Posso caricare in sicurezza una batteria con attuatore per garage 24v con una coppia di pannelli solari 12v?

Ho un attuatore per porta da garage Akku Promatic di Hormann , poiché il mio garage non ha elettricità di rete. In generale, sono rimasto molto colpito da come funziona. Sfortunatamente, mentre dura circa due mesi tra una ricarica e l'altra, non dà quasi notizia di quando la carica della batteria si sta esaurendo.

Vorrei che durasse più a lungo tra una carica e l'altra, così poco tempo fa ho comprato dei caricabatterie solari a bassa potenza. La mia preoccupazione è che potrebbe esserci qualcosa che mi è sfuggito nel modo ingenuo che intendo collegarli.

sfondo

L'unità batteria Hormann (in basso a destra nella foto) ha una coppia di prese XLR, quindi è possibile collegare il cavo di alimentazione dell'attuatore a uno dei due. Presumo che Hormanns abbia le spine del caricabatterie solare (ridicolmente costose e non disponibili nel Regno Unito) nell'altra presa. Internamente, ci sono un paio di batterie 12v a scarica profonda cablate in serie.

^{Attrib. Hormann .}

Quando è completamente carico, il modulo batteria misura 26,3 V e l'attuatore si rifiuta di funzionare quando la tensione scende a 23,3 V.

I pannelli solari che ho sono solo 1w, ma hanno un diodo integrale. Sono stati venduti come ricaricatori di batterie solari da 12 V e la ricerca che ho fatto all'epoca ha suggerito che una potenza così piccola dovrebbe essere considerata come una carica di mantenimento delle batterie, quindi caricare eccessivamente non dovrebbe essere un problema. Noto però che la tensione a circuito aperto sotto la luce del sole può raggiungere i 18v.

Su uno dei pannelli il diodo è bruciato, quindi qualsiasi consiglio su come sostituirlo sarebbe utile (ho rimosso il vecchio diodo, ma è stato incollato a caldo sul pannello e rimuoverlo ha graffiato un po 'di ID, suppongo sia un 1N4007 però).

Come intendo collegarli

Quindi, ingenuamente, stavo solo collegando entrambi i pannelli in serie, proprio come le batterie sono cablate, attraverso una spina XLR e lasciandole collegate permanentemente.

Sto anche valutando se potrebbe essere meglio lasciare il diodo fuori dal secondo pannello e collegare semplicemente i due pannelli insieme con un singolo diodo tra di loro.

Le mie preoccupazioni

Supponendo una rara giornata estiva inglese, so che a solo 1w @ 18v significa una corrente abbastanza bassa per la batteria, ma 36v da una coppia di pannelli potrebbe danneggiare i circuiti dell'attuatore? Immagino che il collegamento alla batteria farà scendere quella tensione appena sopra la tensione della batteria, ma sarebbe bello saperlo con certezza.

Inoltre, quando l'attuatore sta effettivamente assorbendo corrente, sta assorbendo alcuni watt per 20-30 secondi. Le celle solari potrebbero essere in qualche modo danneggiate? Osservando la scheda tecnica del diodo, sembra che ciascuno dei diodi sia più che in grado di far fronte alla corrente e alle tensioni di cui stiamo parlando.

Ho esaminato le pertinenti domande sull'etichettatura delle celle solari e sulla carica della batteria , ma non riesco a trovare sembrano rispondere alle mie preoccupazioni.

ma potrebbe 36v da una coppia di pannelli danneggiare i circuiti dell'attuatore?

Quindi ecco l'affare. Le batterie al piombo acido hanno un aspetto elettricamente simile a una fonte / dissipatore di tensione con una resistenza di piccole serie, con il livello di tensione in funzione dello stato di carica. 2 V / cella (ci sono 6 celle in serie in una batteria da 12 V) è nominale e, se ricordo bene, la loro tensione a circuito aperto è qualcosa come 1,9 V vuota, 2,1 V piena. Ciò copre il 90% del loro comportamento.

Considerando che, le specifiche "1W @ 18V" del pannello solare non saranno in grado di "vincere" contro la batteria e la tensione del pannello solare verrà ridotta alla tensione della batteria, fornendo probabilmente 0,055A (= 1W / 18 V) a qualunque sia la tensione della batteria.

