Zonnepanelen
Een zonnepaneel is zoals de naam zegt een paneel welke zonne energie collecteerd en omzet in elektriciteit. Althans dat is mijn simpele visie op het. Een zonnepaneel bestaat uit een achtergrond paneel waarop zonnecellen zijn "geplakt". Deze zijn met elkaar verbonden en uiteindelijk zit er een elektra draad aan welke gekoppeld kan worden aan een omvormer. Eventueel kunnen panelen in serie gezet en of parallel worden gezet. Onder andere afhankelijk van de gekozen omvormer.Waar een professioneel paneel van gemaakt is weet ik niet. Ik heb wel eens ergens gelezen dat de achter kant van aluminium is en daarom zijn de zonnecellen op vast gemaakt en uiteindelijk gaat er (speciaal) glas overheen. Ik moet eerlijk zijn dat ik er wel wat meer over zou willen weten maar niet de tijd heb om me er in te verdiepen. Zoals al eerder aangegeven kwam ik op de site van Chris van der Zwaal terecht en hij beschreef een manier van paneel bouwen welke me wel wat leek.
Doe het zelf zonnepaneel
De bedoeling is dus om zonnepanelen te bouwen. Geen zonnecellen, maar panelen en ze aansluiten via een omvormer op het elektriciteitsnet. Deze panelen zijn als volgt opgebouwd: De achterkant is van glas. Daarop zijn de zonnecellen geplakt. De zonnecellen zijn aan elkaar verbonden en uiteindelijk aan een elektradraad gekoppeld. Er overheen gaat een plaat glas. De twee platen glas worden luchtdicht afgesloten via kit. Uiteindelijk gaat er een aluminium U profiel om heen en klaar is kees. Simpel toch :-)De cellen
Slechts een paar onderdelen echter veel vragen. Eerst maar eens het belangrijkste en duurste gedeelte de zonnecellen. De cellen heb ik gekocht via ebay in Amerika (www.ebay.com). Er zijn daar een aantal aanbieders, maar slechts een paar grote waarvan een niet standaard naar Nederland shipped en een ander vond ik niet echt interessante cellen. Dus uiteindelijk ben ik bij Everbright Solar Inc terecht gekomen. Het duurt ongeveer twee weken voor je je spullen hebt. Dit voornamelijk omdat het erg lang bij de TNT/douane is. Zie verder het zonnecellen hoofdstuk.Het glas
Er zijn een heleboel soorten en maten glas. Glas laat licht door, maar lang niet alles., het is dus belangrijk geschikt glas te vinden. Gelukkig bestaat er een sector die hetzelfde al heel lang vereist: glastuinbouw. Dus voor mijn paneel ben ik op zoek gegaan naar tuinbouwglas voor een goede prijs met de juiste maat. Ik heb tweedehands glas gezocht op marktplaats en kwam op 4mm dik voormalig tuindersglas met grootte van 165 x 73. Wat een perfecte maat is (hoop ik) voor een paneel. De cellen meten 8.1 x 15.0 cm, en in totaal moeten er 18 x 9 cellen op een paneel. Dat zou nog mooi wat ruimte moeten overlaten voor de kit en bus wire. Ik heb gekozen voor dit glas omdat het lekker goedkoop is. Het enige probleem: het glas kan breken wat in principe mijn gehele paneel zou vernielen. Tijdens mijn zoektocht sprak ik met een tuinder die mij vertelde dat als je het glas op een schuin dak gebruikt het al hagel ter grote van pinpong ballen kan hebben, alleen bij hagel ter grote van tennisballen heb je een probleem. Dit heeft me wel een beetje gerust gesteld en ik hoop alleen maar dat de panelen nooit door een zeer zware hagelbui worden getroffen. Er schijnt ook glas speciaal voor zonnepanelen te zijn. Zoek maar eens op solar glas, maar ik zou niet weten waar je dat moet kopen en wat het kost, maar verwacht dat het wel duur is. Voorlopig hou ik me daar even ver van en ga ik met gewoon tuindersglas bezig.De kit.
