Puis-je charger en toute sécurité une batterie d'actionneur de garage 24 V avec une paire de panneaux solaires 12 V?

J'ai un actionneur de porte de garage Hormann Promatic Akku, car mon garage n'a pas d'électricité. De manière générale, je suis très impressionné par son efficacité. Malheureusement, même s'il dure environ deux mois entre les chargements, il ne donne pratiquement aucune indication sur le moment où la charge de la batterie devient faible.

Je voudrais qu'il dure plus longtemps entre les charges, donc il y a quelque temps, j'ai acheté des chargeurs solaires de faible puissance. Je crains qu'il y ait quelque chose que j'ai manqué de la manière naïve que j'ai l'intention de les câbler.

Contexte

L'unité de batterie Hormann (en bas à droite sur l'image) a une paire de prises XLR, vous pouvez donc brancher le câble d'alimentation de l'actionneur dans l'une ou l'autre. Je suppose que Hormanns possède (ridiculement cher et non disponible au Royaume-Uni) des fiches de chargeur solaire dans l'autre prise. En interne, il y a quelques batteries 12v à décharge profonde câblées en série.

^{Attrib. Hormann .}

Lorsqu'il est complètement chargé, le module de batterie mesure 26,3 V et l'actionneur refuse de fonctionner lorsque la tension chute à 23,3 V.

Les panneaux solaires que j'ai ne font que 1 w, mais ont une diode intégrée. Ils ont été vendus comme des rechargeurs de batteries solaires 12v, et les recherches que j'ai faites à l'époque suggéraient qu'une si petite puissance devrait compter comme une charge lente des batteries, donc une surcharge ne devrait pas être un problème. Je note cependant que la tension en circuit ouvert sous la lumière du soleil peut atteindre 18v.

Sur l'un des panneaux, la diode est grillée, donc tout conseil sur son remplacement serait également utile (j'ai retiré l'ancienne diode, mais elle était collée à chaud sur le panneau et la retirer rayait une partie de l'ID, je suppose que c'est un 1N4007 cependant).

Comment j'ai l'intention de les câbler

Donc, naïvement, j'allais juste câbler les deux panneaux en série, tout comme les batteries sont câblées, via une prise XLR et les laisser connectées en permanence.

J'étudie également s'il serait préférable de laisser la diode hors du deuxième panneau et de simplement câbler les deux panneaux avec une seule diode entre eux.

Mes préoccupations

En supposant une rare journée d'été britannique, je sais qu'à seulement 1 w @ 18 v, cela signifie un courant assez faible vers la batterie, mais le 36 v provenant d'une paire de panneaux pourrait-il endommager les circuits de l'actionneur? Je suppose qu'être connecté à la batterie fera chuter cette tension juste au-dessus de la tension de la batterie, mais ce serait bien de savoir avec certitude.

De plus, lorsque l'actionneur consomme réellement du courant, il consomme pas mal de watts pendant 20 à 30 secondes. Les cellules solaires pourraient-elles être endommagées de quelque façon que ce soit? En regardant la fiche technique des diodes, il semble que chacune des diodes serait plus que capable de faire face au courant et aux tensions dont nous parlons.

J'ai passé en revue les questions pertinentes sur les cellules solaires étiquetées et la charge de la batterie , mais celles que je ne trouve pas semblent répondre à mes préoccupations.

mais le 36v d'une paire de panneaux pourrait-il endommager les circuits de l'actionneur?

Voici donc l'affaire. Les batteries au plomb ressemblent électriquement à une source / puits de tension avec une petite résistance en série, le niveau de tension étant fonction de l'état de charge. 2V / cellule (il y a 6 cellules en série dans une batterie 12V) est nominale, et si je me souviens bien, leur tension en circuit ouvert est quelque chose comme 1,9V vide, 2,1V plein. Cela couvre 90% de leur comportement.

Étant donné que la spécification "1W @ 18V" du panneau solaire ne pourra pas "gagner" contre la batterie, et la tension du panneau solaire sera abaissée à la tension de la batterie, délivrant probablement 0,055A (= 1W / 18V) quelle que soit la tension de la batterie.

Cependant, lorsqu'une batterie est complètement pleine, sa résistance en série augmente considérablement et la tension augmente jusqu'à ce qu'il y ait suffisamment de tension pour démarrer l'électrolyse du fluide et que vous obteniez une génération de H2 et d'O2 aux bornes et une perte d'électrolyte. Une batterie au plomb, selon le type + fabricant, a un certain taux de recombinaison H2 + O2 => électrolyte qu'elle peut gérer; si vous électrolysez à un courant plus élevé que cela, cela entraîne une perte permanente d'électrolyte (+ donc une perte de capacité)

Il existe donc un courant de sécurité qui peut être délivré en continu à une batterie au plomb, où sa propre décharge spontanée due à l'électrolyse équilibre le courant de charge. Cela dépend de la fabrication + construction. Je ne me sentirais pas inquiet d'un taux de charge C / 10 ou C / 20 (où C = le courant nécessaire pour décharger une batterie en 1 heure). Les batteries de porte de garage ont probablement une capacité> 1 Ah, vous devriez donc être en sécurité avec un courant de charge de 55 mA.

