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Energia Solar Caseira – Parte 2Construindo Seu Painel Solar

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2 Energia Solar Caseira – Como construir um Painel Solar

Índice

1 – Construindo seu próprio painel solar para produzir eletricidade. ............... 3

1.1 - Introdução............................................................................................ 3

1.2 – O que é Painel Solar ........................................................................... 3

1.3 – Buscando por Células Solares............................................................ 4

1.4 – Construção do Painel.......................................................................... 7

1.5 – Preparação das células..................................................................... 12

1.6 – Instalação das células nos Painéis ................................................... 14

1.7 – Testando o Painel pronto .................................................................. 22

1.8 – Custo do Projeto e Avaliação Final ................................................... 24


1 – Construindo seu próprio painel solar para produzireletricidade.

1.1 - Introdução

Este ebook, tem o intuito de ajudar as pessoas que gostam de construir, por

si próprios, as soluç ões que necessitam, ou seja, são adeptos do “faça você

mesmo”, ou, em inglês, “do it yourself”.

Como temos, em nosso site, o ebook: Energia Solar Caseira, onde mostra

tudo que você precisa saber sobre energia solar fotovoltaica, tanto para

conhecimento, como para projeto de um sistema simples, caseiro, achamos que

seria muito útil outro ebook, ou um manual, para construção de um painel solar.

Sabemos que há várias empresas no mercado que vendem painéis solares,

prontos, com diversas configurações e capacidade, mas isso não seria o ideal para

pessoas que buscam soluções rápidas, baratas, e que tem a capacidade e ousadia

para colocar a mão na massa e resolverem seus problemas. Por isso resolvemos

lançar este manual, que mostra passo a passo, com imagens, como construir seu

painel solar com menos de $100,00. Se quiserem começar dando uma olhada na

lista que usamos para verificarem quanto devem gastar, clique aqui.

No Brasil, recebemos mais de 300 dias ensolarados por ano, por isso, a

energia solar parece a escolha óbvia para suprir as necessidades de uma casa. Os

painéis solares ainda são muito caros, então decidimos construir o nosso próprio.

Usamos ferramentas comuns e baratas, e materiais fáceis de adquirir para produzir

um painel solar que rivaliza com painéis comerciais na produção de energia e

simplesmente os esmagam no preço.

1.2 – O que é Painel Solar

Então, o que é um painel solar? É basicamente uma caixa que contém uma

matriz de células solares. As células solares são as coisas que fazem o trabalho real

de transformar luz solar em eletricidade. Por isso ele tem muitas células para fazer

uma quantidade significativa de energia, embora seja muito frágil, por isso as

células individuais são montadas em painéis. Os painéis de células comportam o


suficiente para fazer uma quantidade útil de energia e proteger as células dos

eventos naturais. Estamos convencidos de que qualquer um pode fazer isso

sozinho.

1.3 – Buscando por Células Solares

O principal obstáculo para a construção de painéis solares está em adquirir

células solares a um preço razoável.

Novas células solares são muito caras, e às vezes pode até ser difícil de

encontrar em quantidade a qualquer preço.

Células solares deterioradas e danificadas estão disponíveis no Ebay e em

outros lugares em uma fração do custo de novas células perfeitas. Estas células

solares de segunda mão provavelmente poderiam ser usadas para fazer um painel

solar que funcione muito bem.

Chegamos à conclusão de que se podem usar células manchadas e de

segunda mão para construir nossos painéis.

Começamos por comprar algumas células solares na internet, em sites de

compras do tipo Ebay, Mercadolivre, etc.

Abaixo mostramos alguns exemplos de produtos disponíveis nestes sites:


Compramos um par de lotes de 3X6 células solares mono cristalinas. Isso dá

um total de 36 dessas células solares, que, ligadas em série, formam um painel.

Cada célula produz cerca de 0,5 Volt. Em série, 36 dariam cerca de 18 volts, ideal

para carregar baterias de 12 volts (Sim, você realmente precisa de uma tensão

maior, para carregar baterias de 12 volts). Este tipo de célula solar é tão fina como

papel e tão frágeis e quebradiças como vidro. Elas se danificam muito facilmente. O

vendedor dessas células solares colocou-as em pilhas de 18 mergulhadas em cera

para estabilizá-las e tornar mais fácil de enviá-las sem danificar. A cera é um pouco

difícil para remover. Se for possível encontrar as células que não estão mergulhados

em cera, será mais fácil. Tenha em mente que elas podem sofrer mais danos no

transporte.

