OCOY太陽能計劃第一期簡介 之4

太陽能計劃到了連電器及佈線都做好的第二階段，已接近尾聲了。還差什麼呢？大概是一些優化的工作，即第一期第三個階段的工作。

重看上一階段的工作，發覺在氣器的分組裡，有一組是自動開關的電器，還沒有真的處理過，設計這個光暗開關，當天黑時自動供電，即所謂dark-switched output，是優化工程的主要工作方向：

怎樣可以利用光暗來開關呢？要了解這點，可以由以往的高中物理課中的電子學找到答案，當然，如果你曾經是電子迷，這點肯定難不到你了。傳統上，電子開關是用三極管transistor來達成，當然，根本是三極管，但發展出來可以有無窮的變化，我只用最基本的設計便算了。

所謂三極管，是由 base (b), collector (c) 及 emitter (e)三極組成的一種電子元件，無論是PNP或NPN形式的三極管，其共通特點都是由流經base腳的電流I_b去控制流經collector的電流 I_c。不同的三極管這兩個電流的關係由不同的放大系數關連，一般大約是100倍，所以，三極管是一種由電流而非電壓控制的元件。不過要留意I_c不能無限地增大，也必須有外部電源提供電壓而符合歐姆定律，所以，當I_b稍為增大，I_c便達到上限，成為飽和狀態。這有點像一個開關，I_b細小時，三極管截止，反之則導通。

配合光敏電阻﹝light dependent resistor﹞及繼電器﹝relay﹞，便可以組成一個光開關電路。下圖中x點的電壓隨外間的光暗改變，當外部光明時，LDR的電阻變低，x點電壓降低，Ib細小，Tr截止，無電流經過繼電器，開關不接通。當外部變暗時，LDR的電阻變大，Tr導通，關關接通。

具體的線路如下：

加了這個部分，第一期的工程便全部完成。可以進行測試和試用了。

OCOY太陽能計劃第一期簡介 之3

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太陽能三寶安裝好後，該是時候考慮應用電器的架設了。首先，我把要用的電器分成三類，第一類是1天24小時均需要供電的，我稱做unswitched供電系統，第二類是手動控掣是否供電的部份，我叫這是switched，最後一種是自動感應開關，我選擇了裝置入黑自動開關的燈光系統，這是我稱做dark-switched部份。怎樣可以由一個loading負載輸出組成三個不同的輸出呢，那比較簡單，就是如下圖所示便可以了：

接線方面，電線可以選用紅黑線，因為直流電有正負極之分，用紅黑線可以保証不會接錯線，視乎你的系統供電量如何，電線的粗糼要配合。在電學中可以知到損耗在電線上的功率是I²r，其中I是電流，r是電線電阻。我的系統中I不大於1A，所以損耗不會太大，我只用普通粗幼的電線。

接線頭connector我選用跟家中交流電不同的接頭，以免錯用。以下是我的部份選擇：

左面的是RCA接線頭，一般用在音響系統的訊線上，我因為在其他project中也用了這些RCA頭，所以今次也選用了﹝其中一個最大原因是家中存有大量RCA接頭的接線，不要浪費他們﹞，左中的是裸線接線頭，今次我也選用了作為第二個接線標準，那是因為有時不用頻密接駁時，這個接法最安全；右二是低壓直流電開關，中有LED顯示，可以按排為有電供應時亮著或接通後亮著，是十分好用的安排﹝見下圖﹞，右是12V指示燈，為方便顯示有供電與否而用；中間是另一種直流電低壓開關。

由於我的測試裝置均在戶外，所以我用比較簡單的方法佈線：

LED燈用熱熔膠固定在木條上以便安裝

有關木條亦只是用熱熔膠固定在牆上

至於電線方面，也是用熱熔膠固定在牆上

而電線方面，要預留以後會有更改時仍有電線可用，所以在適當的地方預留電線，具體做法如下圖所示：

個別燈光再接上開關等，佈線便算完成：

最後，把電線接上由controller分出的distributor上，便可以供電，完成第一期第二階段的工程。

OCOY太陽能計劃第一期簡介 之2

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上一篇講了背景的觀念，如果購齊了太陽能發電三寶：即光電板、控制器及儲電池後，要怎樣開始呢？我的做法是先不要架設光電板，反而是把三件組件的電氣接駁連好，試驗是否操作正常。最簡單的線路如下：