Quando una batteria si riempie completamente, tuttavia, la sua resistenza in serie aumenta drammaticamente e la tensione aumenta fino a quando non c'è abbastanza tensione per iniziare l'elettrolisi del fluido e si ottiene la generazione di H2 e O2 ai terminali e la perdita dell'elettrolita. Una batteria al piombo acido, a seconda del tipo + produttore, ha un certo tasso di ricombinazione di H2 + O2 => elettrolita che può gestire; se elettrolizzi a una corrente più alta di quella, porta a una perdita permanente di elettroliti (+ quindi perdita di capacità)

Quindi c'è una corrente sicura che può essere erogata continuamente a una batteria al piombo, dove la sua autoscarica dovuta all'elettrolisi equilibra la corrente di carica. Dipende dalla fabbricazione + costruzione. Non mi sentirei preoccupato per un tasso di carica C / 10 o C / 20 (dove C = la corrente necessaria per scaricare una batteria in 1 ora). Le batterie delle porte da garage hanno probabilmente una capacità> 1Ah, quindi dovresti essere al sicuro con una corrente di carica di 55 mA.

TUTTAVIA - Probabilmente metterei un (diodo zener e resistenza in serie) in parallelo con ciascuna batteria, il diodo zener essendo circa 14 V e la resistenza forse circa 10 ohm o giù di lì, in modo da evitare che i terminali della batteria si ricarichino troppo.

Inoltre: se è possibile, collegare ciascun pannello solare a ciascuna batteria (e mantenere i diodi), piuttosto che la coppia di pannelli in serie collegati alle batterie in serie, ovvero provare a collegare i rubinetti centrali. In questo modo, caricherai ciascuna batteria in modo indipendente. Altrimenti, ciò che può rovinare la durata della batteria è se le tensioni della batteria divergono: quella con la tensione più alta tenderà a sovraccaricarsi, mentre l'altra tenderà a sovraccaricare e non completamente caricata.

Sommario:

• Quando viene utilizzato a Oxford, in Inghilterra, il caricabatterie fornirà utili guadagni nel tempo tra la ricarica per oltre 6 mesi all'anno.

• I caricabatterie possono essere utilizzati così come sono in sicurezza (con due in serie collegati direttamente attraverso la batteria da 24 V). È possibile collegarne una per ogni batteria, ma la velocità di carica è così piccola che è improbabile che il guadagno nel bilancio della batteria sia utile.

• Un diodo 1N400x funzionerà bene (per pannelli con meno di 10 Watt).

• Se si utilizzano due pannelli in serie, è necessario un solo diodo: se lo si desidera, è possibile bypassare il diodo sul secondo pannello.

• Le batterie non devono essere scariche in profondità, anche se sono "a scarica profonda" se si desidera la massima durata della batteria. Il ritaglio esistente a 23,3 V è probabilmente predisposto per soddisfare questa esigenza.

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Dimensioni in AH della batteria sconosciute - si supponga che 2 "7" mattoncini "possano essere più grandi.
Dimensioni del pannello fotovoltaico = 2 x 1 Watt nominali.

Regola i risultati di seguito di conseguenza se le batterie sono più o meno di 7 Ah ciascuna.

Stop Press: questo sito offre a

• "Batteria di ricambio ricaricabile WA 24, 10 Ah per Promatic - Akku completa di supporto"

per un 'mero' 213 Euro!
Supponendo che l'originale sia anche 10 Ah, le cifre seguenti devono essere aumentate di circa 1,5 in termini di capacità. Le tariffe di carica dei pannelli fotovoltaici da 1 W sono ancora meno suscettibili di essere dannose. Prenderò in considerazione la revisione di questa risposta alla luce di questa "conoscenza" a tempo debito.

Il meraviglioso sito Gaisma che fornisce molte informazioni utili sull'insolazione (livelli di sole, precipitazioni, velocità del vento e molto altro) da migliaia di siti in tutto il mondo, consiglia che le ore di sole giornaliere medie mese per mese a Oxford, da Inghilterra a Gennaio, sono:

Isolamento, kWh / m² / giorno = "Ore di sole"

• Mese / ore di sole al giorno in media
  0,67
  feb 1,23
  mar 2,23
  apr 3,39
  maggio 4,39
  giu 4,6
  lug 4,66
  ago 3,99
  set 2,76
  ott 1,59
  nov 0,82
  dic 0,50

vale a dire 4,66 a luglio e 0,5 a dicembre.

Queste sono le ore Watt giornaliere medie che otterrai al massimo per Watt di pannello fotovoltaico.

Una batteria da 12V fornisce nominalmente circa 12 Watt ore per ampora ora di capacità. Quindi un "mattone" da 7AH darà 84 Watt all'ora.

In una BUONA giornata di luglio un pannello da 1 W fornisce 4.66 Wh di potenza o oltre 24 ore in media 0,2 Watt. Quindi per caricare completamente una batteria da 84 Wh a questo ritmo (assumendo un'efficienza del 100%) occorrerebbero 84 / 0,2 = 420 ore. vale a dire che la tariffa media nella metà estate inglese di Oxford con il pannello ben orientato è C / 420. Anche durante la ricarica a piena potenza durante il giorno la velocità è di 1 Watt / 84 Wh = C / 84.

