ฉันจะเรียกใช้ Pi บนพลังงานแสงอาทิตย์ได้อย่างไร

มีใครตั้งค่า Pi ของพวกเขาให้ทำงานพลังงานแสงอาทิตย์ได้หรือไม่ ถ้าเป็นเช่นนั้นจะเป็นวิธีที่ถูกที่สุดในการบรรลุเป้าหมายอย่างสมเหตุสมผลและน่าเชื่อถือโดยใช้การรวมกันของเซลล์แสงอาทิตย์ / แบตเตอรี่ / ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า

มันเป็นเพียงแค่การสร้างแผงที่ให้กระแสไฟที่ต้องการควบคุมแรงดันไฟฟ้าและจ่ายไฟสำรองแบตเตอรี่หรือมีอย่างอื่นที่ฉันควรระวัง?

มีบางสิ่งที่คุณต้องระวังหากคุณต้องการสร้างแหล่งพลังงานแสงอาทิตย์ของคุณเอง

สิ่งสำคัญคือการที่แรงดันเอาท์พุทของเซลล์แสงอาทิตย์สามารถแตกต่างกันอย่างดุเดือดขึ้นอยู่กับแสงแดดที่ตกกระทบ (วิธีแดดจัด)

แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบไม่มีการควบคุมที่เรียบง่ายขายเป็น 'เครื่องชาร์จแบตเตอรี่' มักจะถูกออกแบบมาสำหรับแบตเตอรี่ 'สันทนาการ' รอบลึก 12v แต่สามารถวัดได้ที่ 18v หรือมากกว่าเปิดวงจรในแสงแดดสดใส (แม้ในสหราชอาณาจักร * 8 ') ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่จะช่วยรักษาแรงดันไฟฟ้านั้นไว้ที่ระดับแบตเตอรี่ แต่หากไม่มีแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าระดับที่กำหนดอาจทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เชื่อมต่อโดยตรงเสียหายหากไม่ได้ควบคุม

ด้วยเหตุนี้คุณควรดูที่การควบคุมแผงโซลาร์เซลล์หรือการกลั่นกรองเอาต์พุตด้วยแบตเตอรี่และทั้งสองอย่างสมบูรณ์แบบ การใช้แบตเตอรี่ยังช่วยให้คุณสะสมการผลิตพลังงานส่วนเกินและจ่ายพลังงานเมื่อพลังงานจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ลดลงซึ่งหมายความว่าคุณสามารถที่จะออกไปพร้อมกับแผงโซลาร์ขนาดที่ต้องการพลังงานเฉลี่ยของคุณมากกว่าหนึ่งขนาดสำหรับสูงสุดของคุณ ความต้องการพลังงาน

หากคุณต้องการรักษาขนาดของแผงโซลาร์เซลล์และแบตเตอรี่ให้อยู่ในระดับต่ำสุดคุณอาจต้องการคำนวณกำลังไฟทั้งหมดที่คาดไว้การผลิตพลังงานโดยเฉลี่ยตลอดทั้งปีและความจุของแบตเตอรี่เพื่อให้คุณได้ตลอดทั้งคืนและฤดูหนาว

มีบางคำแนะนำที่ดีเกี่ยวกับการชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์ในคำตอบเป็นคำถามของฉันมากกว่าในการแลกเปลี่ยนอิเล็กทรอนิกส์กองรวมทั้งข้อมูลเกี่ยวกับวิธีการคำนวณว่าแสงแดดในพื้นที่ของคุณจะเพียงพอสำหรับการใช้งานของคุณสำหรับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ได้รับและการรวมกันของแบตเตอรี่โดยใช้ข้อมูลสถานที่จากgaisma .

