[… continuação]

Construção de um módulo Concentrador Híbrido (fotovoltaico/térmico – produz electricidade e aquece água)

Embora o painel que construímos deva estar operacional, este que vamos agora tratar tem duas vantagens:
– Pode usar um concentrador de Winston para aumentar a quantidade de luz solar que atinge cada célula;
– Também é capaz de aquecer ar ou água, usando o calor desperdiçado nas células solares.
Fizemos duas versões ligeiramente diferentes: uma com uma folha metálica como suporte traseiro e tubos de água; uma com as células montadas numa ripa de madeira.
A segunda versão só pode ser usada para aquecer ar mas é mais simples e barata.

O Suporte de Protecção

É uma peça de madeira com cerca de 1.2cm maiores que as células e suficientemente comprida para receber as linhas de células.
Será boa ideia limitar o comprimento de cada placa a 1.30 m ou 1.5 m, de modo a que cada uma contenha 16 células. Nesse caso, dois destes submódulos formam um módulo. Com estas medidas as células ficarão afastadas mais ou menos 1 mm umas das outras.
O suporte que iremos construir será feito a partir de uma folha de material metálico, pois este conduz o calor (para aquecer a água) muito melhor que a madeira.
Por baixo desse suporte metálico soldaremos dois tubos, também metálicos, para conduzir a água a aquecer (como efeito secundário positivo, a água que aquecemos também refrigerará as células fotovoltaicas – nice!).
Veja a figura abaixo

Será boa ideia que o suporte metálico e os tubos sejam do mesmo material de modo a que o coeficiente de dilatação, sendo igual, não provoque fissuras. No entanto, tubos de cobre também podem ser utilizados.
As dimensões mostradas na figura acima são para células fotovoltaicas de 7,5 cm de diâmetro. Para outros tamanhos poderá alargar o suporte, mas a dobra pode continuar em 2,5 mm.
Uma outra possibilidade para o suporte é usar placas de alumínio (baratas).

Isolamento e Encapsulamento das Células Fotovoltaicas

Como vamos usar um suporte metálico, é óbvio que as células fotovoltaicas não podem assentar directamente sobre esse suporte, sob pena de curto-circuito. Então, teremos de as isolar electricamente mas não termicamente. Um material que reúne as características desejadas é o Silicone RTV (silicone transparente de borracha para calafetar).

Passo 1:

Usando uma pistola de calafetar, faça uma camada do silicone RTV no centro da placa de suporte e, rapidamente, espalhe esse silicone de modo a ocupar toda a placa, com uma espessura de cerca de 2mm (ver figura abaixo). Neste ponto a velocidade é mais importante que a perfeição, de modo a evitar que o silicone seque.

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Descobri hoje que às vezes é preciso saber isto na ponta da… caneta

Curso Profissional de Técnico de Energias Renováveis, ramo Solar
Módulos Totais por Disciplina

Componente de Formação Sócio-Cultural
Português 12
Inglês 9
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TIC 3
Educação Física 16
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Matemática 10
Físico-Química 8
Componente de Formação Técnica
Práticas Oficinais 11
Desenho Técnico 12
Organização Industrial 4
Tecnologias e Processos 16

[…continuação]

Corte do Plástico

Deve usar chapas de acrílico com cerca de 3mm de espessura.
Cortar estas chapas é muito fácil. A melhor maneira é utilizar uma faca afiada e, depois de passar com ela firmemente 2, 3 ou mais vezes, até formar uma fenda profunda na chapa, com o auxílio de uma régua metálica (para o risco/marcação ficarem direitos), pelo sítio por onde se quer cortar (com as medidas) partir a chapa por aí, bastando para isso dobrá-la pelo lado onde se fez o corte.
No caso das tiras de separação entre as linhas de células, pode haver mais dificuldade devido ao seu pequeno tamanho. Tenha pois cuidado para não se ferir com a faca.
A chapa de acrílico também poderá ser cortada com um serrote de dentes pequenos, como uma serra de cortar ferro, por exemplo. O problema deste método é de se poder partir o acrílico mais facilmente, especialmente se a folha do serrote for um bocado mais grosseira.