Om de zonnecellen op het glas te lijmen en om de glasplaten luchtdicht aan elkaar te maken wordt kit gebruikt. Deze kit lijmt erg goed op glas, maar ook op andere materialen als aluminium. Voor zonnepanelen is "speciale" kit gemaakt. Deze kit kon ik alleen in Amerika bestellen en dat vond ik een beetje duur en het zou lang duren vanwege tranport. Dus heb ik gezocht naar kit die hier te koop is. Uiteindelijk kwam ik bij zwalum 1001-U uit omdat deze volgens de fabrikant voor zonnepanelen bouw was gebruikt. Een probleem echter, deze kit was niet te koop. Uiteindelijk heb ik een internet winkel gevonden die het verkocht en daar besteld. Vervolgens kreeg ik ander kit geleverd geen 1001-U maar NO. Toen ik de specificaties van deze twee kitten naast elkaar legde bleken ze hetzelfde te zijn, dus ik denk dat wel ok is. In elk geval lijmt het erg goed op glas en metalen en is het te gebruiken van -50 tot+120 graden, wat volgens mij voldoende zou moeten zijn. Let wel, ik heb gelezen dat de panelen makkelijk 100 graden kunnen worden in de zon op het dak, dus je hebt wel materiaal nodig wat hoge temperaturen aankan.Elektradraad.
Ook hiervoor is "speciaal" draad beschikbaar en allemaal voor een schappelijk prijsje :-). Dus op zoek gegaan naar "solar kabels" alternatieven. Er zijn uiteraard kabels genoeg voor dit soort dingen. Eerst kwam ik bij "scheeps kabels" uit. Die worden gebruikt tussen wal en schip en moeten dus wel iets kunnen verdragen en dat is volgens de specs ook wel zo. Het bestellen hier van is lastiger omdat ze meestal in grote lengten en aleen aan bedrijven worden geleverd. Uiteindelijk kwam ik op een kabel van conrad uit die goed specs had. Tot 180 graden. Goed weersbestendig, dus dat voldoet hopelijk.Silica gel.
Het idee is om het paneel luchtdicht te maken zodat de cellen niet "verweren". Om dit te doen wordt kit gebruikt. Op het moment van afsluiten zit er een bepaalde hoeveelheid vocht tussen de panelen. Deze zou er eigenlijk uit moeten om te voorkomen dat het paneel "beslaat". Om eventueel achtergebleven vocht te verwijderen plaats ik silica gel tussen de platen vlak voor dat ik ze afsluit. Deze silica gel is te bestellen (gesealed) maar je kan ook "oude" silica gel gebruiken. Silica gel zit vaak in verpakkingen in kleine witte zakjes. De korrels die in het zakje zitten nemen vocht op en houden het vast. Zoals ik het gelezen heb vergaat silica gel niet. "Oude"silica gel kan je drogen door het in de oven of magnetron te doen. Op internet kan je daar veel meer informatie vinden. Ik heb geen zakjes gespaard dus ik heb nieuwe besteld, maar had ik ze wel gehad dan weet ik niet wat ik had gedaan.Diode
Een diode in een zonnepaneel kan op twee manieren worden gebruikt. Of als een blocking diode welke in serie wordt geplaatst met het paneeel om een terugloopstroom tegen te gaan. Of een diode kan over een of meer cellen (onderdeel van een paneel) worden geplaatst als bypass diode. Het laatste wordt gedaan om schaduw effecten tegen te gaan. Het schaduw effect ontstaat wanneer een (of meerdere) cellen in de schaduw liggen en de andere cellen niet. De cel die in de schaduw ligt wordt in plaats van een stroom generator een stroomconsumer. Daarbij kan deze cel behoorlijk veel consumeren. Dit heeft twee nadelige gevolgen. Ten eerste gaat dit ten koste van de opbrengst. Ten tweede wordt de cel heet en slijt daardoor overmatig. Er wordt dan ook vaak van hotspots gesproken.De blocking diode is relatief straight forward. Hij staat in serie op de plus kant van het paneel en zogauw het paneel niet produceert maar eigenlijk consumeert dan zal de diode blokkeren. Het nadeel van deze diode is dat het een spanningsval veroorzaakt en daarbij vermogen gebruikt. Het is daarom erg gewoon om voor deze diode een schottky diode te gebruiken. Ik ben niet zo heel bekend met diodes maar heb begrepen dat de diode te gebruiken minimaal de VA van het paneel aan moet kunnen. Dus een schottky van 45V 4A zou moeten voldoen. Ik kies zelf waarschijnlijk voor de 50V 8A. maar dat ligt een beetje aan wat ik waar kan kopen.
