Progetto Camera Solare
Un nuovo modo per illuminare la propria stanza attraverso l'energia che proviene dal sole.
Il progetto ha la finalità di illuminare la mia camera con l'utilizzo di tre lampadine esclusivamente attraverso l'energia solare, raccolta tramite un pannello fotovoltaico. Dal punto di vista pratico è più una sperimentazione che altro, dal punto di vista teorico è un progetto utile per acrescere le proprie competenze nel campo dell'elettricità (Volt, Ampere, Watt, cablaggio fili, autonomia...) e per stimolare la seguente riflessione: Quanta energia utilizzo al giorno? Quanta ne spreco? Il mio utilizzo di energia è eco-compatibile? Dove posso migliorare?
Materiale utilizzato e costi:
- Pannello fotovoltaico da 25W (49,50 euro dal sito: www.ipersolar.it)
- Regolatore di carica da 5A (10,50 euro dal sito: www.ipersolar.it)
- Batteria al piombo-acido da 12Ah (20 euro dal sito: http://www.ventosoleacqua.it)
- Vari metri di cavo bipolare (10 euro da Obi)
- 1 lampadina a basso consumo da 7W a 12V (6,05 euro dal sito: http://www.ventosoleacqua.it)
- 1 lampadina a basso consumo da 11W a 12V (6,05 euro dal sito: http://www.ventosoleacqua.it)
- lampada alogena da 20W dell'Ikea modificata (già presente in casa)
Costi trasporto: 6 + 9 = 15
Totale costi: 49,50 + 10,5 + 20 + 10 + 6,05 + 6,05 + 15 = 117,10 euro
Considerazioni sui materiali impiegati e specifiche tecniche:
- Il pannello è in silicio monocristallino (ha una maggiore resa, circa del 10-13%, rispetto al silicio policristallino); il progetto originariamente ne prevedeva uno leggermente più potente (30-35W) ma per mancanza di offerta e di budget limitato si è optato per questa soluzione. Le specifiche tecniche sono:
Potenza Massima (Pmax) 25 Wp
, Corrente di Corto Circuito (Isc) 1,40 A
, Tensione Circuito Aperto (Voc) 22,70 V
, Corrente MPP (Imax) 1,32 A
, Tensione MPP (Vmax) 19,00 V
, Tensione di isolamento 600 Volt
Il regolatore di carica ha anche la programmazione con il timer e un sensore crepuscolare. E' necessario avere un buon regolatore che provveda a controllare la carica/scarica della batteria e i flussi inversi di corrente; ottimizza inoltre la carica della batteria. Le specifiche tecniche sono le seguenti:
Modello LS0512R, Tensione di sistema 12V
, Tensione di equalizzazione 14.6V
, Tensione di carica 14.4V
, Tensione di mantenimento 13.8V
, Massimo autoconsumo (mA) 6mA
, Tensione di riallacciamento carico 12.6V
, Tensione di disconnessione 11.1V
, Tensione di uscita 12V
, Temperatura di funzionamento da -35º a +55º C
, Dimensioni 97 x 66 x 25
, Peso 50g
La batteria riveste una particolar eimportanza ovviamente. E' indicato utilizzare le batterie specifiche per gli impianti fotovoltaici in quanto studiate appositamente per sopportare meglio i continui cicli di carica/scarica; inoltre sono chiuse ermeticamente e non necessitano di manutenzione. Specifiche tecniche:
Produttore batteria kema Power
, Tipologia piombo-acido
, Durata a 20°C (anni) dai 5 ai 7
, Tipo di funzionamento cicli o tampone
, Batterie specifice per impianti eolici si
, Batterie specifice per impianti fotovoltaici si
, Manutenzione Assente
, Valvole di sicurezza si
, Ermetiche si
, Materiale piastre rinforzate piombo-calcio
, Autoscarica a 20°C 3%
, Temperatura di esercizio (C) da 0° a 40°
, Tensione nominale (V) 12
, Capacità (Ah) 12
, Dimensioni (mm) 151x99x94
, Peso (Kg) 4
Per le lampade si è fatta la scelta dei 12V per non dover passare attraverso dei trasformatori che, oltre a rappresentare un costo non di poco conto, dissiperebbero parte dell'energia. Inoltre lavorare a 12V è molto meno rischioso che lavorare con la 220. Bisogna prestare attenzione all'amperaggio: dato che P = IV, si comprende presto che una lampadina da 12V richiede un amperaggio molto più elevato rispetto a una da 200V, quindi i fili devono essere dimensionati correttamente. Come si può vedere dall'elenco del materiale sono state comprate due lampadine a basso consumo a 12V, mentre altre due sono state realizzate con materiali di recupero. Si è infatti modificata una lampada Ikea (di quelle con la lampadina alogena a 12V) rendendola ibrida, ovvero operante sia con la 220 che con la 12 mediante due differenti interruttori. Il risultato non è stato del tutto soddisfacente in quanto con l'alimentazione della batteria risulta essere poco luminosa a causa di elementi ancora da chiarire del tutto.
La seconda lampada si è ottenuta saldando i fili elettrici su una lampadina da macchina (P21W) e creando il rivestimento esterno con una piccola scodella di alluminio. Il risultato è stato molto soddisfacente, la luce è forte, bella e calda, l'unico lato negativo è l'alto assorbimento che costringe ad un utilizzo parsimonioso della lampada.
Schema esterno dell'impianto
Lo schema prevede il pannello collocato in direzione sud, non collocato sul tetto (per oggettive difficoltà) ma vicino al suolo; il pannello risulta esposto al sole per buona parte della giornata. Il filo bipolare viene mandato alla finestra di camera mia attraverso la grondaia, in modo tale da non invadere le ante delle altre finestre sottostanti. Il filo bipolare è stato spellato per poterlo far entrare dalla finestra (sulla quale è stata anche ricavata una piccola incisione per favorire la sua chiusura).
Schema dei collegamenti
Il regolatore di carica è il nodo centrale della rete elettrica. Deve essere posto in una posizione abbastanza ventilata per favorire il suo raffreddamento.
Il carico è costituito da:
- 1 lampadina da 7W montata dentro un barattolo di latta
- 1 lampadina da 11W
- 1 lampadina da 21W (P21W) montata in una coppetta di stagnola
- 1 carica batteria per il cellulare, ricavato da un porta scotch e una tavoletta di legno.
Appena avrò tempo inserirò di seguito i semplici progetti degli accessori auto-costruiti.
E' stato pensato inoltre il modo in cui poter controllare da remoto la tensione di caricamento del pannello. Il progetto prevedere l'utilizzo di un Arduino che ha il compito di misurare la tensione e trasferirla al computer che poi provvederà a trasmettere il dato sulla rete; è necessario un partitore di tensione in quanto Arduino accetta tensioni massime pari a 5V, mentre la tensione misurabile della batteria varia dai 0 ai 14-15V. Nello specifico si utilizzano due resistenze da 1Mohm e 3Mohm, così che
essendo la funzione di trasferimento del partitore R2/(R1+R2), dando in ingresso (Vin) una tensione di 12V si ha in uscita (Vout) una tensione di soli 3V (circa), supportata da Arduino. Al fine di avere in ingresso la più alta impedenza possibile, si utilizzano resistenze dell'ordine del mega-ohm.
E' possibile visionare il grafico qui (risoluzione: 30min) oppure qui (risoluzione: 24 ore)
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