CEPENDANT - Je mettrais probablement une (diode zener et résistance en série) en parallèle avec chaque batterie, la diode zener étant d'environ 14 V et la résistance étant peut-être de 10 ohms environ, de sorte qu'elle empêche les bornes de la batterie de se charger trop loin.

Aussi: si vous le pouvez, connectez chaque panneau solaire à chaque batterie (et conservez les diodes), plutôt que la paire de panneaux en série câblée aux batteries en série - c'est-à-dire essayez de connecter les robinets centraux. Ce faisant, vous rechargerez chaque batterie indépendamment. Sinon, ce qui peut ruiner la durée de vie de la batterie, c'est si les tensions de la batterie divergent - celle qui a la tension la plus élevée aura tendance à être surchargée, tandis que l'autre aura tendance à être trop déchargée et pas complètement chargée.

Sommaire:

• Lorsqu'il est utilisé à Oxford, en Angleterre, le chargeur fournira des gains de temps utiles entre les recharges pendant plus de 6 mois de l'année.

• Les chargeurs peuvent être utilisés tels quels en toute sécurité (avec deux en série connectés directement sur la batterie 24V). La connexion d'une batterie à chaque batterie est viable, mais le taux de charge est si faible que le gain d'équilibre de la batterie ne sera probablement pas utile.

• Une diode 1N400x fonctionnera bien (pour des panneaux de moins de 10 watts).

• Si vous utilisez deux panneaux en série, vous n'avez besoin que d'une seule diode - vous pouvez contourner la diode du deuxième panneau si vous le souhaitez.

• Les batteries ne doivent pas être déchargées en profondeur, même si elles sont «à décharge profonde» si vous voulez une durée de vie maximale de la batterie. La coupure actuelle de 23,3 V est probablement conçue pour répondre à ce besoin.

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La taille en AH de la batterie est inconnue - supposons que 2 "7" briques "- peuvent être plus grandes.
Taille du panneau PV = 2 x 1 Watt nominal.

Ajustez les résultats ci-dessous en conséquence si les batteries sont plus ou moins de 7 Ah chacune.

Stop Press: Ce site propose un

• "Batterie d'échange rechargeable WA 24, 10 Ah pour Promatic - Akku complet avec support"

pour un «simple» 213 euros!
En supposant que l'original est également de 10 Ah, les chiffres ci-dessous doivent être augmentés d'environ 1,5 en termes de capacité. Les taux de charge des panneaux PV 1W sont encore moins susceptibles d'être nocifs. J'envisagerai de réviser cette réponse à la lumière de cette «connaissance» en temps voulu.

Le merveilleux site Gaisma, qui fournit de nombreuses informations utiles sur l'insolation (niveaux d'ensoleillement, précipitations, vitesse du vent et bien plus encore) de milliers de sites à travers le monde, indique que le nombre moyen d'heures d'ensoleillement par mois à Oxford en Angleterre, de janvier à décembre, est de:

Insolation, kWh / m² / jour = "Heures d'ensoleillement"

• Mois / heures d'ensoleillement moyennes par jour
  jan 0,67
  fév 1,23
  mars 2,23
  avr 3,39
  mai 4,39
  juin 4,64
  juil 4,66
  août 3,99
  sept 2,76
  oct 1,59
  nov 0,82
  déc 0,50

soit 4,66 en juillet et 0,5 en décembre.

C'est la moyenne quotidienne de wattheures que vous obtiendriez au mieux par watt de panneau photovoltaïque.

Une batterie 12V donne nominalement environ 12 wattheures par ampère-heure de capacité. Une "brique" de 7 Ah donnera donc 84 watts / heure.

Un bon jour de juillet, un panneau de 1 W vous donnera une puissance de 4,66 Wh ou sur 24 heures, soit une moyenne de 0,2 Watts. Ainsi, pour charger complètement une batterie de 84 Wh à ce taux (en supposant une efficacité de 100%), il faudrait 84 / 0,2 = 420 heures. c'est-à-dire que le taux de charge moyen au milieu de l'été anglais à Oxford avec le panneau bien orienté est C / 420. Même lors de la charge à pleine puissance pendant la journée, le taux est de 1 Watt / 84 Wh = C / 84.

