מנורת סולארית בהייטק עם סוללות בשימוש חוזר: 9 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

הדרכה זו מאפשרת לך להכין מנורה סולרית המצוידת במטען USB. הוא משתמש בתאי ליתיום בהם נעשה שימוש חוזר ממחשב נייד ישן או פגום. מערכת זו, עם יום של אור שמש, יכולה לטעון סמארטפון במלואו ולהיות בעלת 4 שעות אור. טכנולוגיה זו תועדה במהלך עצירת ביניים במשלחת "Nomade des Mers" באי לוזונג שבצפון הפיליפינים. אגודת ליטר של אור כבר התקינה את המערכת הזו מאז 6 שנים בכפרים נידחים שאין להם גישה לחשמל. הם גם מארגנים הכשרה לתושבי הכפר על מנת ללמד אותם כיצד לתקן את המנורה הסולרית (כבר מותקנים 500 000 מנורות).

ההדרכה המקורית, ועוד רבות אחרות לבניית טכנולוגיות נמוכות, זמינות באתר מעבדת הלוא-טק.

ליתיום הוא משאב טבעי שמניותיו משמשות יותר ויותר למכוניות חשמליות, טלפונים ומחשבים. משאב זה הולך ומתמעט עם הזמן. השימוש המוגבר שלה בייצור סוללות נובע בעיקר מיכולתה לאגור יותר אנרגיה מאשר ניקל וקדמיום. החלפת הציוד החשמלי והאלקטרוני מאיצה והיא הופכת למקור פסולת חשוב יותר ויותר (DEEE: פסולת ציוד חשמלי ואלקטרוני). צרפת מייצרת כיום 14–24 ק”ג פסולת אלקטרונית לתושב בשנה. שיעור זה עולה בכ -4% בשנה. בשנת 2009, רק 32% מהצעירים הצרפתים בגילאי 18 עד 34, מיחזו פעם את הפסולת האלקטרונית שלהם. באותה שנה 2009, על פי Eco-systèmes, מינואר עד ספטמבר 2009 נמנעו 113, 000 טונות של CO2 על ידי מיחזור של 193, 000 טונות של DEEE, אחד מארבעת ארגוני האקו במגזר DEEE.

עם זאת, לפסולת זו יש פוטנציאל מיחזור גבוה. בפרט, ליתיום הנמצא בתאים של סוללות מחשב. כאשר סוללת המחשב נכשלת, תא אחד או יותר פגומים, אך חלקם נשארים במצב טוב וניתן לעשות בהם שימוש חוזר. מתאים אלה אפשר ליצור סוללה נפרדת, שניתן להשתמש בה להפעלה של מקדחה חשמלית, טעינה מחדש של הטלפון או חיבור ללוח סולארי להפעלת מנורה. על ידי שילוב של מספר תאים ניתן גם ליצור סוללות אחסון למכשירים גדולים יותר.

שלב 1: כלים ואספקה

אספקה

• סוללת מחשב נייד משומש
• פאנל סולארי 5V-6V / 1-3W ווסת טעינה ופריקה (למשל: 4-8V 1A מיני ליתיום USB מטען סוללות ארדואינו TP4056)
• ממיר מתח DC/DC DC booster MT3608 (רכיב חשמלי שיהפוך את 3.7 V של הסוללות ל -5 V)
• מנורת LED בהספק גבוה (למשל: בוטונים LED 3W)
• מתג (כדי לפתוח את המעגל ולנתק את האור)
• קלטת חשמלית
• קופסא

כלים

לחילוץ תאים:

• כפפות (כדי להימנע מחיתוך באמצעות הפלסטיק של סוללת המחשב או עם סרטי הניקל המחברים את התאים)
• פטיש
• אִזְמֵל
• חיתוך צבת

לבניית המנורה עצמה:

• אקדח דבק (ומקלות דבק)
• אקדח חימום או לפיד קטן
• מסור עץ
• מברג

שלב 2: איך זה עובד?

הדרכה זו מראה כיצד לשחזר תאי מחשב ליצירת סוללה חדשה. מופעל על ידי פאנל סולארי, או על ידי יציאת USB, הוא יאפשר לך להדליק מנורת LED.

