Ηλιακό τροφοδοτικό με inverter (για Laptop κλπ)

Από την στιγμή που ξεκίνησα να δοκιμάζω το bitcoin mining, το πρόβλημα που εντόπισα ήταν η κατανάλωση ρεύματος. Το θέμα με το mining είναι ότι όσο πιο ταχύτατα εξαρτήματα χρησιμοποιείς, τόσο ανεβαίνει και η κατανάλωση ρεύματος με αποτέλεσμα να μην συμφέρει να δοκιμάσεις καν το mining. Έτσι σκέφτηκα να βρω τρόπο να παίρνω ρεύμα από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.

Η πιο απλή λύση είναι να χρησιμοποιήσεις ηλιακά πάνελ και να παίρνεις ρεύμα έτσι από εκεί. Παρότι ωστόσο τα ηλιακά πάνελ βγάζουν από 12-24v, το ρεύμα τους δεν ενδείκνυται για κάποια χρήση, κυρίως επειδή δεν είναι ποτέ σταθερό, αφού ο ήλιος είναι μόνο το μεσημέρι στα "φόρτε" του, ενώ το πάνελ συνήθως παραμένει σταθερό και δεν ακολουθεί τον ήλιο, με αποτέλεσμα να μην παράγει πάντα 24v.

Έτσι, θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί μπαταρία, μαζί με ένα σύστημα το οποίο θα αναλαμβάνει να την φορτίσει (και να την παρακολουθεί, ώστε να μην συνεχίζει να την φορτίζει όταν είναι γεμάτη), καθώς επίσης να παρέχει σταθερό ρεύμα στην έξοδο του, χρησιμοποιώντας είτε την μπαταρία, είτε το πάνελ (όταν αυτό θα δίνει minimum 12v, ειδάλλως θα τραβά από την μπαταρία).

Ένα άλλο ακόμη πρόβλημα είναι ότι τα 12v δεν χρησιμεύουν σχεδόν πουθενά. Ναι, μπορείς να χρησιμοποιήσεις κάτι με αυτήν την τάση, αλλά δεν είναι ιδανικό. Μπορείς να κάνεις μερικές μετατροπές και να λειτουργείς το laptop σου με 12v, αλλά γενικά καλό είναι να έχεις 220v, ώστε να μπορείς να χρησιμοποιήσεις επάνω ότι θέλεις χωρίς περιορισμούς. Οπότε η χρήση ενός inverter, ο οποίος θα μετατρέψει την τάση των 12v σε 220v, κρίνεται απαραίτητη.

Εδώ να πω ότι στην αγορά υπάρχουν πολλοί και φτηνοί inverters, όπως επίσης και φορτιστές/ελεγκτές, ενώ μπορείτε να τους φτιάξετε και μόνοι σας, αν έχετε τον χρόνο και την θέληση. Αυτό που θα πρέπει να προσέξετε στους inverters είναι ότι θα πρέπει να είναι "true sine wave" (καθαρή ημιτονική μορφή) (ή τουλάχιστον "modified sine wave") και όχι "square/quasi-square wave" (τετραγωνικής μορφής). Η διαφορά τους είναι στο ότι οι square wave inverters (οι οποίοι συνήθως είναι και οι πιο φτηνοί) παράγουν ρεύμα με πολύ θόρυβο, πράγμα που δεν τους κάνει ιδανικούς για ευαίσθητες συσκευές (πχ PC), εκτός και αν διαθέτουν πολύ καλό τροφοδοτικό με μεγάλους πυκνωτές ώστε να λειτουργούν σαν φίλτρο. Αυτοί οι inverters είναι κατάλληλοι για φωτισμό, μοτέρ, θερμότητα κλπ. Από την άλλη, οι sine wave είναι οι κατάλληλοι για χρήση και σε ηλεκτρονικές συσκευές, μιας και δεν παράγουν θόρυβο. Κάτι άλλο επίσης, οι φτηνοί inverters είναι σαν τους ενισχυτές των αυτοκινήτων με τα δεκάδες watt, που στην πραγματικότητα δεν είναι ούτε 10. Έτσι και στους inverters θα πρέπει να κοιτάζετε την τιμή RMS/Continuous και όχι την στιγμιαία που πολλές φορές βάζουν επάνω με μεγάλα γράμματα για να φαίνεται.

Το άρθρο θα καλύψει δύο τρόπους, τον απλό, όπου μπορείτε να αγοράσετε τα προϊόντα πολύ φτηνά (να'ναι καλά οι Κινέζοι), είτε να το φτιάξετε ο ίδιος. Ωστόσο να θυμάστε ότι τα Κινέζικα προϊόντα γενικά δεν είναι και πολύ αξιόπιστα.

