Ancora su progetto con panello solare

[Cerby]

Ciao a tutti,
so che sul'argomento se ne è parlato molto, ma, nonostante abbia provato a fare ricerche, mi sorgono ancora dei dubbi su qualche cosa.
Vengo ad esporvi il mio problema:
Ho un panello solare di recupero (datotomi da un amico) e volevo fare un'applicazione in grado di mandarmi delle luci a led nel portico davanti casa. Premetto che per ora ho solo questo panello solare e che non ho alcun altro componente. Quindi tutto il dimensionamento degli altri componenti verrà di conseguenza al panello solare (cercando da tirar fuori la migliore alternativa fra luce e durata)
Incomincio subito con le prime domande:

domanda 1:
Come faccio a misurare la sua potenza di picco? Potrei metterci una resistenza, ma se questa non è ben calcolata in funzione della sua potenza di picco, riesco a calcolarla male...
Avevo pensato di attaccarci una resistenza variabile, attaccare il tester ai capi della resistenza in modalità lettura V continua, poi agire sulla resistenza fino ache non trovo il picco di tensione. Una volta trovato il picco di tensione misuro quanto vale la resistenza e la sua potenza massima dovrebbe essere V^2/r.
Giusto?
Ad occhio e croce dovrebbe essere un classico 12V (che poi sono 17 nel picco massimo) a 10W, ma non lo so...

domanda 2:
Supponendo di aver misurato il rendimento del panello solare, aver comprato una batteria adeguata, e aver costruito una serie di led... ecc...
Come attacco il panello solare alla batteria?
A me verrebbe da dire che se la corrente massima non supera mai 0.1C della batteria allora posso attacarla direttamente alla batteria. Si, in modo diretto senza niente nel mezzo. Credo che dovrebbe funzionare, se la corrente non supera 0.1C (certo, non sarà molto ocntinua, ma non sarà nemmeno mai dannosa).
Va bene? Oppure sbaglio qualcosa?
domanda 2a:
Se invece la corrente massima (nelle ore di sole intenso) è maggiore di 0.1C allora mi servirebbe un limitatore (e meglio anche stabilizzatore) di corrente che non mi rovini la batteria. Ho provato a fare un schemettino che, utilizzando la resistenza variabile di un n-mos, cerca di far passare nella batteria al massimo una corrente pari a:
I = Vt/R1
dove Vt è la tensione di soglia del BJT. La resistenza variabile tra Drain e Source del MOS dovrebbe regolare la corrente in modo costante.

Certo, con questo sistema perdo un 2.1V di tensione, ma ho una corrente costante. La corrente che potrebbe produrmi in + (durante le ore di massima luce dico) andrebbe persa per sempre in quanto non viene mai richiesta dal panello solare e (credo) vada dispersa in calore. Giusto?
Quindi, la domanda è: Ne vale la pena? Il circuito cossì fatto funziona?
Il diodo D1 serve?

domanda 3:
Quando la batteria eroga corrente (si scarica) vorrei fare in modo che la sua tensione non scenda sotto una certa soglia in modo da non rovinare in modo definitivo la batteria.
Quindi vorrei fare un circuito "salvabatteria" ma che allo stesso tempo assorba pochissima corrente (dato che il tutto deve essere alimentato dalla sola "forza" solare).
Che dite, una cosa del genere può funzionare?

dove D1 è uno zener.

domanda 4:
Non ho previsto che se la batteria è carica il pannello dovrebbe smettere di caricarla....
Che dite, succede qualcosa alle batterie al piombo se vengono attraversate da una corrente di carica quando queste sono ancora cariche?

domanda 5:
Come potrei fare un circuito crepuscolare comandato dal panello solare stesso?
Dato che ho a disposizione il panello solare, vorrei usare lo stesso per fare pure il circuito crepuscolare. In questo modo mi posso evitare di fare un circuito con fotoresistenza che assorbirebbe ulteriore corrente pure lui.


Spero di non avervi ammorbato molto con i miei dubbi e grazie a tutti per l'attenzione.

[g.schgor]

Consiglierei di andare per gradi.
1) la "potenza massima" non e' un parametro misurabile: e' un limite oltre il quale
il pannello potrebbe rovinarsi, quindi e' solo indicativo.
Quello che e' misurabile e' invece la tensione massima prodotta (anche senza aspettare
il sole di Agosto, puoi ricavarla con una grossa lampada ad incandescenza).
Da questo dato (ad es se venissero confermati i 17V) potresti ricavare la corrente
massima (la potenza puo' essere dedotta dalle dimensioni del pannello, facendone
il rapporto con pannelli della stessa tensione).
Il valore di corrente cosi' ricavato permette di dimensionare la batteria: supponendo
di assimilare l'irraggiamento giornaliero a n ore a potenza massima, la capacita' della
batteria (in mAh) risulterebbe allora n volte la corrente massima.

2) La corrente generata dal pannello dipende pero' dalla tensione di questo: se si attacca
una batteria da 12V ad un pannello a 17V, la corrente verrebbe determinata dalle resistenze
interne e supererebbe quindi la massima ammessa: occorre percio' una limitazione che
nel caso piu' semplice puo' essere costituita da una resistenza o, volendo essere raffinati,
da un regolatore di corrente.

Direi per il momento di fermarci qui. Dopo vedremo gli altri punti.