המערכת פועלת סביב שלושה מודולים:

• מודול קליטת האנרגיה: הפאנל הסולרי ובקר הטעינה שלו
• מודול אחסון האנרגיה: הסוללה
• המודול שמחזיר את האנרגיה: מנורת ה- LED וסת המתח שלה

מודול קבלת אנרגיה: לוח פוטו וולטאי ובקר טעינה

הלוח הפוטו -וולטאי מרכז את אנרגיית השמש. הוא מאפשר לשחזר את האנרגיה שלו על מנת לאחסן אותה בסוללה. אך היזהר, כמות האנרגיה המתקבלת על הלוח אינה סדירה בהתאם לשעות היום, מזג האוויר … חשוב להתקין ווסת טעינה/פריקה בין הלוח והסוללה. זה יהיה מוגן מפני עומס יתר, בין היתר.

מודול אחסון אנרגיה: הסוללה

הוא מורכב משני תאי ליתיום המוחזרים מהמחשב. אם לנסח זאת בקצרה, סוללה דומה קצת לקופסה המכילה מספר סוללות: כל אחת מהן היא תא, יחידה המספקת כוח למכשיר באמצעות תגובה אלקטרוכימית.

התאים המצויים במחשבים הם תאי ליתיום. לכולם יש אותה יכולת לאגור אנרגיה, אך היכולת שלהם לבצע אותה שונה עבור כל אחד. כדי ליצור סוללה מתאים חשוב שלכולם תהיה אותה יכולת לספק אנרגיה. לכן יש צורך למדוד את היכולת של כל תא להרכיב סוללות הומוגניות.

מודול שמייצר את האנרגיה: מנורת ה- LED, יציאת ה- USB של 5V וממיר המתח שלה

הסוללה שלנו מספקת לנו כוח של 3.7V ומנורות ה- LED בהן השתמשנו פועלות באותו מתח. בנוסף, יציאות ה- USB מספקות מתח של 5V. לכן עלינו להפוך את אנרגיית התא מ -3.7V ל -5V: באמצעות ממיר מתח הנקרא מגבר DC/DC

שלב 3: שלבי ייצור

להלן שלבים שונים הדרושים לבניית המנורה:

1. הסרת התאים מסוללת המחשב
2. למדוד מתח של תאים
3. מימוש 3 המודולים (פאנל סולארי + סוללת ווסת טעינה נורית LED + ווסת טעינה)
4. קישור בין 3 המודולים
5. בונים קופסה
6. שילוב מודולים בתיבה

שלב 4: הסרת התאים מסוללת המחשב

עבור חלק זה אנו מציעים לך להסתכל על ההדרכה הבאה: מיחזור סוללות.

1. שימו כפפות כדי להגן על הידיים
2. שימו את הסוללה, ופתחו אותה באמצעות פטיש ואזל
3. לבודד כל תאים על ידי הסרת כל החלקים האחרים (כפי שמוצג בתמונה).

שלב 5: מדידת מתח התאים ויכולת התר

למדוד מתח:

אנו מתחילים במדידת המתח של כל תאים על מנת לבדוק אם הם פועלים כראוי. כל תאים שיש להם מתח נמוך מ -3 V לא יוכלו לשמש בפרויקט זה וצריך למחזר אותם.

בעזרת מודד, במצב DC, מודדים כל תאים ובודקים את התאים הניתנים לשימוש של הפרויקט.

היו זהירים: אם נראה שבסוללת המחשב יש נוזל מבחוץ, אל תפתחו את הקופסה, ליתיום מזיק במינון גבוה.

למדוד קיבולת:

כדי למדוד את קיבולת התא, עלינו לחייב אותו עד למקסימום ולאחר מכן לפרוק אותו. תאים אלה מבוססים על ליתיום, וזקוקים למערכת טעינה ופריקה ספציפית, בדרך כלל המטען המרבי הוא 4, 2 V והמינימום הוא 3V. מעבר על גבולות אלה יפגע בתא.