Observe que estas células têm abas de metal sobre elas. É melhor que

tenham abas sobre elas, você já vai ter que fazer um monte de solda para construir


um painel de células solares com guias, se você comprar pilhas sem abas será pelo

menos o dobro da quantidade de solda que você tem que fazer. Assim, pague extra

para as células com guias.

Também compramos um par de lotes de células que não foram mergulhados

em cera de outro vendedor na internet. Essas células foram colocadas em uma

caixa de plástico. Balançaram em torno da caixa e ficaram um pouco lascadas nas

bordas e cantos. Lascas menores realmente não importam muito, elas não vão

reduzir a capacidade da célula o suficiente para se preocupar. Estas são todas

danificadas e de segunda mão mesmo. O principal motivo para as células solares

serem rejeitadas é por lascas.

Somando tudo, compramos células suficientes para fazer dois painéis.

Sabíamos que provavelmente iam quebrar ou estragar pelo menos um pouco

durante a construção, por isso compramos extras.

Há lotes de outros tamanhos de células solares além de 3X6 polegadas

disponíveis. Você pode usar células maiores ou menores para o painel. Basta

considerar algumas coisas:

Células do mesmo tipo, todos produzem a mesma tensão, não importa

o tamanho que eles são. Assim, o mesmo número de células é sempre

necessário.

Células maiores produzem mais corrente (ampères) e células menores

produzem menos;

A potência total que o seu painel pode produzir é determinado por

ampères X Volts, ou seja, corrente x tensão.

Então, ao usar células maiores produzirá mais potência, mas o painel vai ser

grande e pesado. Usando células menores mantém o painel pequeno e leve, mas

não produzirá tanta energia. Além disso, a mistura de tamanhos de célula não é

uma boa idéia. Isso ocorre porque a corrente que o painel poderá produzir será

limitado pelas menores células e as células maiores não vão funcionar no seu pleno

potencial.

As células compradas são de 3x6 polegadas (aproximadamente 7,6x15,2 cm)

de tamanho e são avaliados em cerca de 3 ampères. Vamos soldar 36 em série

para conseguir um pouco mais de 18 volts. O resultado deverá ser um painel capaz


de entregar quase 60 Watts de potência de luz solar. Não parece muito, mas com

certeza é mais do que zero, que é o que tínhamos antes. E é 60 Watts durante todo

o dia quando o sol está brilhando. Essa energia irá para carregar as baterias que

serão principalmente utilizados para alimentar luzes e eletrodomésticos por apenas

algumas horas depois de escurecer. Assim, 60 Watts é na verdade um monte de

energia útil, especialmente quando temos energia elétrica para as principais

necessidades da casa.

Depois de comprar as células solares, coloque-as em um lugar seguro, onde

não vão ficar abandonadas, não serão derrubadas ou quebradas por um acidente

até que esteja pronto para instalá-las no painel. Estas células são muito frágeis.

Falta de cuidado e manuseio excessivo irá transformar suas caras células solares

em pequenas, azuis e brilhantes cacos que não servem para nada.

1.4 – Construção do Painel

Um painel solar é na verdade apenas uma caixa rasa. Então começamos por

construir uma caixa rasa. Façamos a caixa rasa para os lados para não sombrear as

células solares quando o sol nascer em um ângulo bem inclinado. É feito de 3/8“

(1cm) de espessura de madeira compensada e com 3/4”(2 cm) X 3/4”(2 cm) de

madeira nas bordas. As peças são coladas e parafusadas no local. Este painel irá

sustentar 36 células solares de 3X6”( 7,6x15,2 cm). Façamos dois sub-painéis de 18

células cada um apenas para torná-lo mais fácil de montar. Portanto, há um divisor

no centro da caixa. Cada sub-painel vai ficar em uma metade do painel principal.


