Jak mogę uruchomić Pi na energii słonecznej?

Czy ktoś pomyślnie skonfigurował swoje Pi do zasilania energią słoneczną? Jeśli tak, to jaki byłby najtańszy sposób na rozsądne i niezawodne osiągnięcie tego celu, przy użyciu kombinacji ogniw słonecznych / baterii / regulatorów napięcia?

Czy chodzi o zwykłe budowanie paneli, które dają wymagany prąd, regulują napięcie i zasilają baterię, czy jest coś jeszcze, o czym powinienem wiedzieć?

Jest kilka rzeczy, o których musisz wiedzieć, jeśli chcesz zbudować własne źródło energii słonecznej.

Najważniejsze jest to, że napięcie wyjściowe ogniw słonecznych może się bardzo różnić w zależności od padającego światła słonecznego (jak słonecznie jest).

Proste nieuregulowane panele słoneczne sprzedawane jako „ładowarki” są często przeznaczone do głębokiego cyklu akumulatorów „rekreacyjnych ” 12 V , ale można je mierzyć przy otwartym obwodzie 18 V lub większym w jasnym świetle słonecznym (nawet w Wielkiej Brytanii * 8 ”). Wewnętrzna rezystancja akumulatora utrzymuje to napięcie na poziomie do poziomu akumulatora, ale bez niego napięcie wyższe niż nominalne mogłoby spowodować uszkodzenie bezpośrednio podłączonej elektroniki, jeśli nie będzie regulowane.

W związku z tym powinieneś rozważyć regulację panelu słonecznego lub moderowanie jego wydajności za pomocą baterii, a najlepiej oba. Korzystanie z baterii pozwala również na akumulację nadwyżki produkcji energii i dostarczanie energii, gdy spada energia z panelu słonecznego, co oznacza, że ​​możesz uciec od panelu słonecznego o rozmiarze dostosowanym do średnich potrzeb energetycznych, a nie o rozmiarze maksymalnym potrzeby energetyczne.

Jeśli chcesz ograniczyć rozmiar panelu słonecznego i baterii do minimum, możesz obliczyć całkowite oczekiwane obciążenie mocy, średnie wytwarzanie energii przez cały rok i pojemność baterii, aby przejść przez noc i miesiące zimowe.

Istnieje kilka doskonałych porad na temat ładowania słonecznego w odpowiedziach na moje pytanie dotyczące wymiany stosu elektroniki, w tym informacje o tym, jak obliczyć, czy słońce w twojej okolicy jest wystarczające do zastosowania dla danego zestawu paneli słonecznych i baterii, z wykorzystaniem informacji specyficznych dla lokalizacji z gaisma .

Warto przyjrzeć się ładowarkom Solio , które mają wbudowane panele słoneczne, regulatory napięcia i podtrzymanie bateryjne. Najprawdopodobniej będą też mieć odpowiednie połączenie zasilania dla Raspberry Pi.

Należy unikać narażania Raspberry Pi na bezpośrednie działanie promieni słonecznych, ponieważ może to powodować problemy (takie jak przegrzanie lub degradacja niektórych rodzajów komponentów, takich jak kondensatory). Promieniowanie UV nie jest korzystne dla elektroniki. Poza tym uważam, że powinieneś być w porządku, jeśli masz zapasowe zasilanie bateryjne i regulator jakości.

Pamiętaj, że możesz z łatwością chronić urządzenie elektroniczne przed promieniowaniem UV, wkładając je do nieprzezroczystego pojemnika, co wystarczy zwykłe pudełko kartonowe, lub możesz owinąć je papierem budowlanym. Nawet przezroczysta szklana lub plastikowa obudowa odfiltrowałaby większość światła UV. Następnie możesz poprowadzić okablowanie z panelu słonecznego do Raspberry Pi przez otwór w obudowie.

Oto moja konfiguracja: 30-watowy panel słoneczny z 12-woltową ładowarką podłączoną do akumulatora o napięciu 33 amperów i 12 woltów. Bez akumulatora mam eliminator akumulatora od 12 V do 5 V, który bezpiecznie obniża napięcie do 5 V, które połączyłem w przewód micro USB.