其中controller有三組接線位，一組接收由光電板輸出的電源，這個電源並不穩定，經controller處理後，當電力充足時，送到第二組儲電池的接腳去，給儲電池充電。而負載則接到第三組接腳去，由controller決定使用儲電池的電能或是直接取用光電板的電能。所以，只要接駁時留意正負極的分別，只是接上三組線的簡單工序而已。我持定購買了紅黑線給接駁用，為免混淆了正負極。

其中loading可以選用LED燈，因為其他電器用電量都較多，一小塊光電板根本不足以供應電量。下圖是我測試用的LED燈，一公尺長的燈有60棵LED在內，售價約60元，每三棵一組，可以隨意切下使用，這裡所顯示的約有25cm，共15棵LED在內。

為方便測試，最好有一個萬用電錶，不過，若果沒有也不是大問題，憑LED燈的亮著與否已經可以知道有沒有電供應了，下圖是我的萬用電錶：

測試的方法如下：

1. 先把線路完整接駁，光電板放在陽光下，用電錶量度其輸出，以12V的光電板計，在陽光普照的環境中，可以有接近18V的輸出，這時，controller中應有指示接收到陽光的電能，在充電中，而同時loading的LED燈發亮。
2. 拆除光電板的輸入，單靠儲電池供電，controller中loading的燈應亮著，而LED燈應仍在發光。
3. 接回光電板但拆除儲電池的接線，LED燈應仍在發光。

如果測試都通過了，可以進行實際的架設工作，若果未能通過，由頭檢查接線一次，由於線路簡單，出錯的機會不大。若仍不能操作，可以獨立測試個別組件，如用電錶量度光電板的輸出，若正常，用作電源直接接駁LED以確定LED可以運作，再用電錶量度儲電池的電壓，一般購入時已有一定電量，再直接點亮LED以確定可以運作。若這三者均可以正常操作，但電路仍有問題，則出問題的應是controller了，由於是電子產品，我們沒有修理的常識，要到零售商更換了。

具體的架設，光電板的位置要望天，儘量接收最多的陽光，香港的緯度不太大，可以不用跟隨太陽移動。我用棄置了的天線架給光電板豎立在花園的圍牆上，如下圖所示：

controller我則放在太陽傘下，以防下雨時弄濕。

儲電池也是在太陽傘下。

接駁的方法可以看到十分臨時的做法：

由於我不想長時間亮著15棵LED燈，所以特別做了6棵放在這個St. Francis Prayer的仿石裝飾裡，讓太陽燃亮我們要作天主和平工具的心。下面是在日間的效果，那人像發黃的部份是LED燈光的效果

上面是我具體的架設了的太陽能供電測試組件，第一期第一階段亦完成。雖然是很基本的，但已經可以應用在日常生活了。

OCOY太陽能計劃第一期簡介 之1

今年的夏天特別的熱，陽光普照的日子十分多，忽然想起自己有太陽能發電的想法太久了，只是懶於實行，一年之計在於春，都到了夏天，真的要事不宜遲，快快實行吧。

這個OCOY太陽能計劃分作兩期，具體如下：
第一期：具體的硬件架訯

• 第一階段：太陽能板、控制器及儲電池的硬體架設
• 第二階段：應用電器架設及佈線
• 第三階段：優化

第二期：長期運作及數據收集

• 第一階段：收集數據評估現有設置的效能
• 第二階段：改進第一期架設至具實際效益
• 第三階段：對改進架設之效能評估

首先，談一下太陽能的應用。

具體來說，我們日常生活的能量，均是來自太陽，所以無論我們用的是石油、煤炭或什麼風能潮汐能等，最終來源均是太陽。不過，陝義上來說，太陽能是指直接使用太陽能量的設置，可以是利用太陽的熱能如太陽能熱水器或焗爐等，也可以是利用太陽能發電的做法。當然，現代人的生活離不開電器，所以太陽能發電具有不可抗拒的吸引力。

