Gebruik maken van een oplaadbare batterij

Doel is zo min mogelijk onderhoud en instructie. Schoonmaken moet kunnen.

De installatie wordt gebouwd op het laden van een accu van 12 volt. Met gebruikmaking van een zonnepaneel.

De volgende stappen worden genomen:

• Bepaal het vermogen in [W]
• Bepaal de bedrijfstijd van de apparaten [uur/h] ;
• Bereken de energiebehoeften [kwh]
• Bereken de minimaal benodigde accu-capaciteit ampère-uur[Ah] dat een verantwoord ontlading kan spreken;
• Bepaal de laatregelaar
• Bepalen van de grootte van het zonnepaneel in [Wp]

Het vermogen

Het vermogen wordt weergegeven in Watt [W]
Dit wordt aangeven op het apparaat of een technische gegevens blad.
De waarden kunnen ook gemeten worden door een stroomtang of een multimeter.

Het vermogen kan ook worden berekend met de formule P = U x I
U=spanning[V] en I=stroomsterkte[A]

Opmerkingen: Hoe lager dit vermogen hoe gunstiger het is voor het rendement van de zonnepanelen. B.v. door ledlampen te gebruiken.

Energiebehoefte ΔE in [kwh]

De bedrijfstijd speelt een grote rol. Vooral, wanneer er veel energie nodig is.
Als de bedrijfstijd bekend is, kunnen de energie behoefte worden berekend
P. ΔT in [Wh] of in [kWh]

De energiebehoefte in [kWh] is geen
SI-eenheid, de eenheid voor energie is namelijk Joule[J].
Maar men spreekt wel van een eenheid van arbeid of, populair uitgedrukt, een hoeveelheid elektrische energie in Kilowattuur.[kWh]
Als men een machine,bijvoorbeeld elektrische voertuig, met een vermogen van 1 [kW] één uur laat werken heeft men een energie van 1 [kWh] verbruikt.

We gebruiken toch het symbool ΔE.
Het is een hoeveelheid energie of arbeid in de techniek ?

Normale huishouden

Bij een normaal huishouden hoort:

• Water koken voor de gezondheid, thee, koffie;
• Elektronische apparatuur aansluiten;
• Verlichting;

Water koken

Men kan gebruik maken van een reis-dompelaar 150 [Watt]
1,0 liter water duurt 100[K] x 4,2[J/kg.K] + 2080 = 2500 [J] met 150[W] Het duurt het 16 [s] voor dat het kookpunt bereikt is.

Omvormer 12-110 Volt

Er zijn in de handel zijn omvormers te koop. Die batterijspanning(Accu) van 12 Volt omzetten naar wisselstroom van 110 Volt AC(max. 180 [W]) en een laptop aansluiting en daarbij ook een Usb-port voor opladen van een smartphone(2.1 A) hebben.
Er zijn vele apparaten te koop, die weken op 12 Volt en 110 Volt AC. Je moet niet veel van verwachten. Creatief !

Verlichting

12 Volt lampen zijn in alle vormen en maten te koop. Zelf op een auto-sloperij kan men ze gratis vinden. De autolampen zijn zeer mooie design.

In het binnenland heeft men behoefte aan een radio. Een autoradio van de autosloperij kan hierin gebruikt worden.
Men moet rekening er mee houden dat de luidsprekers een wattage nodig hebben van 300 [W]
De radio staat de hele avond aan en vraag een energie van 300x 6 uur= 1.8 [kWh] Maar het geluid kan ook wat zachter.
Maar het kan ook wel luxer.
Een TV met sateliet verbinding, De TV verbruikt 24 [W] en kost 400 euro. Exclusief een schotelantenne van 100-300 euro van 36[W] TV staat aan 5 uur. Dan is de energiebehoefte (24+36)x5 = 300[Wh]
Dit zijn prijzen en wattage gevonden op Internet, maar smaken verschillen...
Het is mogelijk met 2 accu's.
Dit zijn schetsen wat mogelijk is.

Het energiebehoefte is niet constant, alleen de verlichting(tijdsduur 6 uur)
Af en toe maakt men gebruik van een reisdompelaar en de omvormer, 150+200 = 350 [W] De avond duurt 6,0 uur. De maximale(piekbelasting) energiebehoefte is 350[W]x 6,0 [h] = 2100 [Wh] 2,1 [kWh]
De accucapaciteit is In Ampère-uren
Ah= 2100/12= 175,0 [Ah]
We moeten zoeken naar een accu met een zo hoog mogelijk capaciteit en/of Watturen.

Er zijn in de handel Gel-accu's te koop van 100 Ah. Dit betekent dat de accu's parallel geinstalleed dienen te worden om 200 Ah uren te krijgen.
Het aantal Watturen is 1,9 [kWh]. Maximaal 2,0 [kWh] kan worden geleverd door 2 accu's.
Nogmaals dit is een schets. De praktijk moet het uitwijzen.

