Free energy: как сделать ночник на ионисторах и солнечной батарее
Настало время использовать куда-нибудь батареи ионисторов. По результатам теста выяснилось, что от батареи 6х500F на полной яркости светодиодная лента горит примерно 10 минут. Этого разумеется мало, поэтому решено было сделать ночник — на малой яркости света вполне надолго хватит. Что из этого получилось?
Мне было интересно подключить их к солнечной батарее, из чего получился описанный ниже прототип ночника. Ночью в квартире темно, а слабое фоновое освещение как раз будет кстати.
«Профи» из нижеописанного вряд ли узнают что-то новое, ну а начинающим возможно будет интересно.
Заряд
Для заряда использовались 3 купленные на ебее китайские солнечные панели можностью 1.5Вт и напряжением 9В каждая (цена вопроса $3.99/шт). На холостом ходу они действительно выдавали около 10В, ток КЗ при освещении через оконное стекло около 100мА. На самом деле 3 штуки оказалось ни то ни се, т.к. 30В для зарядки 16-вольтовой батареи много, надо брать либо 2 либо 4. Панели подключены к ионисторам последовательно через мощный диод (нужен для того, чтобы ионисторы не разряжались через панели ночью). Конечно подключение через диод — не самый эффективный способ снятия энергии с батарей, это не MPPT и даже не PWM, зато дешево и надежно.
В тестовом варианте вся конструкция из 3х батарей, приклеенных скотчем к коробке от печенья, и диода, выглядит так:
Как показала практика, даже в солнечный день диод не греется (разряженная батарея ионисторов фактически эквивалентна короткому замыканию для солнечных панелей). В ясную погоду уже к середине дня батарея ионисторов заряжается до 15В, затем это напряжение примерно так и держится до вечера. Окна выходят на восток и солнце светит только утром, так что во второй половине дня панели служат скорее для компенсации саморазряда.
Разряд
Для ночника были задействованы следующие компоненты:
1) Три 1-Вт светодиода теплого свечения (цена вопроса 1$ за 10шт)
2) Драйвер светодиодов с поддержкой CC-CV (цена вопроса 2$)
В отличии от обычных батареек, ионисторы разряжаются линейно, так что напряжение на них меняется в широких пределах, поэтому необходим led-драйвер. Драйвер должен иметь регулируемый ток, это важно, в противном случае светодиоды будут гореть только на полную мощность, и получится фонарик а не ночник. В моем случае вращением потенциометра я выставил комфортный уровень яркости, который получился примерно на уровне обычной свечи.
На столе это выглядит примерно так:
3) Наконец, чтобы «это» стало ночником, было куплено фотореле, с длинным названием DC 5-18V Solar Light Control Switch Module Controller Night Work/ day Off (цена вопроса $4.59).
Есть 2 варианта реле, Night Work/day Off и наоборот, важно не перепутать. В общем-то и вся конструкция, вход фотореле подключаем к ионисторам, выход фотореле подключается к драйверу светодиодов. Уровень освещенности для срабатывания реле можно отрегулировать находящимся внутри подстроечным резистором.
Результаты
Система оказалась работоспособной и вполне удобной. Вечером, примерно в 22 часа, светодиоды загораются, накопленного за день заряда хватает на 4-6 часов, утром заряд начинается снова. Тут важно напомнить, что в отличии от литиевых или свинцовых аккумуляторов, число циклов ионисторов в идеале практически неограниченно, так что о количестве циклов или «эффекте памяти» можно не думать (на практике, как и электролитический конденсатор, ионистор с годами конечно может потерять емкость). В общем, получился вполне компактный для домашнего использования ночник на бесплатной солнечной энергии.
Об экономической эффективности разумеется, речи не идет — на данный момент ионисторы примерно в 10 раз дороже обычных аккумуляторов и имеют в 10 раз меньшую плотность энергии (вт*ч/кг). Однако за счет возможности отдачи больших токов, возможности заряда и разряда при минусовых температурах и практически неограниченного числа циклов, они весьма интересны и перспективны. Ну и разумеется, всегда интересно протестировать что-то новое.
В дальнейшем планируется протестировать заряд и разряд ионисторов на разных нагрузках.