Solenergi betragtes som en ægte vedvarende og miljøvenlig form for energiressource, der er tilgængelig på Jorden. I dag får folk det meste ud af denne ressource, som er særlig vigtig i fjerntliggende områder, hvor elektrisk transmission er begrænset. Den er især velegnet til områder med langvarig soleksponering i dagtimerne, da den kan reducere elregningen betydeligt.
Vi viser dig, hvordan du bygger et gør-det-selv-system til opladning af USB-drevne DC elektroniske enheder ved hjælp af solenergi. Vi sigter efter at forklare og demonstrere konceptet ved hjælp af minimale komponenter og et enkelt design.
Indholdsfortegnelse
Forståelse af solenergi
Solenergi er omdannelsen af energi fra sollys til en brugbar og effektiv energikilde. Solpaneler og generatorer bruges til at omdanne lysenergi til elektrisk energi. Solpaneler varierer i størrelse, lige fra et par kvadratcentimeter til store, der bruges på hustage. Du kan også forbinde større paneler på tværs af store felter for at generere elektrisk energi til brug i kommerciel skala.
Der er flere måder at udnytte solenergi på. Det mest almindelige er et solcelleanlæg (PV), der omdanner solens stråler til elektrisk strøm. Udover at bruge et fotovoltaisk system til at generere elektrisk strøm, bruger folk også solvarmeenergi eller koncentrerer solenergi til at opvarme indendørs rum eller væsker. Du kan også installere solvarmeanlæg.
Valg af de rigtige komponenter
Vores hovedmål er at bruge solenergi fra sollys for at opnå den strøm, der kræves for at oplade USB-drevne enheder. Du skal også bruge et batteri til at opbevare opladningen i tilfælde af dårligt vejr og under solnedgang. Derudover sikrer batteriet en kontinuerlig forsyning af den specifikke strøm, der kræves til opladning af elektroniske enheder.
Til dette DIY-projekt skal du bruge følgende komponenter:
- Solpanel: Til generering af jævnstrøm ved udsættelse for sollys. Vælg den passende størrelse panel i henhold til belastningskravet. Vi bruger 150W solpaneler – med denne kapacitet kan vi betjene selv DC-pærer og DC-ventilatorer.
- Batteri: Til opbevaring af opladning. Brug et batteri af passende størrelse baseret på belastningskravet.
- Solar charge controller: Til at regulere strømmen og forhindre batteriet i at overoplade og elektrisk overbelastning. Vælg en solcelleladeregulator med en passende strømstyrke og USB-interface.
- Ledninger: Til tilslutning.
- USB-enhed: Til test, såsom en mobiltelefon eller tablet.
Trin 1: Blokdiagram
Følgende diagram viser den montering, der kræves for at opnå, kontrollere og effektivt udnytte den strøm, der produceres af solpaneler.
Tilslut alle enheder – såsom generationsenheden (solpanel), lagerenheden (batteri) og belastningen – til solar charge controller. Denne controller vil overvåge indstrømningsstrømmen, udgangsbelastningsstrømmen og ladespændingen.
Trin 2: Tilslut solpanelet
Vi bruger solpaneler (150W) i en parallel konfiguration for at øge batteriets ladestrøm. Du kan bruge færre eller flere paneler og strømkapacitet i henhold til belastningskrav. For den parallelle kombination skal du forbinde de positive terminaler på alle solpanelerne sammen gennem en ledning og gøre det samme for de negative terminaler på alle panelerne. Dæk derefter leddene af positive og negative ledninger individuelt med isolerende tape.
Trin 3: Tilslut opladningscontrolleren
Tilslut panelets positive ledning til laderegulatorens positive terminal og den negative ledning til laderegulatorens negative terminal. Vores solar charge controller har en USB Type-A port på den. Laderegulatoren har en intern spændingsregulator, som konverterer 12V DC til 5V DC, hvilket gør den i stand til at oplade USB-drevne enheder. I USB-moduler bruges ben 1 og 4 generelt som henholdsvis 5V DC og jord. Ved at bruge denne USB-port kan du oplade elektroniske enheder med USB-grænseflader såsom mobiltelefoner, tablets og smartwatches.
