الخلايا يجب أن تلحم مع بعضها كسلسلة، الطرف الموجب من كل خلية متصل مع الطرف السالب للخلية التالية بواسطة سلك مسطح (أشرطة) كما في المخطط. لتحقيق ذلك يجب تزويد الخلايا بأشرطة إن كانت غير مزودة بها، وذلك بلحام شريط من سلك منبسط على الوجه الأمامي للخلية (السالب) ثم على الوجه الخلفي (الموجب).

الأدوات التي سنحتاجها في اللحام

1.     سلك اللحام: اشتر بكرة من سلك لحام (Resin Cored Solder) بأقل قطر ممكن.

2.     الأشرطة أو السلك المنبسط: هو سلك منبسط من النحاس المطلي بالقصدير، وقد تجده بعدة سماكات، ولكنني وجدت الأقل سماكة أسهل في عملية اللحام. تقطع هذه الأشرطة بطول يساوي ضعف عرض الخلية (أو أكبر قليلاً كعامل أمان) لتمكينها من تغطية الناقل الأمامي ثم عبر النواقل الخلفية (سيكون هناك ناقلان على الأقل مباشرة خلف كل ناقل أمامي).

3.     قلم الصمغ المساعد على صهر المعدن Resin Flux Pen: وهو ضروري جداً في عملية اللحام.

4.     قلم اللحام: سخنه إلى درجة 270° مئوية وأعطه مسحة صغيرة على الإسفنجة الرطبة التي تأتي معه (قطعة صغيرة من الإسفنج الطبيعي ترطب بماء الحنفية).

5.     مروحة صغيرة: قد لا يكون البخار الناتج عن عملية اللحام مؤذياً ولكن لتفادي المخاطرة وضعت مروحة صغيرة لإبعاد الأبخرة، استخدمت مروحة بـ 12فولت من الحاسب، ووضعت مفتاح تشغيلها عند قدمي، ويمكن فصلها من المحول.

6.     حافظة لمواد اللحام: لمنع التماس المتكرر مع أسلاك اللحام التي تحوي الرصاص وضعتها في أنبوب بلاستيكي يحافظ على سهولة الاستخدام.

اعتماداً على نوع الخلايا التي ستستخدمها، ونوع اللوحة التي ستبنيها، فإنك إما ستلحم الأشرطة مع الخلية من الأمام أو من الخلف أو من كلا الجهتين.

النواقل الأمامية: توصيل الأشرطة مع الوجه الأمامي للخلية يتطلب العمل الأكبر، وللأسف لا يوجد صورة لهذه الخطوة. ولتلحيم هذه النواقل سخن الكاوية، وضع كمية من الفلكس (من Resin Flux Pen) على طول كل ناقل، ثم سخن الناقل بواسطة الكاوية عن طريق وضع كمية من معدن اللحام على طول الناقل وبشكل مسطح قدر الإمكان.

ضع السلك المنبسط على معدن اللحام وثبته من طرفه بإحكام بواسطة الكاوية. ضع قليلاً من اللحام على السلك المنبسط عند نقطة تلامسه مع الكاوية، وبينما يذوب ما تحت اللحام حرك الكاوية على طول الناقل واضعاً قليلاً من اللحام عليه. وكلما كان الاتصال بين السلك والناقل جيداً كانت النتيجة أفضل.

النواقل الخلفية: نفس الطريقة السابقة:

·        ضع كمية من الفلكس على طول النواقل، ثم سخنها بواسطة الكاوية لثانية أو ثانيتين.

·        ضع كمية من اللحام وابسطه على الناقل بواسطة الكاوية وهو شغال.

·        ضع السلك وثبته على الناقل تماماً كما في النواقل الأمامية.

استخدم المنتجات المصنوعة من التدلار إذا كنت تستطيع تحمل تكلفتها واتبع التعليمات التي تأتي معها، واستخدم أفضل أنواع الزجاج غير العاكس، والمنتج النهائي يمكن أن يثبت على إطار خشبي أو معدني.

إذا قررت استخدام منتجات التدلار فإنه فقط سوف يلزمك أن تبني للوحتك غلافاً أو إطاراً واقياً للماء، بينما توضع الخلايا على اللوح الزجاجي كصفائح (وذلك كما فهمت العملية). وعلى كل حال، فإن هذه المنتجات يأتي معها تعليمات حول استخدامها، فلا تتردد بالاتصال بالبائع إذا كانت التعليمات غير وافية.

