ENERGIA ZE SŁOŃCA

Weźmy przykładową płytkę o wymiarach 10 x 10 cm (100 cm kwadratowych). Słońce dostarcza 10 W energii na taką powierzchnię (oczywiście mówimy o łącznej energii cieplnej i świetlnej w idealnych warunkach, w pobliżu równika).

W polskich warunkach sensowną część tej energii uzyskamy, jeżeli eksperyment przeprowadzimy w środku lata, w południe, przy bezchmurnym niebie i na dodatek ustawiając fotoogniwo prostopadle do Słońca. W innych warunkach (pochmurny dzień, inna pora roku, zły kąt) nie możemy liczyć na pozyskanie znaczącej energii, ale możemy nadal badać, od czego zależy wartość wytwarzanego przez ogniwo napięcia oraz natężenia prądu zwarciowego.

A może w pochmurny dzień użyć lampy? Mocna żarówka LED, to 10 W całkowitej energii elektrycznej, z tego na światło przypada rzędu 2 W, na dodatek światło promieniowane jest we różnych kierunkach, zatem na naszą przykładową płytkę "zgarniemy" kilka procent z 2 W. To bardzo niewiele - miliwaty (ale wciąż wystarczy do mierzenia napięcia miernikiem elektronicznym).

Pamiętajmy też, że

• sprawność pełnosprawnego, nowego ogniwa nie przekracza 20%,
• ogniwo wyciągnięte ze starej chińskiej lampki solarnej, może mieć sprawność np. 1%
• energia zależy od powierzchni płytki (czyli biorąc płytkę 2 x 2 cm zamiast 10 x 10 cm otrzymamy aż 25 razy mniej energii!).

Rada: zrób pomiary światła apką do smartfonu. Nasze oczy łatwo przyzwyczajają się do dużych różnic oświetlenia. To oczywiście bardzo dobrze, ale to nam utrudnia obiektywną ocenę, ile tego światła naprawdę pada na nasze fotoogniwo. Pomóc może prosta apka do smartfonu, np. Light Meter lub Lux Light Meter. Warto poeksperymentować za jej pomocą z różnymi źródłami światła i kątami ustawienia. Autor niniejszego WebQuestu uzyskał np. takie wyniki:

• tuż pod lampą stołową LED: 7 000 Lx
• światło dzienne w pochmurny zimowy dzień: 2 000 Lx
• światło dzienne w słońcu - w bezchmurny zimowy dzień: 55 000 Lx

Widać stąd, że chcąc pozyskać więcej energii (np. do uruchomienia czegoś) musimy zaczekać na piękny słoneczny dzień i wyjść na słońce. W innych warunkach możemy liczyć raczej tylko na wskazania miernika napięcia.

Pojedyncze ogniwo dostarcza napięcia poniżej 1 V, jednak gotowe panele zwykle łączą więcej ogniw w jedno. Żeby wiedzieć, na czym stoimy, zawsze najpierw sprawdźmy napięcie z jasno oświetlonego panelu. Zwykle problemem będzie nie napięcie, a zbyt małe natężenie prądu zwarciowego (czyli mała moc).

• Małe silniczki potrzebują prądu o natężeniu rzędu paruset miliamperów (taki prąd da w pełnym słońcu dopiero dobry panel o wymiarach np. 20 x 10 cm),
• Mniej wymagającym wskaźnikiem energii będzie dioda świecąca LED. Będzie zauważalnie świeciła już poniżej 1 mA, a "wytrzyma" co najmniej kilkadziesiąt mA. Minimalne napięcie, przy którym dioda zaświeci to (zależnie od koloru) 1,5V do 2.5 V. Pamiętajcie, że dioda przewodzi prąd tylko w jedną stronę. Odwrotnie przyłączona nie będzie świeciła.

Zawsze najpierw użyjcie cyfrowego miernika napięcia (jeżeli on nic nie pokaże, to nasze źródło prądu jest zapewne po prostu uszkodzone. Potem miernika natężenia prądu (miliamperomierza). W przypadku niewielkich ogniw można spokojnie mierzyć prąd zwarcia (dopiero duże panele mogłyby przeciążyć miernik). Potem - na tej podstawie - decydujcie, czy jest szansa zasilić jakiś konkretny odbiornik energii.