1. השתמש ב- PowerBank: הוא יאפשר לך לטעון תאים רבים בבת אחת באמצעות יציאת USB.
2. טען את התאים והמתן עד להשלמת הטעינה (כל האור צריך להיות דולק), זה ייעשה תוך כ -24 שעות. (תמונה)

3. התאים יטענו במקסימום (4, 2V), כעת עלינו לפרוק אותם. עליך להשתמש ב- Imax B6: כלי המאפשר לפרוק את התאים ולבדוק את יכולתם. אופן השימוש בכלי:

   1. המתח: הוא ישאל אותך איזה סוג של תאים תרצה לבדוק, עליך לבחור את הליתיום. הוא יווסת אוטומטית את הפריקה במינימום 3V.
   2. העוצמה: הגדר ל 1A על מנת לקבל פריקה מהירה ומאובטחת. במצב זה, הפרשה אמורה להימשך בין שעה לשעה וחצי.
   3. חבר את המגנט לקליפוני התנין, ולאחר מכן התחבר לתא, המגנט עוזר לתת לזרם לעבור דרך ה- Imax B6 לתאים. (תמונה)
   4. לפרוק את התאים עד שהם ריקים לחלוטין.
   5. שים לב ליכולת בתא. כמה שיותר גבוה יותר טוב.
   6. מיין את התאים שלך לפי קיבולת: 1800 mA.

הערה: חשוב לעשות סוללות הומוגניות, עם תאים בעלי קיבולת דומה

שלב 6: מימוש שלושת המודולים השונים

מודול 1: פאנל סולארי ווסת הטעינה

• השתמש בחוט שחור ואדום, השתמש בצבת כדי להפשיט את החוטים.
• הלחם את החוט האדום בצד החיובי של הלוח ואת השחור בצד השלילי.
• ווסת הטעינה כולל 2 כניסות: IN ו- IN+ (המצוינות ברכיב): לרתך את החוט האדום (חיובי) עם כניסת IN+ של ווסת הטעינה והחוט השחור (שלילי) עם כניסת IN (תמונה 5).

מודול 2: סוללה

הכנס את תא הליתיום למחזיק הסוללה

מודול 3: ממיר LED / USB

ממיר המתח DC / DC כולל שתי כניסות ושתי יציאות: כניסות: VIN + ו- VIN - / יציאות: OUT + ו- OUT -. לד יש שני חוטי כניסה: אחד חיובי ושלילי.

• קח שני חוטים (אדום ושחור).
• לרתך את החוט האדום עם כניסת VIN+ של ממיר המתח והחוט השחור עם כניסת VIN.
• זהירות: קוטביות החוט אינה מסומנת על הנורית. על מנת לזהות אותו, השתמש במד אופר. החוט חיובי כאשר הוא מציג ערך null. כאשר הוא מציג ערך גבוה יותר, החוט שלילי.
• לרתך את החוט החיובי LED לפלט OUT+ של ממיר המתח ואת החוט השלילי LED לפלט OUT. (תמונה)

שלב 7: חיבור של 3 המודולים

ווסת הטעינה כולל 2 כניסות: IN- ו- IN+ (המצוינות ברכיב).

1. לרתך את החוט האדום של הפאנל הסולארי (חיובי) לכניסת IN+ של ווסת הטעינה והחוט השחור (שלילי) לכניסת IN.
2. ווסת הטעינה כולל 2 כניסות: B- ו- B+ (המצוינות ברכיב). לרתך את החוט האדום של מחזיק הסוללה (חיובי) לכניסת B+ של ווסת הטעינה והחוט השחור (שלילי) לכניסת B.
3. לרתך את החוט האדום (חיובי) של מודול ממיר USB/LED לפלט OUT+ של וסת הטעינה. לרתך את החוט השחור (שלילי) ליציאת OUT. הערה: המעגל החשמלי סגור כעת והאור נדלק.
4. חותכים את החוט החיובי המחבר את הרגולטור לממיר על מנת לפתוח את המעגל ולרתך את המתג בסדרה. הוא ישמש לפתיחת וסגירת המעגל.

שלב 8: בניית המארז - גרסה 1

גרסה 1: Tupperware

עיצוב זה מקורו באנרגיה ירוקה פתוחה, אל תהססו להתייעץ עם המדריך המקורי. אנחנו משתפים אותו כי זה נראה ממש מעניין. עם זאת, המארז יותאם למעגל שלנו, במיוחד עבור פלט ה- USB. בקרוב נציע דגם משלנו בהשראת עיצוב זה.

שלב 9: בניית המארז - גרסה 2

גרסה 2: בקבוק תרמו בגודל גדול

דגם זה מאפשר למעגלים להיות אטומים לחלוטין, אך דורש חומר ספציפי:

• פחית מים אחת של 5 ליטר
• לוחות דיקט (או עץ גולמי) בעובי 1 עד 2 ס"מ
• אבק, אורך מינימלי 80 ס"מ, רוחב בין 3 ל- 5 ס"מ

בניית שני הבסיסים: אלה שני קצוות המנורה, העליונה מארחת את הפאנל הסולארי מצד אחד והמעגל החשמלי מצד שני. הקצה התחתון משמש לסגירת המנורה ולאטום שלה באופן חדיר.