إن استخدام التدلار سيرفع درجة لوحتك إلى الاحترافية. إذا كانت ميزانيتك لا تسمح باستخدام التدلار يمكنك البحث في موقع اصنعها أو في موقع www.Instructables.comعن اللوحات الشمسية (solar panel) وسوف يعطيك الكثير من الخيارات الأرخص.

بعض الأمور التي يجب أن تؤخذ بعين الاعتبار:

·       الإخفاق في الاستعداد هو الاستعداد للإخفاق: قد تبدو عبارة مبتذلة ولكنها صحيحة، خصوصاً إذا كنت تستخدم الخشب المدهون أو الخشب المعاكس. الخطأ الكبير الذي ارتكبته أثناء عملي في أولى لوحاتي هو استخدامي للدهان بدون استخدام طبقة الأساس المانعة للتسرب. ليس هذا فقط، بل استخدمت طبقة دهان سفلية سيئة وطبقة علوية أسوأ، وبعد ثلاثة أشهر تلف الدهان وتشقق الخشب. لذلك استخدم أفضل دهان لامع يمكنك تحمل تكلفته وبعدة طبقات، فكل جزء من الحماية تعطيها للوحتك ستطيل من عمرها.

·       إذا قررت استخدام البرسبكس (Perspex)  بدلاً من الزجاج من الأمام، فاجعله قابلاً للفك، فهو يغير لونه مع الزمن وستحتاج لاستبداله، لتثبيت البرسبكس استخدمت الألمنيوم اللامع ذاتي الالتصاق بعرض 75مم، فهو يلتصق بشكل جيد وعرضه مناسب لغلق حواف وأطراف اللوح مانعاً أي تسرب للماء أو الهواء.

يتمدد البرسبكس عن تعرضه للحرارة لذلك وضعت سدادات أو فلين على اللوح لحماية الخلايا من التلامس مع البرسبكس عند تمدده (انظر للصورة التالية).

ملاحظة: البرسبكسPerspex الاسم التجاري لمادة بوليمرية شبيهة بالزجاج، عديمة اللون ذات شفافية عالية جداً، ولها مقاومة عالية للعوامل الجوية والصدمات والخدش، تستخدم كبديل عن الزجاج في كثير من التطبيقات كنوافذ الطائرات.

كما أن البرسبكس يتأثر بشكل سيء بالأبخرة الناتجة عن السليكون لذلك تأكد من أن يكون السيلكون الذي تستخدمه داخل اللوحة جافاً قبل وضع البرسبكس، ففي لوحتي الأولى 70وات كنت مستعجلاً ولم أنتبه لهذا الأمر مما أدى إلى تضرر السطح الداخلي للبرسبكس وانخفاض جودة اللوحة.

في درجات الحرارة العالية تحتاج اللوحة للتهوية، لذلك من المفضل صنع فتحات تهوية كما في الصورة التالية. كما يمكن وضع مروحة صغيرة 12فولت لسحب الهواء الساخن من داخل اللوحة، الكهرباء اللازمة لهذه المروحة تؤخذ من الطاقة المنتجة من اللوحة نفسها. تغطى الفتحة بشبكة،  كلما كانت فتحاتها أكبر كان ذلك أفضل، وتصنع بثقوب بقطر 0.5سم ثم تثبيت عدة طبقات من شبكة بعوض فوقها.

هذه بعض الصور تبين كيفية بنائي للوحة، ولكن يمكن اختيار الطريقة التي تناسبك أكثر حسب المواد التي اخترتها والأدوات التي تملكها.

بعد القيام بلحام الأشرطة مع الخلية قمت بثني الأشرطة بواسطة مسطرة بلاستيكية لتسهيل وصلها مع الخلية اللاحقة ولإدخالها إلى اللوح.

بعد ذلك قم بتحديد مكان الثقوب بحسب قياس الخلايا ثم قم بالتثقيب.

عند إدخال الأشرطة في الثقوب وتوصيل الخلايا مع بعضها كسلسة كما تم الشرح في الخطوة 5تأكد من تحديد أي الأقطاب هو الموجب وأيها هو السالب.

أثناء العمل قد يصبح التوصيل معقداً لذلك استخدم المشابك لتسهيله.

استخدمت أسلاك النحاس في التوصيل بسبب خصائصها الجيدة في التوصيل وسهولة الهمل بها. هكذا يبدو شكل اللوحة بعد تثبيت الخلايا وتوصيلها، يتم بعد ذلك تثبيت البرسبكس بالبراغي ووضع إطار الألمنيوم.