De bypass diode is een ander geval. Er zijn veel websites die hier over schrijven en laten zien wanneer ze te gebruiken:
http://www.daviddarling.info/encyclopedia/B/AE_bypass_diode.html
Op bovenstaand link is schematisch weergegeven hoe een blocking diode te plaatsen en hoe de bypass diode. Onderstaande link laat een pagina zien (shockwave required) hoe en wanneer de diodes werken:
http://pvcdrom.pveducation.org/MODULE/Bypass.htm
En een tekst over bypass diodes over solar cells in de ruimte. Daarbij zijn kosten natuurlijk irrelevant. Om eerlijk te zijn kan ik er niet echt uithalen wat nu een goede diode zou zijn, maar ik heb het artikel ook niet helemaal doorgelezen:
http://www.emcore.com/assets/photovoltaics/3O_D9_03.pdf
A bypass diode is also called a shunt diode. Hmm, google books:
http://books.google.nl/books?id=U6ZQ3gbD8YUC&pg=PA81&lpg=PA81&dq=bypass+diode&source=bl&ots=bx68Bf0Dhe&sig=h_0cAYY1Cy5ShJAR9FItI6krI1g&hl=nl&ei=wbouSuDSMYXK-Abmu-CICg&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=10#PPA81,M1
Normaal worden er over elke 18 cellen een diode geplaatst. Maar dat is fysiek nogal lastig. Onderstaand schematisch de opbouw van een paneel:
Om een string van 18 cellen te beschermen met een bypass diode heb je behoorlijk overbrugging nodig. Dit is niet echt handig met deze indeling. Als ik een 4 diodes zou willen plaatsen over elk 18 cellen dan krijg ik een enorme hoeveelheid buswires. Een mogelijke oplossing is de volgende:
In bovenstaand schema heb ik 8 groepen van 9 zonnecellen gebruikt. Mijn idee was dat groep 2/3, 4/5, en 6/7 elk door een diode beschermd worden. En dat als een mogelijk oplossing is de Groep1 en Groep 8 door een diode over 32 cellen worden beschermd. Dit laatste is suboptimaal, maar het is in elk geval iets en wanneer er al twee of meer cellen van deze groep (32cells) in de schaduw liggen dan zou (als ik het goed heb begrepen) dit in elk geval al geen hotspots moeten opleveren welke kapot kunnen gaan. Het probleem wat ik heb is met de middelste diode. Deze zou (althans dat was de bedoeling) groep 4/5 moeten beschermen. Maar ik vermoed dat als er een cel in groep 4 of groep 5 uitvalt dan neemt de bypass diode links of rechts onder zit het over. Helaas heb ik niet genoeg kennis van elektronica en het gedrag van cellen om dit te kunnen bepalen.
Na het probleem op een forum te hebben geplaatst maar geen antwoord gekregen te hebben heb ik besloten om met 5 diodes te werken, maar ze met buswire de 9 cellen te laten overbruggen. Ofwel ik ben tot het volgende schema gekomen:
In het schema heb ik tevens aangegeven wat plus en min van de cel is. Nogmaals elk blauw blokje stelt een groep van 9 cellen voor die in serie geschakelde zijn. Deze oplossing gaat wel 1,5 meter buswire kosten.
Also diode heb ik een schottky gevonden. Initieel wilde ik voor de SBR10U45SP5 of SBR1045SP5 van diodes inc gaan vooral op basis van de reclame boodschap die ze hebben rondgestuurd omtrent deze diode. Het allergrootste voordeel van deze diode is dat ie maar 1.2 mm dik is, maar ik heb 3mm ruimte tussen het glas dus hij mag iets dikker zijn. De diode van diodes inc kon ik alleen maar in volumes van 5000 of meer bestellen, dus dat was niet haalbaar. Toen heb ik wat verder gezocht en ben ik bij de ON Semiconductor MBRD1045 diode uitgekomen. Deze is 2.4 mm dik maar heeft iets betere specs. Lagere voltage drop, lagere lekstroom en hogere max. amp. Ook gaat deze diode tot 175 graden dus dat zou geen enkel probleem moeten zijn. Dit is de diode die ik heb besteld en ga gebruiken voor mijn zonnepanelen.