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As asas Reflectoras

Uma vez os módulos montados e protegidos, podem ser de imediato usados, mas eles poderão ser muito mais eficientes se adicionarmos reflectores, de forma a concentrar nas células uma quantidade maior de luz solar.
Para pequenas taxas de concentração, o design desses reflectores não é muito crítico.
A figura abaixo mostra as dimensões de vários reflectores que poderão ser utilizados.
O primeiro é simplesmente um par de reflectores planos inclinados que quase conseguem dobrar a quantidade de luz solar incidente nas células. Pode-se pois constatar que com pouco trabalho extra poderemos obter ganhos substanciais de eficiência do painel solar.
Este tipo de design requer que a inclinação seja ajustada pelo menos quatro vezes por ano de modo a manter a eficiência.
O segundo sistema mostrado também tem uma taxa de concentração igual a 2, mas as suas superfícies curvas são mais eficazes sendo apenas necessário a mudança da inclinação duas vezes por ano.
Mesmo que nunca mudemos a inclinação, desde que esta seja colocada igual à latitude do local, a partir da vertical, obtemos resultados muito bons.
O terceiro sistema tem um factor de concentração de 4 para 1. São reflectores mais altos e precisam de mais apoio para manter o seu formato, formato esse, que, neste caso, é mais crítico para os bons resultados que se pretendem. Neste caso também não se deve usar módulos com as traseiras em madeira, pois a temperatura atingida será tal que poderão pegar fogo.

Construção das Asas Reflectoras

O melhor material para se usar é o alumínio brilhante. É fácil de obter em qualquer medida e suficientemente rijo para manter a sua forma, para além de ser razoavelmente brilhante. Contudo, o Mylar aluminizado é muito mais efectivo. O tempo extra que se leva a cobrir os reflectores com este material é largamente compensado pela melhoria de eficiência na produção de electricidade, que poderá chegar aos 30%.
Quando dobrar os reflectores de alumínio para eles ganharem a sua forma final, primeiro coloque uma peça pesada onde o reflector é preso à tira traseira. Pode improvisar um freio de flexão comprido para este material leve, prendendo o alumínio entre duas tábuas com grampos em C e dobrando o lado saliente à mão ou com uma terceira tábua. A curva parabólica suave do metal pode ser aproximada dobrando a folha de alumínio à volta de um objecto redondo (por exemplo uma peça de 7.5 cm de tubo plástico de canalização.
A dobra maior fica muito próxima da prega, e a ausência do efeito de mola do alumínio manterá o lado de fora como uma curva que mal se nota.
As asas reflectoras podem ser presas ao módulo com parafusos para chapa metálica (cuidado, nunca use o berbequim para furar uma célula solar). Depois é só fazer os ajustes finais na forma e ângulo da asa.

Um Sistema Híbrido de Ar Quente

A figura abaixo mostra duas formas de conduzir o ar através do colector para podermos construir um sistema híbrido de ar quente.
O primeiro incorpora uma cobertura transparente do módulo inteiro para criar uma série completa de câmaras nos espaços entre as asas reflectoras.
A cobertura não é uma má ideia pois protege as células do clima e mantém os reflectores limpos, a um pequeno custo de perda de eficiência por perdas (pequenas) nela própria.
Se o ar circular por essa câmara, a cobertura deve ser duplamente envidraçada.
No segundo método, o ar fica estático acima das células e soprará através do espaço por baixo delas. O vidro simples é suficiente neste caso.
O sistema básico é receptivo a inovações inteligentes que poderão melhorar a eficiência…

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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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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…]