มันอาจคุ้มค่าที่จะดูเครื่องชาร์จ Solioซึ่งสร้างขึ้นในแผงเซลล์แสงอาทิตย์ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าและการสำรองแบตเตอรี่ พวกเขายังมีการเชื่อมต่อพลังงานที่เหมาะสมสำหรับ Raspberry Pi

คุณควรหลีกเลี่ยงการเปิดเผย Raspberry Pi ของคุณกับแสงแดดโดยตรงเนื่องจากอาจทำให้เกิดปัญหา (เช่นความร้อนสูงเกินไปหรือการเสื่อมสภาพของส่วนประกอบบางประเภทเช่นตัวเก็บประจุ) รังสียูวีไม่เป็นประโยชน์ต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ นอกจากนั้นฉันคิดว่าคุณควรจะดีถ้าคุณมีแบตเตอรี่สำรองและอุปกรณ์ปรับคุณภาพ

โปรดทราบว่าคุณสามารถป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จากรังสียูวีได้อย่างง่ายดายโดยใส่ไว้ในภาชนะทึบแสงกล่องกระดาษแข็งธรรมดาจะทำหรือคุณอาจห่อมันไว้ในกระดาษก่อสร้าง แม้แต่แก้วใสหรือกล่องพลาสติกก็สามารถกรองแสง UV ส่วนใหญ่ได้ คุณสามารถรันการเดินสายจากแผงโซลาร์เซลล์ไปยัง Raspberry Pi ผ่านรูในเคสของคุณ

นี่คือการตั้งค่าของฉัน: แผงโซลาร์เซลล์ 30 วัตต์พร้อมเครื่องชาร์จ 12 โวลต์ต่อกับแบตเตอรี่ 33 แอมป์ชั่วโมง 12 โวลต์ นอกแบตเตอรีฉันมีตัวกำจัดแบตเตอรี 12 โวลต์ถึง 5 โวลต์ที่ลดแรงดันไฟฟ้าได้อย่างปลอดภัยถึง 5 โวลต์ที่ฉันต่อเข้ากับสาย micro USB

ทำงานเป็นเวลาสองวันเรียบร้อยแล้ว ฉันต้องการทดลองใช้แบตเตอรี่ที่มีขนาดเล็กกว่าและแผงควบคุม แต่ตามหลักคณิตศาสตร์ของฉันการตั้งค่าของฉันมีช่องว่างภายในเสริมทั้งแบตเตอรี่และแผงควบคุม ฉันเปิดให้มีการปรับปรุงแม้ว่า

อย่างน้อยที่คุณต้องการ: แผงโซลาร์เซลล์, เครื่องควบคุมการประจุ, แบตเตอรี่รอบลึก, ตัวแปลงเจ้าชู้ DC-DC (เพื่อลดแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ให้เป็น 5V), ฮาร์ดแวร์สำหรับติดตั้งแผง, บางสิ่งบางอย่างสำหรับส่วนประกอบทั้งหมด

เคล็ดลับคือการปรับขนาดส่วนประกอบของพลังงานแสงอาทิตย์และขึ้นอยู่กับปริมาณแสงแดดที่คุณได้รับและปริมาณพลังงานสำรองที่คุณต้องการ อย่างไรก็ตามแม้ภายใต้สถานการณ์ที่ดีที่สุดฉันเชื่อว่ามันจะเป็นเรื่องที่ท้าทายในการจ่ายไฟให้กับ Pi 24/7/365 ในสถานที่ส่วนใหญ่ที่มีแผงน้อยกว่า 30 วัตต์และแบตเตอรี่ 12V 5AH AGM SLA