Aqui está um rascunho do desenho, mostrando a dimensão total do painel

solar. Todas as dimensões estão em polegadas (desculpem os fãs do sistema

métrico). As peças laterais são 3/4 por 3/4 e percorrer todo o caminho em torno das

bordas do substrato de compensado. Também um pedaço atravessa o centro do

painel para dividir em dois sub-painéis. Esta é apenas a maneira que escolhemos

para fazê-lo. Não há nada fixo nessas dimensões, ou mesmo no desenho geral.

Sinta-se livre para modificar seu próprio projeto. Estas dimensões estão incluídas

aqui para aquelas pessoas que pedem sempre para incluirmos dimensões em

nossos projetos. Nós sempre incentivamos as pessoas à experimentar e inovar por

conta própria, em vez de seguir à risca o que fazemos. Você pode muito bem

chegar a um melhor design.

Acima está um close-up mostrando metade do painel principal. Essa

cavidade vai suportar um sub-painel de 18 células. Observe os pequenos buracos

perfurados nas bordas da cavidade. Esta será a parte inferior do painel (que está de

cabeça para baixo na foto). Estes são os furos de ventilação para manter a pressão

do ar dentro do painel igual à exterior, e deixar escapar a umidade. Esses furos

devem estar na parte inferior do painel ou a chuva e orvalho entrarão. Também

deve haver aberturas de ventilação no centro do divisor entre os dois sub-painéis.

Depois de algum tempo experimentando, recomendamos que os furos de

ventilação seja aumentado para pelo menos 1/4 de polegada de diâmetro. Além

disso, para manter a poeira e os ciscos fora do painel, insira um pouco de isolante

de fibra de vidro nos buracos no trilho inferior do painel. O isolante não é necessário

nos buracos na divisória central.


Em seguida cortamos dois pedaços de peg-board para caber dentro das

cavidades. Esses pedaços de peg-board será o substrato que cada sub-painel será

construído. Eles foram cortados a um ajuste frouxo nas cavidades. Você não precisa

usar o peg-board para isso. Apenas pensamos nesse material, pois é muito fácil de

achar e barato. Sobre qualquer material fino, rígido e não-condutor deve funcionar.

Peg-board são estas placas de madeira, normalmente usadas em oficinas

para guardar ou sustentar as ferramentas, como essas que mostramos na figura

acima.

Para proteger as células solares do tempo, o painel terá uma superfície de

acrílico.


Aqui, duas peças de acrílico, usadas, foram cortadas para caber na superfície

do painel. Não tínhamos uma parte suficientemente grande para cobrir todo painel.

Vidro também pode ser usado para isso, mas o vidro é frágil. Pedras e estilhaços de

vidro que se quebram irão saltar do painel. Agora você pode começar a ver como

ficará o painel acabado.

Esta foto mostra um close-up, onde as duas metades do acrílico se

encontram ao longo do divisor de centro. Perfuramos e fizemos uma “cova” em

torno das bordas das duas peças de acrílico para que pudéssemos parafusá-los na

frente do painel com parafusos de 1 polegada. Tenha cuidado ao trabalhar perto da

borda do acrílico. Se você não for delicado ele irá quebrar, como aconteceu aqui.

Nós apenas colamos o pedaço quebrado de volta no outro buraco e perfuramos a

uma curta distância dali.


Em seguida pintamos todas as partes de madeira do painel com várias

camadas de tinta para protegê-las da umidade e do tempo. A caixa foi pintada por

dentro e por fora. O tipo de tinta e a cor foram escolhidos aleatoriamente misturando

todas as latas de tinta que tínhamos para que fosse o suficiente para fazer o

trabalho todo.

As placas peg-board também foram pintadas. Elas têm várias camadas em

ambos os lados. Certifique-se de pintá-los em ambos os lados ou elas vão empenar

quando exposto à umidade. Ondulações podem danificar as células solares que

serão coladas a eles.

Agora que temos a estrutura do painel acabado, é hora de começar a

preparar as células solares.


1.5 – Preparação das células

Como dissemos anteriormente, células com cera é muito difícil de remover.

Depois de algumas tentativas e erros, encontramos uma forma que funciona

razoavelmente bem. Ainda assim, recomendamos a compra de vendedores que não

mergulhem suas células em cera. O primeiro passo é um banho de água quente

para derreter a cera e separar as células umas das outras.