Maximale ontlading van de accu of batterij

Waarom mag een accu niet tot 100% ontladen worden ?
Startaccu’s mogen niet verder ontladen worden dan 20%. Dit komt omdat de interne weerstand van een accu toeneemt als hij sneller ontladen wordt.
Het verliest elektrische energie via een interne weerstand.
De accucellen raken beschadigd waardoor de kwaliteit en capaciteit(Ah) van de accu verloren raakt.
Hoe langer het duurt voordat de accu opgeladen wordt, hoe meer interne schade er ontstaat. De accu gaat kapot !

Capaciteit Ah van de accu

Er zijn verschillende soorten van accu's. Onderstaande accu's werken op basis van zwavelzuur en lood, behalve Litium.
De werking van de accu wordt in deze video van YouTube uitgelegd:

• lood-accu: De accu is een "natte"-cel: lood, zwavelzuur en water, is erg zwaar, levert een constant een krachtige energiestroom af, lage in prijs, moet goed geventileerd zijn vanwege het ontstaan van gassen.
  Loden autoaccu's hebben een capaciteit van rond de 44 - 230 Ah.
  Ah wordt allen in Europa gebruikt.
  Ah staat voor Ampère uur en is de gangbare eenheid voor elektrische lading.
  De loden accu mag maximaal 50% ontladen worden.
  Loodaccu 0,2-0,50 max. ontladingsdiepte
• Gel-accu Een loodaccu en een gel accu werken ongeveer hetzelfde. Er is echter een belangrijk verschil.
  Bij een gel accu zit een soort vaste substantie(gel) tussen de platen, en bij een loodaccu een vloeistof. Het zwavelzuur is opgelost in de gel. Langer levensduur, wanneer het cyclisch wordt gebruikt.
  Het opladen verschilt van een loodden accu !
  Ze moeten een hogere laadspanning hebben tussen de 14,2-14,8 volt.
  Ze zijn gevoelig voor het overladen, waardoor blijvende schade optreedt.
  Levert voldoende kracht, hoeft niet rechtop te staan, geen ventilatie nodig.
  Gel accu's kunnen diep ontladen worden tot 70 - 80 % Max. ontladingsdiepte 0,7-0,8
• AGM-accu AGM (Absorbed Glass Mat)-accu’s zijn accu’s waarbij het aanwezige accuzuur vastgehouden wordt door speciale glasvezelmatten. Hierdoor kunnen de accu’s niet lekken en kunnen ze in elke positie gebruikt worden. De accu’s onderhoudsvrij en hebben een lange levensduur en kunnen frequent(1600 laatcycli) opgeladen worden.
  Ze leveren betere prestaties dan natte loodaccu’s, maar ze leveren een minder hoge stroom dan gel-accu’s.
  Zijn bestand tegen hoge en lage temperaturen, hebben weinig zelfontlading en blijven lang bruikbaar. Ze worden daarom o.a. gebruikt in duurdere voertuigen, als opslag voor zonnen- en windenergie. Deze accu’s kunnen vaak tot ongeveer 70-75% ontladen worden.
  Max. ontladingsdiepte 0,7-0,8.
• Lithium Voordeel Lithium accu's kunnen tot 2000 keer opgeladen worden, hoger rendement.
  Nadeel: explosiegevaar en duur. Lithium accu’s kan je tot 95% ontladen. Max. ontladingsdiepte 0,95.

Rekening houden met de percentage ontlading.
Bruikbaar Wattuur = aantal accu's x accucapaciteit x voltage x maximale ontladingsdiepte
ΔE= n x Ah x V x O

• n= aantal accu's;
• Ah=capaciteeit van een accu;
• V= de accu-spanning;
• O= het percentage van maximaal ontlading;

Bij 2 accu's van 100 Ah wordt het maximale bruikbare energie ΔE 1,920 [kWh].
Twee accu is best te doen, gezien het gewicht.

Opmerkingen :
Een autoaccu is bruikbaar in Suriname, daar winterse perikelen niet voorkomt. Een temperatuurdaling heeft namelijk invloed op de capaciteit van de Accu.
Een accu kan niet tegen een hoog temperatuur. Zet daarom de accu niet in de zon ! Begraaf het in de grond en doe een deksel erop.
Opgelet als het regent → kans op kortsluiting.

Verhogen van Wattuur

Het verhogen van Wattuur gebeurt door de accu's parallel te schakelen. Gebruik:

• Altijd identieke accu’s, dus accu’s van hetzelfde merk van gelijke capaciteit en voltage en met dezelfde productiedatum;
• Altijd identieke kabels van dezelfde lengte tussen de geschakelde accu’s;
• Altijd volledig opgeladen accu’s;

Accu’s parallel schakelen door de pluspolen met elkaar te verbinden en de min-polen met elkaar te verbinden.
Door het parallel schakelen van accu's verhoog je de capaciteit(Ah) van de accu. Met iedere accu die je toevoegt verhoog je de capaciteit van de installatie.

