Zasilanie solarne noda, bilans energetyczny, kalkulator wielkości panelu solarnego

[bikeman]

Witam,

Wracając do tematu - a jak to wygląda dla BM MICRO ? Bo myślałem nad postawieniem węzła zasilanego przez PV właśnie na Micro. A on pobiera średnio 10 mAh. Czyli tą wartość podmieniam w kalkulatorze zamiast 33 mAh i wychodzi mi:

Założenia projektu:

Zakładany czas podtrzymania przy nieoświetlonym panelu solarnym: 9 dni
Napięcie zasilania (przy którym mierzymy prąd), po kontrolerze solarnym: 12 V
Zapotrzebowanie bieżące noda (prąd średni): 10 mA (zapotrzebowanie na moc: 0.12 Wh)
Zakładany minimalny czas oświetlenia panelu (słońce za warstwą chmur): 5 h
Zakładana nadwyżka dobowa prądu ładująca akumulator (wytworzenie bilansu dodatniego): 500 mAh/doba
Zakładana sprawność panelu solarnego przy oświetleniu przez chmury: 10 %
Zakładana maksymalna moc 1 m2 panelu solarnego przy oświetleniu bezpośrednim: 150 W/m2
Parametry wyliczone:

Całkowite dobowe zapotrzebowanie noda: 240.00 mAh/doba (2.88 Wh)
Zapotrzebowanie przez pozostałe 19 h (brak energii z solara): 190.00 mAh (2.28 Wh)
Średni prąd** składowy, do wyzerowania bilansu dobowego: 38.00 mA
Średni prąd** składowy, ładujący akumulator, do wytworzenia bilansu dodatniego: 100.00 mA
Średni prąd** sumaryczny, wymagany z panelu solarnego: min. 148 mA
Wymagana moc uzyskiwana z panelu solarnego: min. 1.78 W
Minimalna*** pow. panelu: 0.12 m2

Minimalna*** poj. akumulatora: 2.16 Ah / 12 V / 9 dni

Czyli malutki akumulator i nieduży panel.

A na praktyczne warunki okazuje się że SBB ma akumulator 2,3 Ah, ale jest droższy niż 5 Ah - czyli biorę większy.

A panel 18V, mono, i z mocą większą niż 2 W. Ale jak patrzę na panele MAXX to taki 10W ma wymiary 33x24cm (pow 0.0792m2), a 5W 24x19cm (pow 0.0456m2). Coś się moc z powierzchnią nie zgadza.

A Ty jaką być kombinację zastosował do Micro ?

Pozdrawiam,
Michał

Hej Michał,

Micro rzeczywiście nie wymaga dużych energii i 5Ah aku w zupełności wystarczy. SSB sprawdzałem w labie większość z ich linii sprzedażowych. Wszystkie trzymają parametry, a nawet mają kilka procent większa pojemność, więc polecam gorąco tego producenta.

Co do panelu to zwróć uwagę, żeby był to monokrystaliczny (lepsza efektywność w cieniu), no i podstawowe założenie, nie pisałem o tym w teorii bilansu, ale że im mniejszy panel tym bardziej warto go odrobinę przewymiarować, czyli jak wychodzi z wyliczenia 2W, opłaca się dać 5W lub 10W, ponieważ często podawane są zewnętrzne wymiary panelu, a nie powierzchnia czynna pola PV. Przy dużych panelach temat jest pomijalny, ze względu na powierzchnię, ale im mniejsze parametry wielkości handlowych, wzrasta procentowo technologiczny margines pola PV do brzegu panela, więc przewymiarowanie pozwoli Ci na większy luz

[bikeman]

Dzięki za odpowiedź. Rozumiem, że pierwsza zima jeszcze przed Tobą.
A jaką pojemność akumulatora masz dla RAKa ?

Sławek - a jakie wartości rekomenduje producent ?

Rekomendacje producenta są bez znaczenia Wszystko zależy jakie odbiorniki są przy RAKu i jakie są ew. straty po drodze. Po prostu mierzymy wszystkie prądy w układzie, wrzuta na kalkulator i mamy rozwiązanie.

Co do testów ogniw/aku. Najlepsza metodą po zakupie, naładowanie do pełna i podłączenie świeżego ogniwa do sztucznego obciążenia, ustawiając np prąd 300-500mA (dla tego typu obciążeń jak nody). Jeśli parametry ogniwa zgadzają się w deklarowanymi przez sprzedawcę i oczekiwanymi przez nas, to OK. Jeśli się nie zgadzają odsyłamy do sprzedawcy zgodnie z prawem i po zabawie. Tu nie ma litości.

[bikeman]

- testuje akumulatory czeskiego producenta LTO 1S3P o pojemności 3900 mAh w obu urządzeniach.

Warto wrzucić na kontrolowane sztuczne obciążenie, wtedy uzyskasz twarde parametry

[spairo]

- logi z pracy esp32 i RAK.