Não deixe a água ferver ou as bolhas empurrarão as células violentamente

umas contra as outras. Além disso, com a água fervendo, pode estar quente o

suficiente para afrouxar as conexões elétricas nas células. Também recomendamos

colocar o bloco de células na água fria, e então, lentamente aquecendo-as até um

pouco abaixo da temperatura de ebulição para evitar choques térmicos nas células.

Pinças de plástico e espátulas são úteis para separar as células quando a cera

derreter. Tente não puxar muito forte as abas de metal ou elas podem rasgar.

Descobrimos isso na prática ao tentar separar as células. Ainda bem que

compramos extras.


Esta foto mostra a configuração completa que usamos. O banho de água

quente inicial para derreter a cera é na direita traseira. Na frente da esquerda é um

banho de água quente com sabão. À direita da frente é um banho de água quente

limpa. Todas as panelas estão um pouco abaixo da temperatura de ebulição. A

seqüência a ser usada é:

1) Derreter os blocos no banho de água quente no lado direito traseiro.

2) Separar as células e transferir uma de cada vez para o banho de água com

sabão no lado esquerdo da frente para remover qualquer cera na célula.

3) Enxaguar a célula para limpeza na água quente na parte frontal direita.

As células foram então colocadas para secar sobre uma toalha. Deve-se

mudar a água frequentemente nos banhos com água e sabão, e enxágüe. Não

despeje a água na pia, porque a cera solidifica a sua drenagem e entope. Despeje a

água fora. Esse processo retira quase toda a cera das células. Existe ainda uma

leve camada em algumas das células, mas não parece interferir na soldagem ou no

trabalho das células. Um banho de solvente, provavelmente removeria o resto da

cera, mas seria perigoso já que os solventes que retirariam a cera são inflamáveis,

tóxicos, ou os dois juntos.

Abaixo estão algumas células solares separadas e limpas, secando em uma

toalha. Depois de separadas da cera em forma de bloco, são incrivelmente frágeis e

difíceis de manusear e armazenar.


Recomendamos deixá-las como blocos até que esteja pronto para instalá-los

em seu painel. Dessa forma, você não as danifica antes que comece a usá-las.

Então construa o primeiro painel. Agora é hora de começar a instalá-los no painel.

1.6 – Instalação das células nos Painéis

Começamos desenhando um padrão de grade de cada uma das duas peças

de peg-board levemente a lápis, como na figura abaixo, assim saberemos onde

cada uma das 18 células que será localizada.

Então, colocamos as células com a grelha invertida para que possamos

soldá-las. Todas as 18 células em cada metade do painel devem ser soldadas

juntas em série, em seguida, as duas metades dos painéis precisam ser conectadas

também em série para conseguir a tensão desejada. Soldar as células juntas é

complicado no início, mas logo se pega o jeito e se faz com bastante rapidez.


Comece com apenas duas células de cabeça para baixo. Coloque as abas de solda

de uma célula através dos pontos de solda na parte traseira de outra célula.

Soldamos verificando o espaçamento entre as células para corresponder ao padrão

da grelha.

Usamos um ferro de soldagem de baixa potência e solda fina com núcleo de

resina (Rosin, ou seja, solda com núcleo de resina, a resina ajuda a limpar melhor a

zona de soldagem permitindo aderência mais fácil da solda). Também usei uma

caneta rosin sobre os pontos de solda na parte traseira das pilhas antes de soldar.

Apenas um toque leve com o ferro de solda. As células são finas e delicadas. Se

você empurrar muito forte, você vai quebrar as células. Se descuidar irá quebrar

algumas células.

Muitas pessoas ficam confusas sobre como soldar as células solares em

conjunto. Quando várias pessoas fazem a mesma pergunta, é óbvio que não está

claro nesta área. Quando as pessoas olham as fotos acham que a soldagem das

células é em paralelo, em vez de em série.


Criamos este esboço para esclarecer as coisas. Esta é uma visão lateral das

células solares soldadas juntas. As guias negativas no topo da célula são soldadas

nas superfícies positivas na parte inferior da próxima. Isso conecta as células em

série, e soma suas tensões. Fazemos isso até que tenhamos uma seqüência de

seis células. Com 3 fileiras de 6 temos uma metade de um painel.