1. גזרו 2 לוחות בגודל 15/13 ס"מ ושני לוחות בגודל 11/13 ס"מ.
2. שכבו כל לוח קטן על לוח גדול יותר, ושימו לב למקם אותו במרכז הלוח הגדול בדיוק. כל זוג לוחות יתברג מאוחר יותר.

הערה: לעמידות במים עדיף לכה את הלוחות לפני כן.

בניית התבנית:

1. בקוטר חותכים 4 מנות של כ- 20 ס"מ.
2. הניחו אותם בכל פינה באחד הלוחות הקטנים שכבר חתכו (11/13 ס"מ) והברגו כל חלק מקוטע בעזרת הלוח.
3. מניחים את הלוח הקטן השני בקצה השני של ארבעת המנות ובורגים אותם באותו אופן. התוצאה היא קוביות של מידות 11/13/20, אשר ישמשו לעיצוב תרמי של בקבוק הפלסטיק.

עיצוב הטרמפ של המנורה מתפתח:

1. חותכים את החלק התחתון של בקבוק ה -5 ליטר ומכניסים לתבנית אנכית (הצד של 20 ס"מ של התבנית צריך להיות מקביל לצד הבקבוק).
2. מחממים לאט עם חשפנית תרמית מכל צד של הקובויד. החשפן צריך להיות מרוחק כ- 10 ס"מ מהבקבוק. אם אין לך חשפנית תרמית, אפשר להשתמש בכל סוג אחר של להבה (כגון תנור חימום גז למשל).
3. לאחר שהבקבוק מקבל צורה זהה לתבנית, ממשיכים לחמם על מנת למחוק את תבניות הבקבוק ולמתוח את הפלסטיק כראוי. היזהר לא לחמם עד קרוב לפלסטיק או ארוך מדי באותו מקום, אחרת ייווצרו בועות על משטח הפלסטיק.
4. משאירים את הבקבוק שנוצר על התבנית, חותכים בצורה נקייה עם התבנית את החלק העליון של הבקבוק, וחותכים שוב את הבקבוק כ -17 ס"מ מתחת.
5. לאחר סיום החיתוך, הפוך את הברגים מכל צד של התבנית על מנת להפריד את התבנית מהפלסטיק.
6. בכל קצה הבקבוק שנוצר, קפלו לשוניות ברוחב 1 ס"מ ב 90 ° כלפי פנים. כל לשונית צריכה להיות משופעת משני הצדדים (כמו שמוצג בתמונה). הלשוניות יחליקו בין שני הלוחות (הגדולים והקטנים) בכל צד של הבקבוק, כדי לשפר את איטום המנורה. על מנת לקפל את הלשוניות בקלות, עקוב אחר קו דק עם החותך בחלק הפנימי של הבקבוק וקפל אותו ביד.

תיקון הלוח הסולארי:

1. הנח את הלוח על הלוח הגדול יותר, סמן את מיקום הפלט + ו- - של הפאנל וקדח חור של 5 מ"מ בשני הלוחות. (אם רכיב כלשהו כבר נמצא במקום הזה, יש להזיז את החור).
2. הכנס את החוטים מבקר הטעינה בחורים אלה, ורתך אותם לתפוקות המתאימות בלוח הסולארי.
3. לחיבור הלוח, האידיאל הוא להשתמש בשכבת בד דקה המודבקת ללוח והדבקת הלוח על הבד (באמצעות דבק חזק למשל).
4. עבור בסיס המנורה, חזור על אותה פעולה בקצה השני של הפלסטיק.
5. הנח את הלוח הקטן בחלק הפנימי של המעטפה והברג אותו ללוח הגדול יותר, עם 4 לשוניות הפלסטיק בין שני הלוחות.
6. כדי להבטיח את איטום תקע ה- USB, אתה יכול להצמיד חתיכה קטנה של צינורית בתוך הצינור.

אל תהסס לפרסם שאלות או שיפור שאתה עשוי לחשוב עליהם. ואל תשכח לשתף את המנורה שלך ברגע שעשית זאת, עם #solarlamp #lowtechlab!