เหตุผลก็คือพาเนลต้องให้กำลังมากพอที่จะไม่เพียง แต่ให้ Pi ทำงานในระหว่างวัน แต่ยังชาร์จแบตเตอรี่เพื่อให้ Pi ทำงานในเวลากลางคืน Pi ใช้พลังงานประมาณ 1.5 วัตต์ สำหรับการทำงาน 24 ชั่วโมงนั่นคือ 1.5 วัตต์ x 24 ชั่วโมง = 36 วัตต์ - ชั่วโมง แบตเตอรี่ 12V 5AH AGM SLA ในทางทฤษฎีสามารถจ่ายพลังงานได้ 60 วัตต์ - ชั่วโมง แต่คุณไม่ต้องการระบายกรดตะกั่วมากกว่า 50% นอกจากนี้ยังมีความไร้ประสิทธิภาพเสมอ ดังนั้นคุณจะได้รับเพียง 23 วัตต์ชั่วโมงจากแบตเตอรี่ เพียงพอที่จะรับ Pi ตลอดทั้งคืน - เฉพาะเมื่อแบตเตอรี่ชาร์จเต็มแล้วเพื่อเริ่มต้น และนั่นคือสิ่งที่แผงพลังงานไฟฟ้ามีความสำคัญ

ในทางทฤษฎีแล้วแผง 30W สามารถให้ 30 วัตต์ต่อชั่วโมงในทางทฤษฎีที่ "แสงแดดยอด" แต่ในความเป็นจริงคุณจะได้รับ 23 วัตต์จากแผงควบคุมเท่านั้น ดังนั้นคุณต้องมีแสงแดดจ้า 1.6 ชั่วโมง (1.6 ชั่วโมง x 23 วัตต์ = 36.8 วัตต์ต่อชั่วโมง) เพื่อให้พลังงานแก่ Pi ที่ใช้ 36 วัตต์ต่อวัน คุณสามารถตรวจสอบออนไลน์เพื่อดูว่ามีแสงแดดส่องถึงพื้นที่ของคุณกี่ชั่วโมง คุณต้องการค่าเฉลี่ยสำหรับฤดูหนาว

ยกตัวอย่างเช่นซีแอตเทิลวอชิงตันรับเพียง 1.6 โดยเฉลี่ยในช่วงฤดูหนาว ดังนั้นแผง 30W ก็จะทำให้มัน แต่ก็ยังถือว่าคุณจะได้รับแสงแดดอย่างน้อย 1.6 ชั่วโมงต่อวัน ในความเป็นจริงคุณอาจไปหลายวันโดยไม่มีแสงแดด นั่นเป็นเหตุผลที่คุณต้องการเพิ่มขนาดพาเนล + แบตเตอรี่เพื่อสำรองพลังงาน

ดังนั้นจึงไม่ผิดปกติที่จะจ่ายไฟให้กับ Pi ด้วยแผง 150W และแบตเตอรี่ 75AH หลายคนบอกว่านั่นเกินความจริง แต่ไม่ใช่ถ้าคุณต้องการพลังงานสำรองสำหรับวันที่มีเมฆมาก

ฉันใช้แนวทางที่แตกต่างกันเล็กน้อย ... ฉันใช้ชุดพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดเต็มจากท่าเรือขนส่งสินค้า ฉันชาร์จแบตเตอรีรอบลึก 12 โวลต์ปกติและป้อน 12 โวลต์เป็นอินเวอร์เตอร์ AC 12 โวลต์ถึง 120 โวลต์

ให้กำลังไฟ 120 โวลต์เพื่อจ่ายกำลังไฟของ pi และจอภาพ HDMI ทั้งหมดในภาพเดียว เนื่องจากการป้อนคลื่นสี่เหลี่ยมไปยังแหล่งจ่าย Pi ฉันใช้แหล่งจ่ายไฟสาโทผนัง 5 แอมป์เพื่อดูแลแรงดันไฟฟ้าตก จอภาพทำงานได้ดีด้วยตนเองจากอินเวอร์เตอร์ AC 120 โวลต์

มี บริษัท ที่ทำสิ่งนี้สำหรับราสเบอร์รี่ Pi พวกเขาเรียกว่า PiJuice มาพร้อมกับแบตเตอรี่แบบพกพาและแผงเซลล์แสงอาทิตย์สามารถเพิ่มเป็นพิเศษ :

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