وفي هذه الصورة يظهر الغطاء الخلفي للوحة.

الآن وبعد أن تم بناء اللوحة واختبارها يجب علينا أن نجمع الطاقة الكهربائية التي تنتجها هذه اللوحات.

المتحكم الشمسي: المتحكم هو عقل النظام، فاللوحة تشحن البطاريات عن طريقه، وهو يتحكم بمقدار الطاقة الكهربائية التي تذهب إلى البطاريات منعاً لتعطلها، كما يزود تجهيزاتك بالكهرباء.

في لوحتي استخدمت متحكماً وتجهيزات بـ 12فولت، ومع ذلك فإن لوحة الـ 12فولت يمكنها تشغيل أنظمة 12، 24، 36، 48فولت، لذلك اختر الجهد الكهربائي الذي يتوافق مع تجهيزاتك. يجب أن يكون المتحكم قادراً على التعامل مع خرج التيار (الأمبير) من اللوحة مع الأخذ بعين الاعتبار إمكانية إضافة لوحات أخرى مع الزمن.

بطاريات التخزين: بدأت ببطارية 12فولت 85أمبير ساعة ذات دورة عميقة، وأضفت خمسة أخرى حسب ما سمحت الميزانية، ووصلتها على التفرع (الموجب مع الموجب، والسالب مع السالب) مما أمن لي نظام تخزين كهربائي بـ510أمبير ساعي يتم شحنه بـ 210واط من اللوحة.

ثم اشتريت 6بطاريات 2فولت 225أمبير ساعي ووصلتها على التسلسل (الموجب مع السالب) ليصبح عندي 12فولت، هذه البطاريات هي بالأساس لوحدة عدم انقطاع الكهرباء UPSخاصة بمنظومة اتصالات، وهي بطاريات لديها نقطة إقلاع جيدة ورخيصة (أو يجب أن تكون كذلك)، وما زال لديها بضعة سنوات من العمل إذا تم الاعتناء بها بشكل جيد. إلا أن البطاريات التي اشتريتها كان لديها بعض الكبرتة على شفراتها زالت بعد عدة أيام من الشحن من اللوحة الشمسية. لشحن مجموعة البطاريات هذه صنعت لوحة أخرى 90واط واشتريت متحكماً آخر لها، وأصبح لدي الآن وحدة احتياطية للتزويد بالطاقة لتجهيزاتي ذات الـ 12فولت.

ملاحظة: تنتج الكبرتة عادة عندما تترك البطاريات لفترة طويلة بدون شحن وهذه المشكلة يمكن عكسها (عادة وليس دائماً).

أسلاك التوصيل: لا تستخدم أسلاكاً رفيعة في التوصيل (بالرغم من الجهد الكهربائي 12فولت فقط)، وذلك لأن الضياعات في الأسلاك ذوات طول أكبر من 1متر قد تسبب ازدياد درجة الحرارة وبالتالي قد تؤدي إلى حرائق.

استخدمت في توصيل اللوحة مع النظام سلكاً بقطر 2.5مم من حاسب قديم. ولوصل التجهيزات مع خرج المتحكم استخدمت سلكاً ثخيناً خاصاً بمكبر الصوت (subwoofer) في السيارة (وصلت السلك من آخره بقطعة صغيرة من سلك 2.5مم باللحام وذلك لوصله مع المتحكم).

عندما تتوجه لوحتك دائماً مباشرة نحو الشمس فإنها سوف تقدم (من 30 – 60 %) كهرباءً  أكثر مما لو وجهت باتجاه ثابت، لتحقيق ذلك يجب أن تشتري أو تصنع (مقتفي للشمس) وتركب لوحتك عليه، ولديك خياران لذلك:

1- يمكن استخدام مقتف ذو محور ثنائي وسوف يقوم باللحاق بالشمس من الشرق إلى الغرب، وعند الغياب فإنه يعود ليواجه الشرق بانتظار بزوغ الشمس، كما أنه يضبط زاوية الشمال والجنوب (في نصف الكرة الأرضية الجنوبي) ليوافق التغيرات الفصلية. تجد في موقع اصنعها كيف يمكنك صنع مقتفي مسار الشمس.

