Impianto fotovoltaico per ufficio mobile

Introduzione

Non si tratta di un argomento strettamente legato al Subaru Libero, ma dal momento che su di esso l'ho implementato, ho deciso di documentarlo qui. Si tratta di montare un pannello fotovoltaico in grado di alimentare (o almeno tamponare) il mio laptop ed un hot-spot, per una giotnata di lavoro.

Pre-progetto iniziale

All'inizio non mi sono preoccupato di stimare la capacità necessaria, anche perché, avendo la batteria del portatile che già garantisce una certa autonomia, mi serviva solo qualcosa per tamponare. Inoltre non avevo idea di quale fosse il consumo effettivo di un laptop.

Ho trovato su amazon questo kit, composto da:

Il regolatore di carica prende in ingresso la tensione del pannello, che è molto variabile a seconda dell'esposizione al sole, e fornisce in uscita 12V stabili, usando l'energia in surplus per caricare la batteria, o prendendo energia dalla batteria, quando quella fornita dal pannello non è sufficiente.

L'unica cosa mancante nel kit, è la parte di connessione alla batteria, che la documentazione raccomanda di dotare di un fusibile.

Naturalmente va tenuto conto che l'alimentazione richiesta dal PC non è da 12V, anzi non è neppure definita come standard, ma cambia da pc a pc. Quindi va previsto un dispositivo che trasformi i 12V forniti dal regolatore nella tensione richiesta dal laptop.

Prima realizzazione

NOTA: nonostante il kit venga venduto in blocco, cercando in rete avevo trovato indicazioni sul fatto che quel regolatore non fosse adatto alle batterie al litio, pena il degrado prematuro di quest'ultima (si parlava di 300 cicli di carica/scarica, contro i 3000 dichiarati). Infatti nelle istruzioni del regolatore, dove si spiega come selezionare il tipo di batteria, sono previsti:

e nessuno di questi corrisponde alle LiFePO4. Alla luce di questo, e per alcune altre vicissitudini, inizialmente ho evitato di usare la batteria del kit; invece ho collegato il regolatore alla batteria di avviamento del motore.

A posteriori sono andato in cerca della documentazione in questione, ma sembra che ora l'abbiano cambiata, dichiarando invece la perfetta compatibilità.

Per alimentare il laptop sono in commercio degli adattatori da connettere alla presa accendisigari del veicolo, ma sono specifici per il modello di pc. Per questo ho deciso di valutare due differenti possibilità:

  1. un inverter per ottenere 220V-AC, a cui collegare l'alimentatore standard
  2. un convertitore DC-DC regolabile, da adattare, di volta in volta a quelloc he devo alimentare

Due parole sugli inverter

Si tratta di dispositivi che a partire da una tensione continua relativamente bassa (tipicamente i 12V di un veicolo), forniscono la classica alternata da 220V presente nelle prese di casa.

Ho realizzato qualche prova con materiale in prestito: nella fattispecie si trattava di un inverter di qualche ano fa, che dichiarava un trasferiemnto di 200W. Tuttavia ho trovato che questi dispositivi sono caratterizzati da un importante assorbilmento di corrente, anche privi di carico! Difatti nella documentazione del regolatore è indicato espressamente che gli inverter vanno collegati direttamente alla batteria, invece che all'uscita di carico.

Provando a collegarlo alla batteria al Litio, me la ha scaricata istantaneamente, al punto da non essere più riconosciuta dal regolatore.

Convertitore DC-DC

Cominciamo con il distinguere questi dispositivi in due grosse categorie:

I secondi sono quelli che permettono di ottenere in uscita una tensione superiore a quella di ingresso, a differenza dei primi che sono in grado solamente di limitare l'ingresso ad un tetto massimo.

Ho trovato su ebay questo Alimentatore step up boost dc-dc 400w 15A da 8,5V-50V a 10-60V:

Data in ingresso una tensione continua compresa tra 8,5 e 50V, fornisce in uscita una tensione regolata, che può essere impostata tra 10 e 60V. Ha anche una regolazione di corrente di uscita massima. Ho aggiunto un display che mi mostri la tensione di uscita, e l'ho regolato sui 19,5V necessari al mio laptop. Ho cablato il tutto con opportuni connettori, per avere il laptop come carico del regolatore, attraverso il booser, ed il gioco è fatto!

Alcune note sul regolatore

Il regolatore, per funzionare, necessita di essere alimentato (almeno 8V). La giusta sequenza di connessione, come specificato nelle istruzioni, è:

  1. batteria
  2. pannello
  3. carico

Il primo collegamento da fare è alla abtteria. In questo modo il regolatore è pronto per funzionare. Collegare il pannello da solo, anche in buone condizioni di luce, non è sufficiente a farlo funzionare, anzi la documentazione sostiene che potrebbe danneggiarlo.

Anche collegare il carico senza pannello comporta il medesimo rischio. Ciò detto, il regolatore è in grado di fornire energia sul carico, anche con il pannello al buio, attingendo solo dalla batteria, ma probabilmente un pannello collegato, al buio, è comunque diverso da avere il circuito aperto sull'ingresso.

Una conseguenza è che se la batteria arriva a scaricarsi troppo, il regolatore non funziona più. Per questo è motivo è dotato di un controllo che stacca il carico quando la tensione della batteria scende sotto un certo livello. È esattamente quello che mi è successo collegando l'inverter alla batteria: la tensione è fornita si è abbassata a 6.5V, ed il regolatore non funzionava più, quindi il pannello non caricava più la batteria.

L'unico modo per uscire da questa situazione è stato procurarmi un caricabatterie (da rete 220VAC) specifico per LiFePO4.

Prime conclusioni

Il setup descritto ha funzionato egregiamente per mesi. Il vantaggio di usare la batteria del motore, è che nei giorni di scarsa luminosità, in cui il pannello non forniva tutta l'energia di cui avevo bisogno, è che veniva ricaricata durante gli spostamenti. Lo svantaggio è la preoccupazione di scaricare la batteria al punto da non riuscire più a mettere in moto (non ho mai messo alla prova il circuito di protezione da sovra-scarica da questo punto di vista).

PowerBox

Alle porte della stagione invernale, con conseguente riduzione dell'energia del sole, ho pensato di sfruttare la batteria al litio e il relativo caricatore da rete 220VAC. Mi serviva quindi un modo agevole per scollegare la batteria dal pannello, e portarmela a casa

Attualmente è in fase di realizzazione un box contenente la batteria ed il caricatore, con montato sopra il regolatore.




Last modified: Sat Nov 5 21:31:01 CET 2022