Repetimos os passos acima e soldamos as células solares até que tenhamos

uma seqüência de seis células. Soldamos as guias das células até os pontos de

solda na parte de trás da última das seis células. Então repetimos todo o processo

mais duas vezes para obter três fileiras de seis células, num total de 18 para esta

metade do painel.

As três fileiras de células precisam ser ligadas em série. Assim, a seqüência

de meio deve ser girada 180 graus em relação às outras duas. Temos que colocar

as fileiras orientadas da maneira que queremos (ainda de cabeça para baixo) na


parte superior do painel peg-board antes da próxima etapa da colagem das células

nos seus lugares definitivos.

Colar as células no local pode ser um pouco complicado. Começamos

colocando uma pequena quantidade de cola de silicone no centro de cada célula na

fileira de seis células. Então, viramos toda a fileira e colocamos na linha marcada de

lápis que fizemos anteriormente. Pressionamos levemente no centro de cada célula

para que ela comece a colar no peg-board. Virar toda a fileira de células é um pouco

difícil, uma mãozinha extra, pode ser útil durante esta etapa. Não use muita cola

também, e não cole as células em qualquer lugar exceto nos centros.

As células e o painel onde estão montadas poderão expandir, contrair, torcer

e deformar com as mudanças na temperatura e umidade. Se você colar as células

com muita força no substrato, elas vão rachar com o tempo. Colando-as em apenas

um ponto no centro permite que as células possam flutuar livremente em cima do

substrato. Ambos podem se expandir e torcer um pouco independente, e as células

solares que são delicadas não vão rachar.


Acima está a figura da metade de um painel pronto.

Em seguida usamos cabo trançado de cobre para interligar a primeira e a

segunda fileira de células. É possível usar materiais próprios para células solares ou

mesmo fios e cabos comuns. Há outra ligação similar entre a segunda e terceira

fileira na extremidade oposta da placa. Usamos gotas de silicone para segurar os

cabos e evitar que eles fiquem soltos.

A imagem acima mostra o teste da primeira metade do painel ao sol. No sol

fraco entre nuvens a metade do painel produz 9,31 Volts. Funciona! Agora tudo que

temos que fazer é construir outro igual a ele. Quando tivermos as duas metades

completas, podemos instalá-los em seus lugares na caixa do painel principal e

conectá-los juntos.


Cada uma das metades coube bem em seus lugares na caixa do painel

principal. Usamos quatro parafusos pequenos (como o prateado na figura acima)

para fixar a cada uma das metades no lugar.

Fios para conectar as duas metades foram passados pelos furos de

ventilação no divisor central. Novamente, as gotas de silicone foram utilizadas para

fixar o fio no lugar e impedir que ele fique solto (figura abaixo).

Cada painel solar em um sistema de energia solar precisa de um diodo em

série bloqueando para evitar que o painel se descarregue pelas suas baterias

durante a noite ou durante o tempo nublado.

Usamos um diodo Schottky (mais conhecido como Varistor) com

especificação de 3,3 Amp. Diodos Schottky têm uma queda de tensão muito mais

baixa que diodos retificadores comuns, menos energia é desperdiçada assim. Toda


a energia conta. Compramos um pacote de 25 diodos Schottky na internet por

apenas alguns dólares.

A nossa idéia original era para montar a linha de diodo com o fio positivo fora

do painel. Depois de olhar para a folha de especificação do diodo, porém, resolvi

montá-lo dentro já que a queda de tensão direta fica mais baixa a medida que a

temperatura aumenta. Vai ser mais quente dentro do painel e o diodo vai funcionar

mais eficientemente. Mais cola de silicone foi usada para fixar o diodo e fios.

Fizemos um furo na parte de trás do painel perto do topo para os fios saírem,

e um nó nos fios para aliviar a tensão, e fixar em seus lugares com mais cola de

silicone. É importante deixar todo o silicone bem feito antes de parafusar o acrílico

no lugar. Com experiências passadas sabemos que da fumaça do silicone quente

pode sair fumaça, ou vapor, no interior do acrílico e nas células, assim, é necessário

limpar completamente para conseguir vista ao ar livre antes de parafusar na capa.


Para selar a parte externa do painel, na saída de cabos colocamos mais

silicone.