Αγοράζοντας τα υλικά από το internet Στο διαδίκτυο υπάρχουν άπειρα sites για να αγοράσετε κάποιο κατάλληλο εξάρτημα για τις δοκιμές σας. Μια αναζήτηση θα σας εμφανίσει πολλά αποτελέσματα. Παρακάτω παραθέτω links από το dealextreme, μιας και από εκεί ψωνίζω τελευταία (φτηνά, δωρεάν μεταφορικά, απροβλημάτιστα-μέχρι στιγμής), αλλά μπορείτε να αναζητήσετε οπουδήποτε (σας συνιστώ να κοιτάξετε από έξω και όχι από Ελλάδα, μιας και εδώ πολλά καταστήματα νομίζουν ότι είμαστε στην δεκαετία του '80 και θέλουν να πλουτίσουν. Για μια απλή χρήση λοιπόν, θα χρειαστούμε τα παρακάτω: -12V/24V 30A Solar Charge Controller -DOXIN1200 1200W Car DC 12V to AC 220V Power Inverter (Sine Wave) -ULTRACELL UL7-12 12V/7AH REPLACEMENT BATTERY -και φυσικά το απαραίτητο πάνελ, όπου μπορεί να είναι οτιδήποτε μπορείτε να βρείτε.

Η σύνδεση είναι αρκετά εύκολη. Το μόνο που έχετε να κάνετε είναι να συνδέσετε τον ελεγκτή στο πάνελ και στην μπαταρία και στο "Load" του να συνδέσετε αυτό που θέλετε. Ωστόσο επειδή ο inverter απαιτεί πολύ ισχύ, καλό είναι να συνδέσετε τον inverter απευθείας από την μπαταρία. Πολλοί χρησιμοποιούν μπαταρίες αυτοκινήτου (λόγω των πολλών αμπέρ) αλλά δεν είναι ιδανικές μιας και χαλάνε αν αποφορτιστούν πολλές φορές. Η καλύτερες είναι η μπαταρίες βαθιάς εκφόρτισης, αλλά είναι πανάκριβες. Καλή λύση είναι και η μπαταρία που προτείνω παραπάνω, μιας και μπορείτε να βάλετε 2 παράλληλα και να αυξηθεί η ισχύς τους.

Θα ενημερώσω το άρθρο σύντομα και θα βάλω περισσότερες εικόνες από την συνδεσμολογία τους.

Φτιάχνοντας inverter και ελεγκτή Η πιο δύσκολη λύση αλλά η πιο αξιόπιστη. Τα Κινέζικα προϊόντα, όπως ανέφερα και παραπάνω, μπορεί να είναι φτηνά αλλά δεν είναι αξιόπιστα. Αν θέλετε να φτιάξετε κάτι αξιόπιστο αλλά φτηνό, το DIY είναι η μόνη λύση.

Αρχικά θα πρέπει να φτιάξουμε τον ελεγκτή, ο οποίος θα παίρνει το ρεύμα από το ηλιακό πάνελ και θα το δίνει στον inverter, φροντίζοντας παράλληλα να ελέγχει την μπαταρία και να την φορτίζει αν αδειάζει. Μερικά καλά κυκλώματα είναι τα παρακάτω. Εγώ προσωπικά δεν έφτιαξα κάτι τέτοιο και προτίμησα να αγοράσω αυτό που δίνω στο παραπάνω links, μιας και η τιμή του έβγαινε πάνω κάτω το ίδιο, δηλαδή με ~10e ο Κινέζος σου το στέλνει έτοιμο στην πόρτα σου. Αλλά αργότερα και αν το Κινέζικο αρχίζει να κάνει τον... Κινέζο, θα κατασκευάσω κάποιο από τα παρακάτω: -12V LDO Solar Charge Controller -12v Battery Charger Circuit with Auto Cut off, μαζί με αυτό το κύκλωμα (το 2ο κύκλωμα -η έκδοση με τα παράλληλα τρανζίστορ- το έχω φτιάξει για μια άλλη κατασκευή που απαιτούσε πολλά αμπέρ). -Simple Low Battery Indicator Circuit Using IC 741 (δείτε την εικόνα στο τέλος, όπου παρέχεται ακόμη και το "Load" για να συνδεθεί ο inverter απευθείας).

Πηγαίνουμε τώρα στον inverter. Μια σχετική αναζήτηση μπορεί να σας εμφανίσει άπειρα σχέδια για inverters. Ωστόσο ξεχώρισα και κατασκεύασα το παρακάτω κύκλωμα:

Το κύκλωμα που κατασκεύασα. Πατήστε επάνω στην εικόνα για να δείτε το άρθρο και να διαβάσετε τις οδηγίες του.

