Solar Powerbank


Solar Powerbank

In diesem Beitrag wird eine Powerbank vorgestellt, die über ein Solar-Panel geladen werden kann.

Benötigte Hardware

Anzahl Bauteil Anmerkung

1

Solar Modul 5V

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1

Stepup-Converter MD3608

 

1

Akku-Laderegler

 oder bei Amazon

1

USB-A Breakout Board

 

1

Lithium Akku 3.7V 2000mAh

 

1

Kabel mit Stecker 1,25mm JST-PH für Akku

z.B. bei Amazon

4

Blechschrauben 2.2 x 13mm

z.B. bei Amazon

1

Gehäuse Deckel

Aus dem 3D Drucker

1

Gehäuse

Aus dem 3D Drucker

 

Schaltung

Das Solar Panel besteht aus zweimal 10 Solarzellen. Jeweils 10 Zellen sind in Reihe geschaltet, sodass sich eine Spannung von ca. 5V ergibt. Eine Solarzelle arbeitet praktisch wie eine Konstantstromquelle, deren Stromstärke von der auftreffenden Sonnenenergie abhängt. Je nach Innenwiderstand der Last ändert sich daher die Spannung am Modul U = I * Ri. Die Spannung wird aber nie höher als etwa 5.6V.

Zum Laden des Lithium Akkus wird ein Laderegler mit dem Chip TP4056 verwendet. Dieser Laderegler hat einen Eingangsspannungsbereich von 4 bis 7V und typisch 5V ist also für das Solar-Panel geeignet. Eine Ladung erfolgt schon bei schwachem Licht, allerdings ist der Ladestrom dann gering. Die Spannung am Akku ist je nach Ladezustand bis zu 4.2V, wenn der Akku vollgeladen ist. Der Laderegler hat zwei LED, eine rote und eine blaue. Wenn eine Ladung stattfindet, also Ladestrom fließt, leuchtet die rote LED. Ist der Akku voll, leuchtet die blaue LED. Ist kein Akku vorhanden, aber Spannung von der Solarzelle vorhanden, leuchtet ebenfalls die blaue LED und die Rote flackert.

Damit am Ausgang der Schaltung 5V an der USB-Buchse anliegt, wird ein Step-Up-Wandler benötigt, der die Spannung des Akkus von 3.4 bis 4.2V auf 5V hochsetzt. Die gesamte Schaltung sieht somit so aus:

Noch ein Hinweis zur Leistung. Bei wolkenlosem Himmel erreicht man bei optimaler Ausrichtung einen Ladestrom von ca. 150 mA. Bei bedecktem Himmel 30 bis 80 mA.

Achtung!

Hinter einer Fensterscheibe aus Isolierglas geht der Ladestrom auf ein Fünftel zurück.

Zusammenbau:

Zuerst werden die einzelnen Module mittels Schaltdraht gemäß der Schaltung verbunden und verlötet. Dabei immer auf die richtige Polung achten. Nun den Akku anstecken und mit dem Potentiometer am Step-Up-Wandler die Ausgangsspannung auf 5V einstellen.

Die beiden Gehäuseteile werden auf einem 3D-Drucker angefertigt. Man sollte bedenken, dass die Powerbank lange Zeit der Sonne ausgesetzt wird und daher ziemlich warm wird. PLA ist nicht so gut geeignet, da dieses Material ab ca. 50 bis 60°C weich wird und sich verformen kann. PETG ist besser geeignet. Das Bild zeigt, wie die einzelnen Module im Gehäuse untergebracht werden. Durch den Schlitz beim Laderegler kann man die Status LEDs von außen sehen. Das Solarmodul wird mit doppelseitigem Klebeband in den Rahmen geklebt.

Der Blogbeitrag von Miguel Torres Gordo zum Solar Tracker könnte Sie durchaus auch interessieren, um die Ausbeute der Sonnenstrahlen zu optimieren.

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6 commentaires

Gerald Lechner

Gerald Lechner

Wenn gleiche Module parallel geschaltet werden, die auch gleich von der Sonne bestrahlt werden, sind keine Dioden erforderlich.

Ovidiu Jehac

Ovidiu Jehac

Hallo,
Braucht man für die Parallelschaltung keine Diode mehr?

Gerald Lechner

Gerald Lechner

Es können auch mehrere Solarmodule parallel geschaltet werden wodurch sich dann der Ladestrom erhöht. Wichtig ist dabei, dass alle Solarmodule dieselbe Nennspannung haben und gleichmäßig von der sonne bestrahlt werden. Selbstverständlich kann auch ein leistungsstärkerer Akku verwendet werden. Er muss aber 3.7V Nennspannung haben und ein Li-Ion Typ sein. Der Laderegler liefert einen maximalen Ladestrom von 1A.

Jippie

Jippie

Nettes Projekt, aber wie sinnvoll ist es in diesen Dimensionen?
Nach meiner Rechnung dauert es > 11 Stunden bei vollem Sonnenlicht, bis der 2000-mAh-Akku aufgeladen ist. Stimmt das?

So viel Sonne und/oder Zeit hat man meistens nicht, und die 2000 mAh sind auch eher klein dimensioniert.
Daher die Frage: Könnte man auch mehrere Panels (z.B. vier) und einen doppelt so großen Akku verwenden? Dann wäre man vermutlich bei 5,5 h, damit könnte man schon eher arbeiten.

Gerald Lechner

Gerald Lechner

Das sollte kein Problem sein. Damit erreicht man den doppelten Ladestrom. Es sollten allerdings beide Module gleich beleuchtet werden.

Jack

Jack

kan men auch 2 Solar Modul 5V parallel schalten?

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