Energia Solar no Jardim

Existem muitas opções de alimentação com energia solar para jardins, mas a maioria dos dispositivos ofertados no comércio especializado tem desempenho muito fraco, suas baterias são pequenas demais ou os painéis solares são mal dimensionados, por isso a maioria não funciona durante a noite inteira.

Desde quando surgiram as primeiras células solares tenho feito muitas pesquisas para criar dispositivos que sejam práticos, baratos e confiáveis, afinal, a energia existe, ela pode ser aproveitada, mas é preciso critérios funcionais para que um dispositivo alcance seu objetivo.

Neste projeto eu mostro como construir um sistema que utiliza três pilhas palito recarregáveis, ou um conjunto de pilhas retiradas de uma bateria de notebook, claro que nesse caso deve ser refeito o conjunto de acordo com as necessidades, além de uma célula solar para captar a energia para produzir luz utilizável durante a noite.

São necessários aproximadamente 3.2 volts para acender um LED da cor branca e uma corrente aproximada de 20 mA para cada LED.

Se na luz usada forem usados cinco LEDs ligados em paralelo, eles vão consumir um total de 100 mA de corrente da bateria.

A noite de inverno pode durar em torno de 10 horas, e para a bateria durar a noite inteira seria necessário armazenar pelo menos 1200mA por hora.

Se prever um dia nublado, deve ser adicionado 50%, nesse caso seria necessária uma bateria de 2400mA por hora.

Várias configurações de bateria são possíveis para alimentar LEDS, uma bateria recarregável de íon de lítio de 3.6 volts com capacidade de 2400mA por hora seria o ideal, mas esse tipo de célula é difícil de encontrar e não é barata.

Outra opção é a utilização de três pilhas de NiMH tamanho AA de 1.2 volts, do modelo recarregável, são pilhas muito comuns, e se forem ligadas em série podem fornecer 3.6 volts.

A maioria das pilhas AA tem uma capacidade aproximada de 2500mA por hora, e poderia ser uma boa escolha, pilhas do tipo NiMH têm resistência interna bem baixa, por isso podem manter a tensão disponível durante o processo de descarga, outro ponto a favor é que pilhas NiMH não precisam de nenhum controle de carga, já que a carga é mais ou menos a capacidade de carga dividida por 10.

Três pilhas do tipo NiMH precisam de cerca de aproximadamente 4 volts para garantir que elas sejam totalmente carregadas.

Assumindo que sejam usadas células solares de aproximadamente 0,5 volt, o número mínimo de células solares para carregar a bateria é oito, é muito mais prático usar uma célula solar grande com capacidade maior do que 8 volts, já que são comuns, assim evita-se colocar várias células em série formando um negócio esquisito, mesmo que funciona vai gerar comentários negativos.

Mas um circuito de controle de carga terá que ser muito eficiente e com uma queda de tensão muito baixa, uma vez que não seria significativa a diferença entre o que o painel solar pode oferecer e as necessidades da bateria.

Além disso, durante a noite, o sentido da corrente da bateria de volta para o painel solar tem que ser bloqueado, isso se faz necessário para que a bateria não seja descarregada quando não há sol.

Na prática, durante o dia, o dispositivo fica ligado para carregar a bateria, fornecendo um caminho de baixa resistência entre o painel solar e a bateria, e à noite o dispositivo deve bloquear qualquer corrente que possa descarregar a bateria, exceto a corrente para acender os LEDs.

No circuito abaixo os dois diodos (D1 e D2) em série executam duas funções: A primeira é atenuar a tensão de 5 volts para 3,8 volts, a segunda função é impedir que a carga do conjunto de células volte para a célula solar.

Dependendo do material utilizado pode ser necessário retirar um dos diodos, na realidade vai depender da qualidade das baterias recarregáveis que forem utilizadas, no protótipo foram utilizadas baterias retiradas de notebooks fora de uso, para quem não sabe, baterias de notebook são formadas por conjuntos de pequenas pilhas, geralmente de 1,2 volts.

Um dia normal deve fornecer aproximadamente 10 horas de luz solar com capacidade de carregar a bateria, e para não desperdiçar não deve voltar carga para a célula solar, pois quando recebe o brilho do sol ela carrega a bateria, mas no escuro ela tende a tomar a carga da bateria de volta, no nosso caso, não precisamos nos preocupar com isso.

ibytes_carregador_celula

Podem ser colocados mais conjuntos de baterias recarregáveis com o objetivo de aumentar a capacidade de carga armazenada, claro que dependo do gosto e da necessidade de cada um.

O circuito é simples e qualquer um sem conhecimento profundo em eletrônica será capaz de realizar a montagem.

O circuito integrado 7805 é um regulador de tensão, suporta em seu pino de entrada (1) até 35 volts e no pino de saída (3) haverá uma tensão regulada de 5 volts com 1 Ampère, o pino 2 recebe a tensão de referência, é também a carcaça do componente que pode ser usada para dissipar calor gerado pelo circuito integrado.

ibytes_pinos_lm_7805

As pilhas devem ser colocadas em série, devem ser de 1,2 volts e existem duas opções, ou você compra pilhas recarregáveis ou aproveita de baterias de notebook, conforme já dito, as baterias são formadas por conjuntos de pilhas, para colocar as pilhas em série elas podem ser soldadas com pequenos pedaços de fios, observe o detalhe que identifica o polo positivo da bateria.

 

 

 

ibytes_pilhas_recarregaveis

ibytes_pilhas_notebook

A célula solar pode ter aspecto diferente da mostrada na imagem abaixo, como referência foi usada uma célula de 18 volts por 300 miliampères, mas pode ser outra desde que não passe dos 35 volts, a amperagem que não for usada para carregar as pilhas sobra e não vai incomodar ninguém.

ibytes_celula_solar

 

Os diodos D1 e D2 são diodos comuns, do tipo 1N4001 ou equivalente, os D3 a D6 são LEDs emissores de luz branca, acendem em torno dos 3,2 volts, podem ser colocados mais LEDs no conjunto, mas deve ser levado em conta o consumo.

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