ kb 100 ma 1/8 50 mm∅/ kb 50 mA 1/4 76 mm∅/ kb 280 mA 1/2 76 mm∅/ kb 550 mA 1/1 76 mm∅/ kb 1,2 A 1/1 100 mm∅/ kb 2,1 A 1/4 100 mm∅/ kb 500 ma

A cellák összekapcsolására lágy, tiszta ezüstözött 0,2 mm átmérőjű rézhuzal ajánlható. Legalkalmasabb az 1-4 mm széles és 0,1-0,2 mm vastag rézszalag vagy rézhuzal. A szokványos celláknál (n-p átmenet) a negatív csatlakozás a cella fényérzékeny oldalán, a pozitív a hátoldalon található.

Színkép (spektrális) érzékenység

A napfény sok színből áll. A színek relatív ereje függ a hullámhossztól. A napelem tipikus színérzékenységét a német útm. 7 o. grafikonja mutatja, UV = ultraibolya Sichtbares licht = látható fény IR = infravörös Wellenlange = hullámhossz Empfindlichkeit= érzékenység

Forrasztás

A fényérzékeny réteget nem szabad megkarcolni. A forrasztási hőmérséklet nem lehet magasabb 250 oC-nál, és a forrasztást 5-10 mp alatt be kell fejezni, mivel közvetlenül a félvezető kristályon dolgozunk. Használjon a forrasztáshoz erős forrasztópákát legalább 50 W fűtőteljesítménnyel. Ha a forrasztás első próbálkozásra nem sikerül, rövid hűlés után lehet ismételni. A p-n átmenetnél a rövidzár elkerülésére a cella oldalsó felületére nem szabad ónnak jutni. Legjobb a cella előzetesen megónozott helyeire forrasztani a csatlakozóvezetéket. A jól megónozott csatlakozóvezetéket a forrasztópákával elővigyázatosan a cellához kell tartani, amíg az ón elkezd összefolyni. A folyamatnak gyorsan kell lezajlani, mivel a finom érintkező fémbevonat a folyékony ónban felolvad. Forrasztásnál alátétként egy sima, tiszta fadarab vagy kartonlap használható. Nem szabad a pákával a cellára nyomást gyakorolni, mert a szilícium nagyon könnyen törik. A megrepedt cella nem használhatatlan, csak a teljesítménye kisebb. Ugyanígy a ráforrasztott huzalt sem szabad mechanikusan igénybe venni. A védődiódát nem szabad

közvetlenül a napelemre forrasztani, mivel sok diódának kemény csatlakozóvezetéke van. A cellákat tetszés szerint sorba vagy párhuzamosan lehet kapcsolni a kívánt feszültség ill. áramerősség elérésére. Soros vagy párhuzamos kapcsolásnál csak ugyanolyan nagyságú cellákat lehet alkalmazni. (Német 11-12. o. 1. és 5. ábra).

Fényfüggő hajtások, akku nélkül

A napelemek hatásfoka és az előállítás technikája is sokat javult, könnyebbek és olcsóbbak lettek. Sok esetben teljesen le lehet mondani az elemről. Ha akkumulátor nélkül használjuk, a napelemet közvetlenül a fogyasztóval kell összekötni. Többnyire igen kis indítófeszültségű speciális motorokat alkalmaznak, amelyek 0,3 VDC-tól már működnek. 4-5 sorba kapcsolt cella már olyan forgatónyomatékot ad, amellyel játék is meghajtható (8. ábra német 12. o.). A napközben, különösen napos időben felvett energiát akkumulátorban lehet tárolni, és bármikor hasznosítani. Tárolásra bármely forgalomban levő akkumulátor alkalmas, ólomakkumulátorok között a karbantartást nem igénylő előnyösebb (7. ábra német 12. o.). Ólomakkumulátor a túlfeszültségre, NiCd akkumulátor a túláramra érzékeny. A túláram és a túlfeszültség ellen előtét-ellenállást kell beiktatni (6. ábra német 12. o.). Nagyobb berendezéseknél a töltőfeszültség stabilizálására feszültségszabályzót kell alkalmazni.

Szerelési tanácsok

A cellák plexi vagy üveglapra való felragasztásához kétoldalas ragasztószalag a legjobb. Cellánként csak kis darab ragasztószalagra van szükség, amelyet a cella közepére kell felvinni. A cellákat úgy kell felragasztani, hogy egymással ne érintkezzenek. A hajlékony csatlakozóhuzalokat már előzőleg fel kell forrasztani a cellák alsó felületére. Ügyelni kell arra, hogy az összekötések a lehető legrövidebbek legyenek, de úgy, hogy az alsó anyag hőtágulásának megfelelő szabad mozgásterük is meglegyen. Az időjárástól való védelem céljából a napelemet olyan anyaggal kell fedni, amely a szilícium érzékenységi spektrumát nem befolyásolja. Erre a célra egy megfelelő vastagságú üveglap alkalmas, amely a cellákkal együtt egy alumínium keretbe foglalható. A vízlecsapódás elkerülésére nem szabad az egészet légmentesen lezárni. Legcélszerűbb az alsó oldalt nyitva hagyni. A maximális teljesítmény eléréséhez a Napra merőlegesen kell állítani.

Ábra feliratok, német 12. o.

5. lötsteg forrasztási sín parallelschaltung párhuzamos kapcsolás höherer strom nagyobb áram

6.ladeschtg, f. akku m.

strombegrenzung....

NiCd akku töltő, áramhatárolással, Rv előtétellenállással dióda: 100mA-ig, pl. 1N4148

7. ólomakku töltés, dióda 1A-ig:

1N4001, 3A-ig: 1N5400

8. fényfüggő hajtás akku nélkül