Solar laderegulatoren forhindrer overopladning/overspænding, som ellers kunne få batteriet til at varme op. Overophedning kan forårsage skade på levetiden og ydeevnen af enhedens batteri.
Trin 4: Installer batteriet
Installation af et batteri sikrer en nyttig strømbackup i situationer, hvor solopladning ikke er tilgængelig på grund af dårlige vejrforhold eller om natten. Vi bruger 12V DC-batterier til lagring af elektrisk strøm. Vi arrangerede disse batterier i en parallel konfiguration, hvilket resulterer i levering af den samme spænding, dvs. 12V, gennem denne parallelle kombination. En parallel kombination øger dog strømkapaciteten.
Du bør vælge batterikapaciteten (en enhed eller flere) ud fra belastningskravet og solpanelets ladekapacitet. Tilslut batterigrænsefladen på solcelleladeregulatoren til batteriterminalerne ved hjælp af tykke metalliske ledninger.
Trin 5: Færdiggør ledningsføringen
Sørg for at forbinde alle komponenter korrekt og tæt for at undgå gnistdannelse. Dæk også fugerne til for at undgå kortslutning. Brug tykkere ledning af god kvalitet til sammenkobling, da det reducerer ledertab. Det anbefales generelt at placere solpaneler, laderegulatorer og batterier tæt på hinanden for at undgå lange elektriske ledninger – sidstnævnte kan resultere i større elektrisk tab og sænke solsystemets effektivitet.
Trin 6: Test opladeren
For at teste dette system i dagtimerne for batteriopladning skal du trykke på tænd-knappen på solcelleladeregulatoren. Overhold de spændinger, der vises på laderegulatoren. Overvåg også strømmen ved hjælp af et digitalt multimeter eller digitalt klemmemåler.
Du vil se, at laderegulatoren viser spændingen på batteriet og solpanelet. Laderegulatoren viser også belastningsstrømmen for dette system, når der er tilsluttet en DC-belastning.
Når 12V-batteriet opnår en spænding på omkring 14V DC på solcelleladeregulatoren, afbryder det opladningen fra solpanelet, for at beskytte batteriet mod overopladning. Du kan observere dette ved at overvåge solpanelets spænding, som kan overstige 16V DC på solrige dage.
Tilslut derefter en USB-enhed eller smartphone direkte til solopladningscontrolleren ved hjælp af et USB Type A-stik. USB-porten giver 5V DC, som er internt reguleret/nedkonverteret fra batteriet. Mens du gør dette, vil du bemærke, at den tilsluttede enhed begynder at oplade. Desuden kan du også observere den strøm, der trækkes af denne belastning.
Derudover kan dette system strømforsyne andre enheder end via et USB-interface; dvs. du kan bruge 12V-interfacet til DC-pærer, DC-blæsere osv. Alt du skal gøre er at tilslutte disse til belastningsinterfacet på laderegulatoren. Belastningssymbolet (f.eks. en pære) repræsenterer denne grænseflade på laderegulatoren.
Du kan yderligere forbedre dette gør-det-selv-projekt for at lave en lille og let bærbar platform til at bruge til opladning af smartphones og USB-drevne enheder uden at bruge et batteri. Det vil dog kun virke i løbet af dagen.
Fordelene ved en solcelleoplader
Dette solcelledrevne arrangement kan hjælpe dig med at forbedre din enheds bærbarhed og reducere afhængigheden af konventionelle elektriske strømdistributionssystemer. Solopladning forbedrer også effektiviteten ved at undgå tab, der opstår under AC-til-DC-konverteringen i konventionelle systemer. I solcelledrevne anlæg kan du undgå disse tab, da al lagring/opladning foregår i DC; det kan dog kræve opkonvertering eller spændingsregulering.
Ved at bruge solenergi i dit hjem kan du skære betydeligt ned på dine eludgifter. Der er masser af andre solcelledrevne projekter, du selv kan bygge, såsom en solcelledrevet gadelygte, solcelledrevne poolvarmere, solcelledrevne Bluetooth-højttalere osv.