Η κατασκευή ενός inverter απαιτεί πολύ προσοχή, αφού έχουμε να κάνουμε με μεγάλη τάση. Ακόμη και αν αγγίξετε -καταλάθος- τις ψύκτρες των τρανζίστορ, ενδεχομένως να σας χτυπήσει το ρεύμα, οπότε δώστε ιδιαίτερη προσοχή. Η κατασκευή γενικά των inverters δεν είναι ιδιαίτερα δύσκολη, όσο δύσκολη είναι η κατασκευή των μετασχηματιστών. Ένας inverter μετατροπής 12VDC σε 220VAC, απαιτεί έναν μετασχηματιστή 220V-24VCT (Center Tapped), δηλαδή να βγάζει δύο τάσεις 12V, με ένα κεντρικό (12-0-12, την τάση την παίρνουμε από τα δύο άκρα). Κάτι άλλο δεν δουλεύει. Οπότε αν δεν μπορείτε να βρείτε σε κάποιο κοντινό σας κατάστημα, θα πρέπει να το φτιάξετε ο ίδιος, αφού η αγορά του μέσο internet δεν συμφέρει λόγω βάρους κυρίως.

Κατασκευή του μετασχηματιστή για τον inverter Για τον μετασχηματιστή που απαιτείται για τον inverter, η καλύτερη λύση είναι να φτιάξετε έναν μόνοι σας. Δεν είναι κάτι δύσκολο, για την ακρίβεια είναι σχετικά απλό να γίνει, απλός θέλει χρόνο για την (από)συναρμολόγηση του. Για να πάρετε μια ιδέα, δείτε και αυτό το video.

Μπορείτε να αγοράσετε κάποιον απλό μετασχηματιστή από 220v σε 12v ή και σε 2x12v (χωρίς να είναι CT), να βγάλετε το δευτερεύον πηνίο και να το τυλίξετε από την αρχή για να γίνει center-tapped. Αν μάλιστα ο μετασχηματιστής βγάζει 2x12v (όπως στην περίπτωση μου), δεν θα χρειαστεί να υπολογίσετε ούτε καν τις περιστροφές του σύρματος.

Ο μετασχηματιστής έτοιμος για συναρμολόγηση

Στην παραπάνω εικόνα, ο μετασχηματιστής όταν τον αγόρασα, έβγαζε 2x12v (όχι CT), με αποτέλεσμα στην έξοδο του, όταν τον συνέδεα στον inverter, να μου δίνει χαμηλή τάση. Έτσι τον "ξήλωσα" και τύλιξα το δευτερεύον ξανά, ώστε να γίνει center-tapped.

Όταν δοκιμάσετε να λύσετε έναν μετασχηματιστή, ενδεχομένως να είναι καλυμμένος από μια κόλλα. Αυτό γίνεται για να μειωθεί όσο το δυνατόν περισσότερο ο θόρυβος του (ειδάλλως θα ακουγόταν σαν το πηνίο του Τέσλα). Οπότε θα σας δυσκολέψει λιγάκι στην αρχή να βγάλετε τα μεταλλικά "Ε" που περιέχει (δείτε στην παραπάνω εικόνα). Εδώ χρειάζεται προσοχή πρώτον να μην κοπείτε και δεύτερον να μην τα στραβώσετε, γιατί μετά δεν θα μπαίνουν εύκολα. Όταν συναρμολογήσετε τον μετασχηματιστή, το πιθανότερο είναι να ακούγεται το πηνίο του και να χρειαστεί να προβείτε σε λύσεις για την μείωση του θορύβου.

Δείτε στο video παρακάτω πως υπολογίζουμε τις περιελίξεις που πρέπει να γίνουν ώστε να φτιάξουμε έναν CT μετασχηματιστή.

Να θυμάστε ότι ο συγκεκριμένος inverter είναι χαμηλός σε Watt (αν ακολουθήσετε το παραπάνω σχέδιο θα σας δώσει περί τα 250w) και αν θέλετε να τα αυξήσετε, θα πρέπει να βάλετε παραπάνω τρανζίστορ (δεν είναι δύσκολο, τα εξηγεί ο αρθρογράφος αναλυτικά), αρκεί να υπολογίσετε ότι όσο ανεβάζετε την ένταση, θα πρέπει να φτιάχνετε ανάλογα και τον μετασχηματιστή για να αντέχει. Επίσης ο μετασχηματιστής ζεσταίνεται σαν τρελός οπότε και απαιτείται η χρήση ενός μεγάλου cooler, το οποίο καλό είναι να καλύπτει και τις ψύκτρες των τρανζίστορ.

Σκοπεύω να τον ανεβάσω παραπάνω και να τον χρησιμοποιήσω σαν ένα μεγάλο UPS για τα συστήματα μου ή να προσθέσω την χρήση ενός ρελέ, όπου όταν η τάση του πάνελ πέσει κάτω των 10V (και φυσικά αρχίσει και η μπαταρία να αδειάζει) να παίρνει ρεύμα από την πρίζα, ώστε να μην μένει από τάση (αυτό αν το κρατήσω τελικά για το mining ή το κάνω κάτι άλλο, όπως πχ να τροφοδοτώ τις βασικές μου συσκευές μέσο αυτού) αλλά ακόμη πειραματίζομαι.

Η υλοποίηση του inverter...

Καλές δοκιμές και προσοχή στην τάση.