É comum, e padronizado, usar plugues fêmeas e fontes de energia para

evitar curtos-circuitos. No entanto, a razão pela qual usamos o plugue macho no

painel solar é porque há um maior perigo de um curto-circuito no cabo que vai para

o controlador de carga e o banco de baterias. O painel solar pode fornecer apenas 3

ampères para um curto-circuito, no máximo. O banco de baterias que poderia injetar

centenas ou talvez milhares de ampères através de um curto-circuito. Isso é energia

suficiente para causar sérios danos. Então eu coloquei a extremidade fêmea no

cabo do controlador de carga.

Ainda assim, concordamos que é perigoso ter um plugue macho no painel

solar. Em uma recente visita a uma loja de componentes eletrônicos encontramos


outro tipo de plugue. Só custou alguns reais e vai resolver o problema de curto

circuito. Quando desligado, nenhum terminal pode dar curto.

1.7 – Testando o Painel pronto

Abaixo está o painel completo com as tampas de acrílico parafusadas no

lugar. Não está selada ainda neste momento. Esperamos até depois de testá-la pela

preocupação que poderíamos ter de voltar a trabalhar caso houvesse problemas.

Aqui estamos testando a tensão de saída do painel solar concluído. Nosso

multímetro mostra 18,88 volts sem carga. Isso é exatamente o que estávamos

buscando.


Agora testamos a capacidade atual do painel, mais uma vez à luz do sol.

Nosso multímetro mostra 3,05 ampères em curto circuito. Isso está dentro das

especificações das células. Assim, o painel está funcionando muito bem.

Então, quanto é que todo este custo para construir? Bem, anotamos todas as

contas do que compramos relacionados a este projeto. Além disso, tínhamos todos

os tipos de materiais de construção e ferragens. Também tínhamos um monte de

pedaços de sucata útil de madeira, arame e todos os tipos de coisas variadas

(alguns diriam lixo), encontradas em lojas. Então, já tínhamos um monte de coisas

na mão. Seu gasto pode variar um pouco.


1.8 – Custo do Projeto e Avaliação Final

Peças Origem Custo

Células Solares Ebay R$ 150,00

Madeira Loja Materiais para Construção R$ 40,00

Acrílico Sucata R$ 0,00

Parafusos e derivados Já em mãos R$ 0,00

Cola de Silicone Loja Materiais para Construção R$ 10,00

Fios e cabos Já em mãos R$ 0,00

Diodos Ebay R$ 1,00

Plugue Jones Loja de componentes eletrônicos R$15,00

Tinta Já em mãos R$ 0,00

Total R$ 216,00

Não é tão ruim. Isso é uma fração do que um painel solar feito

comercialmente com uma potência equivalente custaria, e foi fácil. Já temos planos

para distribuir ebooks com mais projetos de painéis para adicionar a capacidade do

seu sistema. Vamos postar aqui no Energia-Solar-Caseira.com mais projetos de

Energia Alternativa. Fique atento!

Aqui está um close-up do painel solar em ação. É preciso movê-lo várias

vezes ao dia para mantê-lo apontado para o sol, mas isso não é realmente uma

dificuldade grande. Há planos construção de um sistema de rastreamento para

mantê-lo automaticamente apontado para o sol.


Aqui está um close-up do painel solar, depois de ter as bordas seladas com

fita de alumínio. Esta não é a fita adesiva barata. Esta é a fita de metal fina com um

adesivo. Aplicamos em torno das bordas do painel e em todo o centro na divisão.

Polimos bem para fazer uma boa vedação. Tivemos o cuidado de perfurar os furos

de ventilação, de modo que não seria bloqueado. A fita parece ser completamente à

prova do tempo, e o painel parece estar bem selado e protegido. Desde que não

deixe exposto a qualquer variação do tempo, com um pouco de cuidado ele durará

por muito tempo.

A fita de alumínio dá ao painel uma nova cara. Parece que a armação é feita

de metal, ao invés de madeira. Parece muito mais profissional.

Teremos também, em breve, um segundo painel solar. Ele se dobrará para

facilitar o armazenamento e transporte. Acesse sempre o site Energia-Solar-

Caseira.com para saber mais sobre energia alternativa e acessar nossos e-books

com novas soluções.

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