[spairo]

- no i po miesiącu pracy stacja z nodem esp32 zaczeła mieć czkawkę.
- praca, restart, wyłaczenie, brak odpowiedzi, znowu kilka godzin pracy, brak połączenia.
- stacja na stól i testy.
- okazało się, że jak tylko akumulatory rozładowały się do napięcia około 3.6 - 3.8 V stacja zamierała.
- nod z esp32 podczas nadawania pobierał około 700 mA, przetwornica w tym czasie potrzebowała około 1200mA.
- zabezpieczenie akumulatorów było nastawione na około 800 -900 mA, przy obciążeniu 1200 ma , akumulatory się wyłączały.
- przerobiono zabezpieczenie akumulatorów na prąd obciążenia około 1500 mA.
- naładowano akumulatory i wystawiono na dach, praca poprawna od około dwóch tygodni.
- poniżej zrzuty z pracy noda z RAK4631 oraz noda esp32 parametrem jest zasilanie nodów.
- w esp32 to co się rozładuje podczas nocy jest uzupełniane podczas dnia, ciekawe jak to będzie podczas zimy

esp32 diyv1.jpg (36.89 KiB) Przejrzano 1116 razy

rak 4631.jpg (34.5 KiB) Przejrzano 1116 razy

[bikeman]

- no i po miesiącu pracy stacja z nodem esp32 zaczeła mieć czkawkę.
- praca, restart, wyłaczenie, brak odpowiedzi, znowu kilka godzin pracy, brak połączenia.
- stacja na stól i testy.
- okazało się, że jak tylko akumulatory rozładowały się do napięcia około 3.6 - 3.8 V stacja zamierała.
- nod z esp32 podczas nadawania pobierał około 700 mA, przetwornica w tym czasie potrzebowała około 1200mA.
- zabezpieczenie akumulatorów było nastawione na około 800 -900 mA, przy obciążeniu 1200 ma , akumulatory się wyłączały.
- przerobiono zabezpieczenie akumulatorów na prąd obciążenia około 1500 mA.
- naładowano akumulatory i wystawiono na dach, praca poprawna od około dwóch tygodni.
- poniżej zrzuty z pracy noda z RAK4631 oraz noda esp32 parametrem jest zasilanie nodów.
- w esp32 to co się rozładuje podczas nocy jest uzupełniane podczas dnia, ciekawe jak to będzie podczas zimy
(...)

A próbowałeś, porównać Twoje wyniki empiryczne z wyliczeniami kalkulatora bilansu? >>> kalkulator-zasilania-solarnego-meshtastic.php

[spairo]

- tak robiłem to kilkakrotnie, prawie wszystko jest w granicach obliczen , oprócz pojemności akumulatora.
- mam dołączone 3900 mAh o wyliczenia podają 15000 mAh.
- czekam na zimę.

[bikeman]

- tak robiłem to kilkakrotnie, prawie wszystko jest w granicach obliczen , oprócz pojemności akumulatora.
- mam dołączone 3900 mAh o wyliczenia podają 15000 mAh.
- czekam na zimę.

Dla jakich napięc te 3900mA? To realna sprawdzona pojemnośc czy deklaracja z napisu na ogniwie?
Pojemność 3900mAh/3.7V rozni się znacznie (3x) od 3900mAh/12V
Kryterium pojemności, czyli długości podtrzymania jest Wh, a nie mAh

Nie trzeba czekac na zimę, ani uzywać kalkulatora bilansu. To czysta matematyka.
jesli ESP32 pobiera 50mA (3.7V) to w 24h pobierze 24h*50mA=1200mAh (3.7V), czyli przy pełnym zaciemnieniu Twoj układ wytrzyma ~3 dni i będzie zgon. Żadne zaklęcia nie pomogą. Zakładam że ogniwa maja realną pojemność 3900mAh. Solar w zaleznosci od wielkosci wydłuży nieznacznie ten czas. Szczególnie słabe sa miesiace grudzień/styczeń. Jesli kalkulator internetowy podał Ci 15Ah tzn ze tyle ma być, aby spełnić założone przez Ciebie czasy podtrzymania.

Może warto wymienić ESP na nRF52840? około 5x mniejszy prąd

[spairo]

- to jest jeden wielki test.
- oprócz esp32 działa także RAK 4631 oraz Xiao esp32 S3.
- esp32 i Xiao pobieraja prawie tyle samo prądu.
- za to RAK 4631 pobiera prawie 6 - 8 razy mniej.
- wszystkie moduły są zasilane prze ogniwa tytanowe LTO zestaw 2 x 2.4V, 3900 mAh (ogniwo ma od 1.8 do 2.9 V w zależności od naładowania).
- wszystkie nadają z ta samą mocą 17dB.
- już widzę że Xiao zostanie jako osobisty odbiornik/nadajnik, przy pracy dorywczej wytrzymuje prawie tydzień czasu.