在Facebook上我寫過了一篇『上天的應許』，簡述了我個人對太陽能的看法，簡單的說，太陽是地球的唯一能源供應者，利用一個叫太陽能常數Solar Constant的數字，我們可以計算到其實上天應許了我們能量消耗的功率，如果我們出超了，那是因為我們的祖先並未用盡了上天應許了的數字令我們可以出超。當中的計算應是見仁見智的，不過無論我作了最壞的打算還是給了最優惠的看待，我們的生活還是超越了上天的應許。有興趣的不妨去這裡一看：上天的應許

話說回來，第一期第一階段要添置的東西並不多，大家有興趣的也容易開始。先說太陽能板：目前的太陽光電板相對價錢十分之低，一般分單晶及多晶兩種﹝還有另一種非結晶式的比較昂貴﹞，單晶效能較高但略貴，光電轉換的效能只有不高於15%，物理層面，板面可以是使用玻璃面或環氧樹脂，前者略貴但可用上十多年，後者平宜點不過夀命就只有三數年。目前在鴨寮街有店舖以專門店形式出售太陽能光電轉換裝置，一塊大陸雜廠12V 10W的太陽能光電板約以低於300元出售，10W可以做什麼呢？一個慳電膽約在20W以下，10W又可供數十粒LED發光。

由於太陽每天只有數小時至十多小時可以供光電板轉能，太陽能供電系統中要加上儲能裝置，可以直接用體積及重量都較大的鉛酸儲電池，這類儲電池的容量較大且夀命亦長，故早用在汽車上。不過留意不要用汽車用的那款，汽車用的屬於要放大電流的淺層設計，夀命較短。相信一般在電氣店出售的都是合用的深層設計。購買時要考慮兩個數字，即電池的電壓及容量。電壓當然是配合光電板的輸出﹝目前以12V供應最普遍，實質每一個光伏特cell只有約0.5V的電壓﹞，容量方面剘以Ah﹝安培 - 小時﹞標示，以12V, 10W太陽能板計，最高電流不足1A，若每天太陽可以供應8小時的充足陽光，一整天只可以有不足8Ah的供應，故此想儲電池在best case中每天都能充滿電供晚上使用，儲電池可選擇7Ah的容量，再大的話每天都不能充滿﹝以每晚均用完儲備而言﹞，再小，則浪費了太陽的供應。

光電板與儲電池之間還需要有一個具智慧的控制，在供應充裕時充電及讓電器直接用光電板的電，在陰天或晚上時可以取用儲電池的電供電。這樣的一個東西叫做控制器controller，也是在那類專門店有售，有平有貴，平者在200多元左右，貴者可以上千元，分別當然在於控制的精確度和取用電流的大小，以一個初步的架設來說，一個最平宜的已經合用。

上面的基本硬件，只供應低壓的直流電，未能配合家中的交流電供電，若要讓家庭電器直接可用，還需要加上convertor升壓及改為交流電，在我的基本架設中，這項略過了，畢道只有10W的供電，除了照明之外，想不到還有那些地方可用。

下面是三樣基本組件的照片：

也許看到這個介紹，你也會有興趣DIY自己的太陽能供電系統，不錯，技術上而言並不困難，就算你沒有電子線路的基礎也不難，而且，相信12V直流電也不需要電工牌去架設，不過，有兩點還是要考慮的。

1. 正如所有電子設備一樣，核心器件的價值也許不高，但配合的組件如機殼按鈕等等，通常是數倍的價值。這三件器件我只花了少於600元，但整個計劃用了接近2000元。並且，由於架設時多在沒有供電的地於，我也順便upgrade了我的銲接器材和熱熔膠器材為氣體燃燒，單單兩件器材，已接近千元。
2. 花了一筆錢，換來的太陽能發電能省多少錢呢？這問題很易回答，目前香港的電費水平約1元1度電，一度電是1kWh，即1千瓦電器使用1小時的電量。用一個10W的光電板，每日可發電10小時的話，10日才供應1度電，即10日可收回1元。單以基本組件計，600元要使用6000日才可以回本，即約用16年才能回本，所以不要以為在金錢上來說，太陽能發電是一個省錢的設計。

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