Colar a Caixa de Plástico

Há uma série de colas adequadas para acrílico.
A maioria delas funciona segundo o princípio do solvente: elas dissolvem ligeiramente o acrílico de forma a formar uma superfície pegajosa.
Por exemplo, pode usar o tricloroetileno ou o cloroformo, embora este último seja perigoso e canceroso. Evite pois respirara os fumos ou que o produto entre em contacto com a sua pele.
As colas comerciais, embora sejam também perigosas, não requerem essa extrema atenção que o manuseio do cloroformo requer.

Coloque as peças a serem coladas na posição desejada.
Usando um conta-gotas deite umas quantas gotas entre superfícies a colar.
Pressione ligeiramente, mas sem deixar fugir as peças para o lado, a zona de junção.
Não mova as peças durante 5 minutos.
Verifique se ficaram bem coladas.
As partes coladas parecerão húmidas e transparentes quando vistas através de uma das faces brilhantes da peça, enquanto os pontos que não ficaram em contacto reflectirão mais luz.
Pode então aplicar mais umas gotas nesses pontos.
Se tudo correr bem, ficará com uma caixa totalmente à prova de água, como convém para proteger as nossas células.

Tapar a Cobertura

Quando tiver todos os lados, a parte de baixo e as tiras separadoras coladas, estará em condições de instalar as células solares e colocar a tampa superior da caixa.
Então, antes de colocar as células, coloque a tampa no seu local e, com a ajuda de um berbequim (com uma broca adequada aos parafusos que irá usar), faça uma série de furos nos locais onde irá colocar os parafusos (não se esqueça que têm de ficar alinhados com a borda da caixa, a toda a sua volta.
Depois, para se assegura que todos os furos ficam alinhados, coloque a tampa no sítio e, ao longo de toda a borda superior da caixa, faça 2 furos nos extremos opostos antes de todos os outros.
Repita o processo para as tiras de separação das linhas de células, que estão no interior da caixa.

Instalação das Células solares

Agora que a cobertura está pronta, pode colocar a cobrir todo o fundo da caixa, placas de esferovite de 1 a 2mm de espessura, de forma a que as células fiquem mais protegidas.
Poderá ainda colar as células à caixa usando um pouco de silicone por detrás de cada célula.
Mas atenção, antes de fazer isto deve verificar se as células estão todas a funcionar bem, porque depois é impossível retirá-las sem as partir.
Tenha o cuidado de colocar as linhas de células de forma a que os fios de ligação da parte traseira da última célula de uma linha fiquem ao lado dos fios de ligação da parte frontal da primeira célula da linha seguinte, de forma a poder fazer a sua ligação/soldadura facilmente e com fios pequenos; operação que deve ser feita com cuidado pois o acrílico derrete com o calor, pelo que aconselhamos a colocação de um bocado de cartão debaixo dos fios enquanto procede à soldadura.

Há vários métodos de trazer as pontas dos fios da célula final (que vão ligar ao circuito externo) para fora da caixa.
Nós vamos fixar um par de bornes na parte de baixo da caixa. Para isso vamos usar dois parafusos que serão aparafusados de dentro para fora. Na junta (entre o parafuso e o acrílico) deverá colocar um pouco de silicone.
Talvez a melhor maneira até seja fazer uns furos deparados de ¾ polegada, de forma a poder lá colocar um par de terminais/bornes do tipo banana. Isso facilitará depois a ligação ao circuito externo.
Na parte interior deverá soldar os fios aos parafusos, aproveitando para colocar antes o díodo de bloqueio. O cátodo deve ligar ao terminal positivo e o ânodo à traseira da última célula.
Claro que a parte da frente da primeira célula deve ser ligada ao terminal negativo.

E pronto, o painel está pronto a ser exposto ao Sol (quanto mais brilhante melhor).
Depois limpe a parte interior da tampa e aparafuse-a, para além de colocar um pouco de silicone ao longo de toda a junção.

[continua…]