Laadregelaar

Een laadregelaar zorgt ervoor dat je een accu niet overlaad zodat hij veel langer meegaat.
De laadregelaar zorgt ervoor, dat de accu dus niet onder en overbeladen wordt én kijkt ook naar het type accu.
Vooral het niet overladen, dus doorgaan met laden terwijl de accu vol is, is goud waard.
Het laden bestaat uit een aantal uitgebalanceerde fases:

• de bulklading fase:
  De acculader levert maximale stroom. Gedurende deze fase zal de accuspanning toenemen. ;
• de absorptielading fase :
  Deze start wanneer de accu zijn maximale spanning heeft bereikt. De laadstroom zal dan langzaam afnemen;
• de float fase ook wel druppellading :
  Omschakelen van laden naar een onderhoudslading die garandeert dat de accu vol blijft en in een optimale conditie wordt gehouden;

Bij de keuze van de laadregelaar is de modulestroom het belangrijkste selectiecriterium.
Wanneer de accu volledig is opgeladen, wordt het zonnepaneel namelijk losgekoppeld van de accu en via de regelaar kortgesloten.
Dit voorkomt dat de door het zonnepaneel opgewekte spanning te hoog wordt en het zonnepaneel beschadigt raakt.
De modulestroom van de laadregelaar moet daarom gelijk zijn aan of hoger zijn dan de kortsluitstroom van het gebruikte zonnepaneel.

Er bestaan twee laadregelaars namelijk MPPT laadregelaar en de PWM laadregelaar:

• De MPPT staat voor Maximum Power Point Tracker
• De PWM staat voor Pulse Width Modulation, lagere invoerspanning, goedkope Laadregelaar..

MPPT-laadregelaar

Een MPPT regelaar zet het vermogen uit de zonnepanelen zodanig om, dat het met de geleverde elektrische stroom zo maximaal mogelijk aan de spanningsbehoefte van de accu voldoet. Bij een hoger verbruik van de accu zal dat méér zijn dan in rusttoestand.
Een MPPT laadregelaar kan worden aangesloten op een zonnepaneel met een substantieel hogere nominale spanning dan de accuspanning zelf. De MPPT regelaar zal dan eveneens een maximaal laadrendement voor de accu uit de panelen halen.
Maakt je gebruik van grote en of meerdere, in serie geschakelde zonnepanelen? Dan is een MPPT laadregelaar een logische keus. Dit heeft een hoger opbrengst.

PWM laadregelaar

PWM staat voor Pulse Width Modulation en dat betekent dat de spanning van het zonnepaneel naar beneden wordt bijgesteld tot ongeveer het voltage van de accu op dat moment. De PWM laadregelaar verbindt de zonnepanelen met de accu en past alleen het voltage aan om zodoende accu te laden. Het gevolg is dat de regelaar een minder goede opbrengst heeft in tijden van bewolkt weer of bij intensieve belasting van de accu. De PWM laadregelaar is geschikt voor panelen met een uitgangsspanning die niet te ver boven dat van de accu('s) ligt. Dit zou dan ook veel vermogensverlies opleveren.

Grootte zonnepaneel [Wp]

De fabrikanten komen met de grootte van in de vorm van wattpiek[Wp] met verschillende kwaliteiten.

De zon komt op in Suriname 07:00 uur en gaat onder 19:00 uur. De zon schijnt overdag gemiddeld 12 uur [h].
De grootte van de Watpiek wordt berekend: elektrische behoefte/de tijd dat de zon schijnt maal het rendement van de zonnepaneel. Het zonnepaneel dient dus 200 [Wp] of hoger te bedragen. Deze zijn in de handel te verkrijgen.

Gangbare laatregelaars gebruiken 36 cel zonepaneel. Levert ongeveer 160 [Wp]

De installatie ziet er als volgt uit:

Opmerkingen:
de stroomkabels dienen geschikt(gecoat) te zijn voor de opkomende zonestraling en natuurlijk waterbestendig.

Kostprijs ongeveer..

Amazon

Onderdeel	Prijs in dollars	Totaal in $
Haian 12V LED Bulb 6W 600Lm E26/E27 Gebruik dezelfde fitting als 110/220 lamp.	19	19
Ledlamp spot	4,0	8,0
Laatregelaar	-	46
Accu	-	100
TRUST 12V ULTRASLIM NOTEBOOK POWER ADAPTER 70W FOR CAR	-	50,30
Zonnepaneel bij Amazon	-	60 t/m 85
Totale kosten	-	284,3 - 309,3

Onderdeel	Prijs in euro's	Totaal in €
Ledlamp yphix	5,0	20
Ledlamp spot	4,0	8,0
Laatregelaar	-	46
Accu	-	100
TRUST 12V ULTRASLIM NOTEBOOK POWER ADAPTER 70W FOR CAR	-	50,30
Zonnepaneel bij Amazon	-	60 t/m 85
Totale kosten	-	284,3 - 309,3