2- الاختيار الثاني (وهذا اختياري) أن تبني مقتفي للشمس بمحور واحد يمكنك من تعديل زاوية الشمال والجنوب يدوياً. وحدة الحساس الضوئي مؤلفة من صمامين ضوئيين حمراوين لتحديد موضع الشمس، ولقد اشتريته من أحد المواقع على الانترنت :

http://campatracka.com/index.html.

لاختبار المحرك والحساس قبل التورط في لوح مكلف شغلتهما على لوحي المصنوع يدويا ذي الـ 90وات، وعند نجاح التجربة صنعت وحدة تقفي أكبر للألواح 2×70وات و الـ 90وات.

جعلت المقتفي قابلاً للفك لتسهيل نقله، ولكن إذا كنت تفضله ثابتاً يمكنك التغيير قليلاً في التصميم. وعلى كل حال، فإن طريقة بناء المقتفي يعتمد على المواد التي تتوفر لديك، أما الطريقة التي سأشرحها فهي ليست إلا مثالا عن ما يمكنك فعله.

المواد

1.     بوابة مزرعة (يمكن صناعتها محلياً- انظر الشكل)  بطول 10قدم (حوالي 3متر).

2.     أنبوب مغلفن قطر 1إنش وطول 12قدم (حوالي 3.6متر).

3.     أنبوب مغلفن قطر 2إنش وطول 10قدم (حوالي 3متر).

4.     وتدي سياج بشكل نجمي وطول 6قدم (1.8متر)، ويمكن استبدالهما بأنبوبين مغلفنين ثقيلين 2إنش.

5.     زاوية رف كتب معدنية مقوسة لتثبيت ذراع المشغل.

6.     مجموعة من البراغي والصواميل والعزقات اختر قياسها وعددها بعد أن تضع التصميم حسب المواد التي تستخدمها وبعد اختيار المشغل ومعرفة قياس مكبسه.

ملاحظة: اختيار القياسات والأطوال خاضع لقياس اللوح الشمسي الذي صنعته ولحامل المقتفي الشمسي (بوابة المزرعة في حالة مؤلف المقال) الذي تجده.

الطريقة:

·       إلحم الأنبوب 2إنش مع البوابة (ليس من جهة الشبك).

·       إذا كنت تريد أن تبني المقتفي بدون ضبط حسب الفصل، فقم بتثبيت الوتدين في الأرض شاقولياً بمسافة كافية، ثم ضع الأنبوب 1إنش ضمن الأنبوب 2إنش (عند الحاجة ضع قطعة من أنبوب 2إنش Spacer  لمنع البوابة من لمس الوتد)، ثم ثبت الأنبوب 1إنش مع الوتدين بالتثقيب والبراغي (كما يظهر بالشكل السابق).

·       أما إذا كنت تريد ضبط المقتفي حسب الفصل فيجب أن يدخل أحد الوتدين بشكل مائل ضمن الأرض كما في الشكل، بحيث يمكن تثبيت الأنبوب 1إنش بالبراغي بثلاث وضعيات مختلفة حسب الفصل.

يمكنك ضبط زاوية الميل للوتد عن طريق تثبيت طرف الأنبوب 1إنش بالوتد الشاقولي بشكل فضفاض وترك الطرف الآخر على الأرض (وضعية الشتاء)، ثم وضع علامة على الأنبوب والوتد المائل في مكان التقائهما، بعد ذلك ارفع الأنبوب 1إنش لمنتصف المسافة (وضعية الربيع والخريف) وضع علامة، وأخيراً ارفع الأنبوب 1إنش ليصبح أفقياً ووضع علامة.

بعد ذلك قم بتثقيب الوتد والأنبوب في مكان العلامات ليصبح بإمكانك تثبيت الأنبوب مع الوتد في الوضعيات المختلفة بواسطة براغي وعزقات.

عند ذلك يمكن تثبيت الوتد المائل في الأرض بنفس الميل، مع ملاحظة أنه يجب وضع ضابط مسافة (Spacer) كما في الشكل لمنع البوابة من التلامس مع الوتد المائل عند دورانها، كما يجب صنع حفرة للسماح للبوابة بالدوران عند أخفض وضعية (الشتاء).

يوضع الأنبوب 1إنش ضمن الأنبوب 2إنش والذي ثبتنا عليه البوابة وبذلك يمكن للمشغل تدوير البوابة حول محور الأنبوبين.

وصل المشغل مع البوابة يتم عن طريق الزاوية الموضحة في الصورة الثانية لهذا القسم من المقال. تثنى الزاوية عند مكان التقائها بذراع المشغل لتسمح بالاتصال الصحيح.