[Cerby]

Grazie g.schgor,
sempre gentilissimo. Ma permettimi di fare delle precisazioni. Il panello solare lavora come un generatore di corrente, si sà, ma NON ideale. Nel senzo che genera una corrente X finché la tensione non supera una certa soglia (di solito 17V per un panello da 12V).
Nel senzo, se il panello deve generarmi una corrente da 1A (esempio) e se c'attacco una resistenza da 30Ohm ciò non vuol dire che ai capi dei morsetti vedrò 30V (questo lo fa un generatore di corrente ideale).
Cossì se so che la tensione di picco è 17V, ancora non possso dire nulla sulla sua potenza di picco.
Era quello che chiedevo io. Come misurare la sua potenza di picco?
Fare delle supposizioni basate sulla sua superficie è un primo passo, e che credo sia 10Wp, ma io chiedevo come misurarlo.
Allo steso modo, se ai capi dei fili che mi escono dal panello solare ci attacco una resistenza da 1 Ohm allora ottengo una differenza di potenziale pari ad 1V (se il panello solare eroga al massimo un Amperre).
Questo è uno schema del panello solare REALE

Quindi misurare la Vp può essere sì un indice indicativo, ma mi dice poco in quanto è la sua Vp perché questo dipende FORTEMENTE dal carico utilizzato per misurare.

Nel punto 2.... non credo concordare molto.
Se la differenza tra panello e batteria è grande: 17-12V = 5V, e le resistenze interne sono piccole, allora la corrente credo sia determinata dalla corrente massima che il generatore di corente può erogare.
Nel senzo, se la corrente massima è un 1A allora per la batteria passa 1A (più di 1 non potrà mai dare) e la sua tensione d'uscita scende a 13.5

[g.schgor]

Vedi Cerby, sono d'accordo nell'usare modelli, ma questi non vanno
presi alla lettera. C'e una palese contraddizione tra la tua prima richiesta e
la successiva: nella prima tu stesso proponi un controllo di corrente, nella
seconda dai per scontato che il pannello e' un generatore di corrente costante!

Il fatto e' che nessun costruttore da' un modello elettrico del proprio prodotto
ed il motivo e' che ogni modello vale in pratica solo in una determinata
condizione di funzionamento.
I valori che danno i costruttori sono la Vp e la Wp (la tensione max, a vuoto,
e la potenza max ottenibile, ovviamente in condizioni di massimo irraggiamento).

La cosa migliore da fare e', visto che hai gia' il pannello, fare delle misure
direttamente su quello, con un voltmetro ed un milliamperometro, variando
il carico entro certi limiti (ad es misurando la tensione con un carico che
assorba da 0 a 500mA, mantenendo costante l'illuminazione del pannello stesso)

Se mi fornisci i dati della prova, possiamo ragionarci meglio.

[Cerby]

La cosa migliore da fare e', visto che hai gia' il pannello, fare delle misure
direttamente su quello, con un voltmetro ed un milliamperometro, variando
il carico entro certi limiti (ad es misurando la tensione con un carico che
assorba da 0 a 500mA

E dinfatti è quello che dicevo pure io nel mio primo messaggio.
Usare un carico variabile.
Con una solo carico è difficile stabilire quanto sai la sua Wp e la sua Vp.

Comunque, posto che lo farò, le mie domande erano altre.
Sono d'accordo poi di scegliere le batterie im modo proporzionato. Quello poi è una cosa che vedrò dopo (quando deciderò come comprare la batteria). Anche perché se poi alle 4 di mattina le luci del portico mi si spengono perché la batteria si è scaricata (proprio perché sottodimensionata o le luci sovradimensionate) non me ne frega nulla.
Per 24 anni sono andato avanti senza luci nel portico....
Però, se mi fa una buona /diciamo decente va) luce alle 20 di sera.... la cosa mi interessa + che alle 4 di notte.

Le mie domande erano:
2
Se il pannello solare emette al massimo 500mA di corrente e la batteria è almeno 5Ah (quindi con una carica massima < di 0.1C) posso collegare direttamente il panello alla batteria?

2a
Quel circuito lì va bene come limitatore di corrente? il diodo serve?

3
Il circuito salvabatteria cossì fatto funziona?

4
Se una batteria al piombo carica viene attraversata da una corrente di caricata 0.1C si rovina?

Queste sono le cose che mi interessano sapere di +. Poi per il dimensionamento degli altri componenti.. lo so come calcolare quanti Ah di batteria ho bisogno o quanti led posso mettere, ecc....
Poi quei conti lì (i conti dell'oste) me li faccio da soli.

[g.schgor]

Se il pannello solare emette al massimo 500mA di corrente

Ma e' questo che non e' vero! non puoi mettere in corto un pannello da 12V e dire
che passano 500mA!

Con una solo carico è difficile stabilire quanto sai la sua Wp e la sua Vp.

La Vp e' la massima a vuoto e la Wp la devi gia' conoscere per limitare il carico (ripeto quanto
gia' detto: non la puoi misurare)

No per le altre domande, ma la batteria non puo' superare i 14V, quindi la protezione di carica
deve intervenire oltre questa soglia.

[Cerby]

Allora oggi ho provato a fare la misura.
Alla fine la massima corrente che sono riuscito a leggere è 580mA (a 16.8 V).
Quindi alla fine vedrò di comperare una batteria da 6Ah (non costano nemmeno tantissimo) anche se sembra un po' sovradimensionata (10 ore continue di sole allos tesso punto non ce l'avrò mai).
Suupponendo che avrò una media di 5-6 ore di sole al giorno, posso considerare di fare dei conti con 3Ah giornalieri (anche se non sarà cossì per tutti i giorni estate ed inverno).
Quindi, partendo da 3Ah, credo di stare largo se progetto una rete a led con un assorbimento attorno ai 400mA.

Ora?
Come procedo?
Credo che il passo 1 sia quello del regolatore di carica. Come?

[g.schgor]

Osservo che il dimensionamento della batteria dovrebbe tener conto anche
delle giornate di pioggia!

Per la carica della batteria (corrente iniziale e max tensione impostabili):
http://www.promelec.ru/pdf/l200.pdf
(vedi fig.27)