Solarne oświetlenie LED’owe #projekt

Posted by

W szopie na końcu ogródka niestety nie mam dociągniętego prądu, bo też służy ona głównie jako składzik narzędzi ogrodowych, więc prąd akurat nie jest tam potrzebny. Natomiast przydałoby się jakieś oświetlenie, gdyż czasem zdarza się odkładać/brać narzędzie wieczorem, kiedy już jest ciemno. Celem tego projektu jest wykonanie takiego źródła światła, aby było zasilane energią odnawialną, oraz było wystarczająco jasne, aby sobie nie wybić zębów w nocy.

Miałem na stanie akurat panel solarny kupiony dawno temu na promocji z myślą ze kiedyś się przyda. Jak widać dzisiaj jest własnie ten dzień, kiedy go wykorzystam :). Zacząłem od wykonania testów panelu, ile energii jest on w stanie wytworzyć oraz jak ma się to do warunków pogodowych. Niestety kartkę z notatkami odnośnie tych pomiarów gdzieś zapodziałem, ale pamiętam, że przy maksymalnym naświetleniu napięcie sięgało 21V, a dokładając obciążenie około 0,5-0,8A spadało do 12-13V, więc jakby spojrzeć na dane techniczne z tyłu panela to by się zgadzało.

Zaprojektowałem, na kartce szkic układu bazując na moich wcześniejszych doświadczeniach i potem całość przetestowałem w praktyce, aby mieć pewność, że zadziała. Cały układ oparty jest o magazynowanie energii w akumulatorach 18650. Panel solarny wykonuje dwie rzeczy: ładuje ogniwa oraz w momencie włączenia światła (jeżeli jest wystarczająca wydajność ze słońca) zasila pasek LED. BMS, jaki wybrałem to popularny chiński 3S posiadający to samo wejście do ładowania co oddawania prądu. Jego maksymalna wydajność to ponoć 20A (średnio bym w to wierzył), ale u mnie wystarczy ułamek tego.

Panel fotowoltaiczny nie jest bezpośrednio podpięty do BMS’u tylko poprzez przetwornice Step-up/down, która to wymusza stałe napięcie 12,6V na wyjściu. Ogólnie jak wykonałem ten projekt już to wydaje mi się, że wystarczyłaby zwykła przetwornica step-down, bądź nawet stabilizator, ponieważ kiedy napięcie na panelu spada poniżej 12V to wydajność jest tak mała, że nie ma mowy o żadnym ładowaniu ogniw. Oczywiście poza samą samym stabilizatorem obniżającym napięcie, trzeba byłoby dać diodę, która nie pozwoliłaby na wsteczny prąd. Przetwornice step-down wydaje mi się, że mają już takie zabezpieczenie, ale przed użyciem zawsze warto to sprawdzić, nigdy nie wiadomo jak to z tymi chińskimi układzikami.

Praca

Kiedy cały układ miałem gotowy oraz przetestowany, zabrałem się za jego lutowanie i składanie. Nie było to trudne, gdyż jest to tylko kilka modułów, które należy połączyć ze sobą. Jedynym problemem okazały się koszyki na ogniwa, gdyż te, co miałem były tak słabej jakości, że czasem akumulatorek nie stykał się i układ nie działał jak należy. Po wymianie na lepsze (ostatnie zdjęcie w galerii) wszystko działało pięknie.

Pora zabrać się za sam panel i jego montaż. Nie było to łatwe zadanie, bo chciałem konstrukcje regulowaną, aby po zamocowaniu ustawić panel jak najlepiej w kierunku ruchu słońca. Po kilku próbach, udało mi się z jakiegoś dziwnego elementu (nie mam pojęcia od czego on jest, znalazłem w pudle z metalami) stworzyć regulowany statyw. Sam wieszak pozwala na ruch niestety w jednym kierunku, ale nie miałem pomysłu na nic innego, więc pozostałem przy tym. Jako element zapewniający płynną regulację użyłem śruby rzymskiej.

Na sam koniec zostało całość osadzić w szopie. Panel solarny został przykręcony do ściany gdzie będzie zbierał najwięcej promieni słońca, a układ z akumulatorami schowany został w środku. W przewód pomiędzy panelem a BMS’em wpiąłem jeszcze miernik napięcia oraz prądu pobieranego z ogniwa solarnego. Dzięki czemu mam podgląd na to, jak zachowuje się pobór darmowej energii w różnych porach dnia oraz przy obciążeniu.

Podsumowanie

Projekt jak najbardziej udany, sprzęt działa już kilka miesięcy i bez żadnej usterki. Ogniwa są cały czas naładowane, z tego względu, że światło zapala się sporadycznie. Szczerze myślę, że dałoby się cały ten układ uruchomić na jednym akumulatorku 18650, bo nie wiem, czy zdarzyło mi się zapalić tam światło na dłużej niż kilka minut. Co do efektywności panelu, to w momencie, kiedy promienie słoneczne padają na niego bezpośrednio i napięcie przekracza około 19V, jesteśmy w stanie pobrać z niego ponad 0,5A i pasek LED wtedy zasilany jest w całkowicie z energii słonecznej. Natomiast przy mniejszym napięciu już ten prąd pochodzi częściowo z panelu oraz akumulatora.

Koszt projektu ciężko mi oszacować, bo dosłownie każdy element miałem na stanie i nic nie dokupywałem.

Plany na przyszłość

  1. Wpiąć w układ uC (możne mini stacja pogodowa) w celu monitorowania napięcia oraz tego jak działa panel i jaką osiąga wydajność. Nie jest to potrzebne do działania, ale dla zaspokojenia ciekawości.
print

Leave a Reply

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.