C / 100 sarebbe una carica di mantenimento molto modesta per una batteria al piombo acido, quindi dati i presupposti di 1 x 1 Watt pannello per batteria 7Ah (2 batterie, 2 pannelli) che potrebbero essere lasciati sul posto senza problemi.

La buona notizia è che dici che attualmente la batteria dura "circa 2 mesi tra una carica e l'altra". 60 giorni x 24 ore = 1440 ore. Quindi il cattivola velocità di scarica della batteria sarà superata dall'uscita del pannello a luglio. Infatti, per consentire al tasso medio di scendere a C / 1200 (consentendo alcune inefficienze), il tasso medio di insolazione giornaliero dovrebbe scendere a 4,66 x 420/1200 ~ = 1,6 kWh / giorno (o 1,6 ore di sole / giorno). Questo tasso viene superato per i 9 mesi da marzo a ottobre compresi. Come in precedenza, questo presuppone un pannello da 1 W in buone condizioni e batterie da 7Ah 12V. La velocità di carica effettiva effettiva sarà inferiore poiché il pannello ha una potenza nominale di 1 Watt o qualsiasi altra cosa al punto di potenza ottimale. Murphy afferma che il pannello mpp e la tensione della batteria saranno generalmente diversi. Ci sono anche perdite di efficienza di conversione, ma l'acido di piombo ha un'efficienza di corrente abbastanza buona (corrente in uscita / corrente in entrata) - probabilmente 80% - 90%. A bassi tassi di carica (come questo) anche l'efficienza energetica è abbastanza buona. (A velocità di carica più elevate la tensione del terminale aumenta a causa della caduta di tensione attraverso la resistenza interna). Supponiamo di ottenere un'efficienza di conversione dell'80% per il calcolo.

Tutto quanto sopra dovrebbe essere in grado di essere utilizzato per capire come funzioneranno altre batterie Ah e altri pannelli Wattage in un determinato mese.

NB: anche se la batteria ha un ciclo profondo, caricarla prima che sia completamente ciclica. La vita migliorerà. Il caricabatterie solare aiuterà anche questo.

Il consiglio di utilizzare uno zener come protezione da sovratensione è buono, ma se lo si desidera è possibile creare facilmente un dispositivo di taglio molto più nitido. Un regolatore shunt TL431, 4 resistori e un transistore MOSFET a canale P o PNP produrranno un regolatore a pinza di tensione programmabile, quanta dissipazione consente il transistor e una tensione "a ginocchio" molto acuta. Altre informazioni su questo, se lo si desidera.

Sarei molto interessato a sapere:

Ah valutazione di ogni batteria?
Potenza per pannello.
Tipo di pannello (silicio amorfo o cristallino o ...?)

Energia per apertura?
Corrente di funzionamento del
motore Potenza del motore?

Solo stime: vedi i presupposti di seguito.

Assumere:

• 24 V x 10 Ah.

• 80% della capacità disponibile grazie alla protezione da scarica profonda.

• 3 x (apertura + chiusura) al giorno. Ciò consente 2 volte in tutti i giorni e più volte nei fine settimana ecc.

• 30 secondi di apertura o chiusura.

• 60 giorni tra le ricariche

10 Ah x 80% = 8Ah.

Tempo di funzionamento per carica = 1/2 minuto x 2 operazioni x 3 al giorno x 60 giorni = 180 minuti.
Dì 200 minuti.

Assorbimento di corrente = 8 Ah x 60 minuti / ora / 200 minuti = 2,4A

2,4 A x 24 V ~ = 100 Watt o ~~ = 1/8 HP motore

Energia per apertura ~~~ = 2,4 A x 24 V x 30 secondi = ~ 1800 Watt al secondo = 1800 Joule
= 0,5 Watt all'ora.

Controllo sanitario:

Capacità della batteria = 8 Ah x 24 V = ~ 200 Wh
Quindi azioni = 200 / 0,5 = 400
~ = 6 / giorno
= 3 x (apri + chiudi)
quindi controllo di integrità OK :-)

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Informazioni Gaisma per Oxford:

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Informazioni utente:

Una risposta dell'utente eliminata ha fornito alcune informazioni sull'esperienza del "mondo reale" con lo stesso prodotto o un prodotto simile. Loro hanno detto:

• Ho usato 2 pannelli solari da 5 W con un regolatore da 5 W per alimentare la mia porta da garage Hormann. I pannelli solari sono montati sul tetto piano del garage. Ha mantenuto la batteria completamente carica durante i mesi estivi. Prima dell'installazione ho dovuto ricaricare ogni 2 mesi come OP.

• Costo totale di circa £ 40 utilizzando pannelli / regolatore di provenienza eBay, Perspex per il montaggio, ecc. Vale la pena farlo da soli