Solární článek BC809

Při prolistovávání katalogu firmy GM Electronic v roce 1999 objevil jsem, že inzerují malý solární článek typu BC809 se strohým údajem 3V/80mA. 1  Uvedená prodejní cena 230 CZK je sice dost, ale zvědavost byla větší. I zakoupil jsem a vyzkoušel. Tedy první myšlenka byla „co to dá“; jako zdroj samozřejmě. Jestli vůbec energie vyrobená tímto ekologickým zdrojem bude dostatečná konat nějakou užitečnou práci.

Fotografie solárního
článku BC809.

Solární článek BC809 je prodáván zabalen v plastovém sáčku a v papírové krabičce nadepsané „SOLAR PANEL“. Vlastní panýlek je z černého plastu, má rozměry přibližně 9,5 cm × 6,5 cm a je opatřen výklopnou opěrkou. Vývod tvoří dvoužilový kabel zakončený dvěma krokodýlky a souosým konektorem „napájecí jack“ s záporným pólem uvnitř. Takže přistoupil jsem k experimentu bleskovému a majíce k dispozici kapesní rozhlasový přijímač s napájecím napětím dvou tužkových suchých článků, připojil jsem jej jako spotřebič. A skutečně TO fungovalo a rádio hrálo. První nadšení, že TO funguje trochu překryl praktický nedostatek — zastíní-li mrak Slunce, tak se nehraje.

Obrázek s grafem zatěžovací charakteristika
solárního článku typ BC809 3V/80mA. Pro další úvahy co s tím „krámem za hrozný peníze“, bylo třeba mít objektivních informací. A tyto lze získat pouze měřením. Jako první byla tedy změřena zatěžovací charakteristika solárního článku. Měření bylo provedeno za slunného jasného letního dne. Při přímém plném osvětlení Sluncem, kdy solární článek byl orientován kolmo ke Slunci byla sejmuta první charakteristika. Pro porovnání bylo měření opakováno i při umělém osvětlení solárního článku žárovkou 220V/40W ze stolní lampy. Vzdálenost žárovky od solárního článku byla přibližně 10 cm. Získaná data jsou představena v grafu na vedlejším obrázku.

Obrázek se schématem zapojení při měření V-A
charakteristiky solárního článku.

Zapojení obvodu, ve kterém byla zatěžovací charakteristika měřena je na schématu na dalším obrázku. Potenciometry jsou drátové a se svým dovoleným zatížením 2 W jsou pro toto použití předimenzovány. Ve funkci ampérmetru posloužil ručkový univerzální měřící přístroj z bývalého SSSR typ Ц4323М1 přepnutý na rozsah 50 mA (Ri = 20 Ω) nebo na rozsah 500 mA (Ri = 2 Ω) a jako voltmetr byl použit digitální multimetr výrobce MESIT typ VDM-1 přepnutý na rozsah 20 V (Ri = 10 MΩ). V průběhu měření bylo kontrolováno, zda se podstatně nemění osvětlení solárního článku.

V katalogu [1] lze u předmětného solárního článku nalézt jediný údaj a to 3V/100mA. Na krabičce v níž je solární článek prodáván je údaj 3V/80mA. Při pohledu na graf z změřených charakteristik vidíme, že údaj prodejce (100 mA) je nadsazen a údaj výrobce (80 mA) je zřejmě zkratový proud do zátěže o odporu 0 Ω. Z výsledků měření vyplývá, že pro přímé osvětlení Sluncem je jmenovité napětí 3 V při proudu do 50 mA, kdy článek dodává do zátěže maximální výkon 150 mW. Tvar zatěžovací charakteristiky bych popsal slovy „napěťový zdroj s proudovým omezením“.

Odhaduji, že uvedený solární článek je nejlépe použít k přímému dobíjení dvou sériově zapojených NiCd akumulátorů s kapacitou nejméně 200 mAh. Tento náboj dodá solární článek za čtyři hodiny plného osvětlení, což by mohl stihnout za jeden dobře slunečný den. Ale možná je tento odhad nadsazený. A při spotřebě proudu napájeného zařízení menší než 200 mAh : 24 hod = 8,3 mA mohou akumulátory vydržet dodávat energii do dalšího dne. Tedy 8 mA opravdu není moc, a není zde ani rezerva pro dny kdy je zataženo, ale jistě je nějaká aplikace, které i toto postačí. Další možnost použití je přímé napájení spotřebičů se jmenovitým napětím 3 V a spotřebou proudu do 50 mA. Samozřejmě jen takových, které se „neresetují“, když Slunce jest mrakem zastíněno. A vyzkoušeno je napájení malého rozhlasového přijímače.

Uvažujeme účinnost přeměny světla Slunce na elektřinu naším panelem: podle článku [2] je standardní osvětlení Sluncem 1 kW/m². Náš panel o ploše přibližně 61 cm² tak zachytí asi 6,1 W světelné energie, kterou přemění na elektřinu a do zátěže dodá 150 mW, což dává celkovou účinnost η = 0,15 : 6,1 × 100 = 2,5 %. Pro zajímavost, u uspořádání zásuvka-žárovka-solární článek-zátěž vychází celková účinnost na pouhých η = 30 mW : 40 W × 100 = 0,075 %!

V publikaci [3], v kapitole 5. Solární technika, je diskutováno o zatěžovací charakteristice solárního článku, o jejím měření a také o tom, které spotřebiče mají charakteristiku vhodnou pro spolupráci se solárním článkem.

Literatura

[1] Součástky pro elektroniku 1999; katalog firmy GM electronic spol. s r.o. .
[2] ing. Radim Bařinka, ENERGIE SLUNCE - VÝROBA ELEKTŘINY ; Internet http://www.ekowatt.cz/library/infolisty/infolisty1999/slunce_elektrina.php3, http://www.ekowatt.cz/cz/informace/obnovitelne-zdroje-energie/energie-slunce---vyroba-elektriny.
[3] Adrian Schommers, Elektronika tajemství zbavená Kniha 4: Pokusy s optoelektronikou; kniha nakladatelství HEL, Ostrava-Plesná 2002, ISBN 80-86167-04-6

 1  Nedávno (2008-10-01) jsem při procházení stránek e-shopu firmy CONRAD narazil na Zapouzdřený solární minipanel obj. č.: 194760, za cenu 225 CZK, který se mi jeví velmi podobným až shodným s diskutovaným solárním článkem. Cena téhož dnes, 2011-04-17 je 269 CZK. Sledování pokračuje: 2014-10-06, Zapouzdřený solární minipanel Obj.č.: 194760, cena 289 CZK po slevě.