Le C / 100 serait une charge d'entretien très modeste pour une batterie au plomb, donc compte tenu des hypothèses de 1 panneau de 1 Watt par batterie de 7 Ah (2 batteries, 2 panneaux) qui pourraient être laissées en place sans problème.

La bonne nouvelle est que vous dites qu'à l'heure actuelle, la batterie dure "environ 2 mois entre les charges". 60 jours x 24 heures = 1440 heures. Donc, la moyennele taux de décharge de la batterie sera dépassé par la sortie du panneau en juillet. En fait, pour que le taux moyen baisse pour dire C / 1200 (ce qui permet certaines inefficacités), le taux quotidien moyen d'ensoleillement devrait chuter à 4,66 x 420/1200 ~ = 1,6 kWh / jour (ou 1,6 heures d'ensoleillement / jour). Ce taux est dépassé pour les 9 mois de mars à octobre inclus. Comme précédemment, cela suppose un panneau 1 W en bon état et des batteries 7Ah 12V. Le taux de charge effectif réel sera inférieur car le panneau est évalué à 1 Watt ou autre au point de puissance optimal. Murphy dit que la tension du panneau et la tension de la batterie seront généralement différentes. Il y a également des pertes d'efficacité de conversion, mais le plomb-acide a une assez bonne efficacité de courant (courant sortant / courant entrant) - probablement 80% - 90%. À de faibles taux de charge (comme celui-ci), l'efficacité énergétique est également assez bonne. (À des taux de charge plus élevés, la tension aux bornes augmente en raison de la chute de tension aux bornes de la résistance interne). Supposons que vous obtenez une efficacité de conversion de 80% pour le calcul.

Tout ce qui précède devrait pouvoir être utilisé pour déterminer comment une autre batterie Ah et un autre panneau de puissance fonctionneront au cours d'un mois donné.

NB: même si votre batterie est à cycle profond, chargez-la avant qu'elle ne soit profondément cyclée. La durée de vie s'améliorera. Le chargeur solaire y contribuera également.

Le conseil concernant l'utilisation d'un zener comme protection contre les surtensions est bon, mais vous pouvez facilement construire un dispositif de coupure beaucoup plus net si vous le souhaitez. Un régulateur shunt TL431, 4 résistances et un transistor MOSFET ou PNP à canal P feront un régulateur à pince de tension concevable, autant de dissipation que le transistor le permet et une tension très forte "genou". Plus à ce sujet si vous le souhaitez.

Je serais très intéressé de savoir:

Ah la cote de chaque batterie?
Par puissance de panneau.
Type de panneau (silicium amorphe ou cristallin ou ...?)

Énergie par ouverture?
Courant de fonctionnement du
moteur Puissance du moteur?

Seules les estimations - voir les hypothèses ci-dessous.

Présumer:

• 24V x 10 Ah.

• 80% de la capacité disponible grâce à la protection contre les décharges profondes.

• 3 x (ouverture + fermeture) par jour. Cela permet 2 fois tous les jours et plusieurs fois le week-end, etc.

• Temps d'ouverture ou de fermeture de 30 secondes.

• 60 jours entre les recharges

10 Ah x 80% = 8 Ah.

Durée de fonctionnement par charge = 1/2 minute x 2 opérations x 3 par jour x 60 jours = 180 minutes.
Dites 200 minutes.

Consommation de courant = 8 Ah x 60 minutes / heure / 200 minutes = 2,4 A

2,4 A x 24 V ~ = 100 watts ou ~~ = moteur 1/8 HP

Énergie par ouverture ~~~ = 2,4A x 24V x 30 secondes = ~ 1800 Watt-seconde = 1800 Joule
= 0,5 Watt heure.

Verification sanitaire:

Capacité de la batterie = 8Ah x 24 V = ~ 200 Wh
Actions donc = 200 / 0,5 = 400
~ = 6 / jour
= 3 x (ouverture + fermeture)
donc vérification de la santé OK :-)

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Informations de Gaisma pour Oxford:

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Informations de l'utilisateur:

Une réponse utilisateur supprimée a fourni des informations sur l'expérience du monde réel avec le même produit ou un produit similaire. Ils ont dit:

• J'ai utilisé 2 panneaux solaires de 5 W avec un régulateur de 5 W pour alimenter ma propre porte de garage Hormann. Les panneaux solaires sont montés sur un toit de garage plat. A gardé ma batterie complètement chargée pendant les mois d'été. Avant l'installation, je devais recharger tous les 2 mois en tant qu'OP.

• Coût total d'environ 40 £ en utilisant des panneaux / régulateurs eBay, du Perspex pour le montage, etc.