Działa z powodzeniem od dwóch dni. Chciałbym eksperymentować z mniejszą baterią i panelem, ale w oparciu o moją matematykę, moja konfiguracja ma dodatkowe wypełnienie zarówno baterii, jak i panelu. Jestem jednak otwarty na ulepszenia.

Potrzebne są co najmniej: panel słoneczny, kontroler ładowania, akumulator głębokiego cyklu, konwerter buck DC-DC (w celu obniżenia napięcia akumulatora do 5 V), sprzęt do montażu panelu, coś do przechowywania wszystkich elementów.

Sztuką jest dobranie wielkości elementów słonecznych, a to zależy od tego, ile słońca dostajesz i ile mocy rezerwowej chcesz. Jednak nawet w najlepszych okolicznościach uważam, że zasilanie Pi 24/7/365 w większości miejsc byłoby trudne z panelem o mocy mniejszej niż 30 W i akumulatorem 12V 5AH AGM SLA.

Powodem jest to, że panel musi zapewnić wystarczającą moc, aby nie tylko utrzymać Pi w ciągu dnia, ale także naładować baterię, aby Pi działał w nocy. Pi zużywa około 1,5 wata. Dla 24 godzin pracy, to 1,5 wata x 24 godziny = 36 watogodzin. Akumulator SLA 12V 5AH AGM może teoretycznie dostarczyć 60 watów energii. Ale nigdy nie chcesz spuszczać ołowiu więcej niż 50%. Również zawsze występują nieefektywności. Dzięki temu będziesz mieć tylko 23 watogodziny z akumulatora. To wystarczy, aby uzyskać Pi przez całą noc - ale tylko wtedy, gdy bateria była na początku całkowicie naładowana. I tu właśnie ważna jest moc panelu.

Panel o mocy 30 W może teoretycznie zapewnić 30 watów na godzinę przy „szczytowym nasłonecznieniu”. Ale realistycznie uzyskasz tylko 23 waty z panelu. Będziesz potrzebować 1,6 godziny szczytowego nasłonecznienia (1,6 godziny x 23 watów = 36,8 watogodzin), aby zasilić Pi, który zużywa 36 watów dziennie. Możesz sprawdzić online, aby zobaczyć, ile godzin szczytowego nasłonecznienia ma Twój obszar. Chcesz średnią na zimę.

Na przykład w Seattle w stanie Waszyngton średnio tylko 1,6 dostaje się zimą. Tak więc panel 30 W po prostu by to zrobił. Ale nadal zakłada to, że dostaniesz co najmniej 1,6 godzin szczytu światła słonecznego dziennie. W rzeczywistości możesz spędzać dni bez światła słonecznego. Dlatego chcesz powiększyć panel + akumulator, aby uzyskać rezerwę mocy.

Dlatego nie byłoby niczym niezwykłym zasilanie Pi za pomocą panelu 150 W i baterii 75 AH. Wielu powiedziałoby, że to przesada. Ale nie jest tak, jeśli chcesz rezerwowej mocy na pochmurne dni.

Używam nieco innego podejścia ... Używam pełnowymiarowego zestawu słonecznego od Harbor Freight. Ładuję zwykły akumulator o głębokim cyklu 12 V i zasilam 12 V do falownika prądu przemiennego 12 V na 120 V.

Zapewnia to napięcie 120 woltów do zasilania zasilania pi i monitora HDMI w jednym ujęciu. Ze względu na zasilanie falą kwadratową do zasilania Pi używam 5-amperowego ściennego źródła brzeczki, aby zająć się spadkiem napięcia. Monitor działa dobrze samodzielnie z falownika 120 V AC.

Jest firma, która robi to dla Raspberry Pi, nazywa się PiJuice pochodzi z przenośną baterią, a panele słoneczne można dodać jako dodatki. :

https://www.kickstarter.com/projects/pijuice/pijuice-a-portable-project-platform-for-every-rasp