المسافات Xو Yالتي تظهر في المخطط خاضعة للتجريب والخطأ، ويجب ضبطها بحيث تسمح للمشغل بتدوير البوابة لتواجه الشمس من الشروق إلى الغروب.

أما وحدة الحساس الضوئي فقد وضعتها في علبة بلاستيكية شفافة لحمايتها من العوامل الجوية وثبتّها بالبوابة في مكانها الصحيح، مع الأخذ بعين الاعتبار وجود فتحات في أسفل العلبة لخروج الأسلاك.

الطاقة اللازمة للحساس يمكن الحصول عليها من بطارية سيارة 12فولت تشحن من لوحة شمسية خاصة بها أو من اللوح الشمسي نفسه.

أو يمكنك الاستفادة من الكهرباء التي تولدها اللوحة في تغذية الحساس بشكل مباشر.

عند الانتهاء قمت بتدعيم اللوح بأسلاك وأوتاد إضافية كما في المخطط.

يمكنك دائماً إضافة بعض اللمسات أو تغيير ما تراه مناسباً، فمع مرور الوقت واكتساب الخبرة تستطيع التعديل على اللوح، ففي الصورة مثال على ما يمكنك فعله، يمكنك استبدال البراغي لتثبيت الوتد مع الأنبوب بحبل وبرغي وإنشاء ثقوب متعددة لضبط اللوح حسب الفصل، وبذلك يمكن زيادة احتمالات الضبط.

أن تنتج ولو جزءاً بسيطاً من الطاقة الكهربائية التي تستهلكها في بيتك عن طريق الألواح الشمسية المصنوعة بيدك له بعض الفوائد:

·       زيادة الوعي في العائلة حول استهلاك الطاقة الكهربائية، فأشياء بسيطة كاستبدال المصابيح الكهربائية العادية بمصابيح التوفير ذات الكفاءة العالية، وإطفاء الأنوار عند مغادرة الغرف، إطفاء الأجهزة الكهربائية كالتلفزيون والكمبيوتر عند عدم الحاجة إليها، بالإضافة إلى تشغيل مكيف الهواء بالطاقة الشمسية، كل هذا سيشكل فارقاً.

·       تخفيض فاتورة الكهرباء: فعلى مدى السنتين السابقتين انخفضت فاتورة الكهرباء الخاصة بي بأكثر من 25 %  مقارنة بالسنة التي تسبقهما.

·       التوفير في استهلاك الطاقة الكهربائية يؤدي إلى تخفيض انبعاثات الكربون الناتجة عن عمليات توليد الطاقة الكهربائية التقليدية وبالتالي المحافظة على البيئة.

لا تُخدع بالإعلانات التي تقول أنه بإمكانك توفير 95 % من الطاقة التي تلزمك في منزلك بواسطة لوح شمسي أو اثنين، فهذا ببساطة غير صحيح.

لوح شمسي 1000واط مربوط مع الشبكة سيوفر 25 % من الطاقة التي ستحتاجها ويمكن تحسين هذه النسبة (وحتى مضاعفتها) باستخدام مقتفي شمسي، واعتماداً على ذلك فالإمكان تأمين احتياجاتك من الكهرباء بصنع لوح شمسي 2000واط مع مقتفي شمسي وربط مع الشبكة العامة.

لكل من الطريقتين محاسن ومساوئ:

·        الربط مع الشبكة يعني وصل النظام الشمسي مع الشبكة العامة للكهرباء وبذلك أعطي الفائض من اللوح إلى الشبكة أثناء النهار واسترده خلال الليل حين يكون إنتاج الطاقة من اللوح متوقفاً، يتم ذلك باستخدام العاكس (inverter). باستخدام هذه الطريقة يتم الاستغناء عن وحدات التخزين (البطاريات) وتوفير ثمنها. إلا أن هذه الطريقة تحتاج إلى ترخيص وإلى فني مرخص لوصل اللوح مع الشبكة، كما أن الكهرباء ستنقطع عند انقطاع المصدر (شركة الكهرباء).

·        الحل في هذه الحالة هو النظام المختلط (الوصل مع الشبكة مع استخدام البطاريات)، أي أن البطاريات ستزود الشبكة بالطاقة عندما يكون شحنها كاملاً وسيتم شحنها من الشبكة عندما يكون اللوح غير قادراً على شحنها ليلاً، إلا أن هذا يحتاج أيضاً إلى خبرة في التوصيل وسيزيد التكلفة.