Con un piccolo pannello solare quali dispositivi posso alimentare?

Un pannello solare comprende celle fotovoltaiche realizzate in silicio o altri materiali semiconduttori. Un normale pannello solare visto sui tetti ha in genere una dimensione di 165 x 100 cm e viene utilizzato per applicazioni residenziali. Allo stesso modo, un pannello solare visto in parchi solari o centrali solari commerciali ha generalmente una dimensione di 195 x 100 cm. Al contrario di questi pannelli solari convenzionali, ci sono tipi più piccoli di pannelli solari che si qualificano come mini pannelli solari. Questi pannelli possono avere dimensioni che vanno da 1,5 x 6 cm a 22 x 13 cm.

Se esposte alla luce solare, le celle fotovoltaiche in un pannello solare normale o in un mini pannello ricevono l’energia che assorbono. Trasferiscono l’energia assorbita al semiconduttore che aiuta a creare un campo elettrico che a sua volta fornisce tensione e corrente. Tensione e corrente si combinano per fornire potenza secondo l’equazione P (potenza) = V (tensione) x I (corrente).

Ecco alcune caratteristiche dei mini pannelli fotovoltaici:

• Il campo elettrico prodotto comprende una tensione quasi costante ma una corrente che varia con la quantità di luce solare che cade sulle celle.
• Un tipico mini pannello solare può generare tra 0,06 e 4 watt di energia elettrica.
• I mini pannelli solari sono pannelli molto piccoli rispetto alle loro controparti più grandi e quindi possono essere utilizzati per piccole applicazioni in cui la limitazione dello spazio è un problema.

Possibili applicazioni dei mini pannelli solari

I mini pannelli solari possono essere utilizzati per alimentare una serie di applicazioni che richiedono bassa potenza. In generale, ecco le loro possibili applicazioni:

• Sono buoni per i dispositivi che non consumano troppa energia.
• Possono essere utilizzati per alimentare calcolatrici tascabili, orologi, torce elettriche, fotocamere, dispositivi indossabili e radio.
• Possono anche alimentare laptop e telefoni cellulari in combinazione con le batterie. Questi pannelli solari possono ricaricare le batterie e garantire un’alimentazione continua.

Cosa si può alimentare con un piccolo pannello fotovoltaico da 120 W?

Per questo esempio, ho selezionato il pannello solare da 120 watt 12 volt. I valori nominali dei pannelli solari sono forniti in base alle condizioni di prova standard. La sorgente luminosa calibrata per erogare 1000 watt per metro quadrato sulla superficie del pannello e la temperatura ambiente circostante è mantenuta a 25 gradi C. Queste sono le condizioni standard a cui sono classificati tutti i pannelli solari.

Sappiamo che moltiplicare i volt per gli ampere è uguale al fornire i watt di potenza. Quindi, se utilizziamo la tensione operativa massima di 18,4 volt e la moltiplichiamo per la corrente operativa massima di 6,52 amp, otteniamo 120 watt. La valutazione del pannello solare si basa su un’ora in condizioni di prova standard. Ovviamente durante il giorno avremo una quantità di sole variabile.

Di solito la mattina nelle prime ore tra le 8:00 e le 9:00, l’irradiazione del sole è circa la metà di quella che sarebbe a mezzogiorno. Quindi dobbiamo guardare indietro ad alcuni dati storici per le aree in cui viviamo per scoprire quante ore di sole medie giornaliere (ore di punta del sole) possiamo aspettarci. In Italia, in genere possiamo aspettarci di ottenere circa 5 ore di punta del sole.

Prendiamo semplicemente il pannello solare da 120 watt per moltiplicarlo per 5 e otteniamo una cifra di questi 600 wattora. Questa è la quantità totale di energia che possiamo aspettarci di generare durante un giorno. Tuttavia, non saremo in grado di utilizzare tutta quella potenza perché ci sono alcune perdite da tenere in considerazione.

Potremmo avere un po’ di sporco sulla superficie di questo piccolo pannello solare da 12 volt. Ci saranno cadute di tensione sui cavi tra il pannello solare e il regolatore di carica. E ci sono anche alcune inefficienze nel modo in cui funziona il controller quando regola la potenza dal pannello solare per caricare le batterie.

Quindi, se teniamo conto di tutte queste cose, possiamo aspettarci alcune perdite di sistema di circa il 30%. In questo esempio, se prendiamo la nostra potenza totale di 600 wattora meno il 30% delle perdite di sistema, usciamo con un valore netto di 400 wattora. E questo è il valore che possiamo effettivamente utilizzare per decidere cosa possiamo alimentare con questo pannello.

Ora sappiamo quanto possiamo generare in un giorno, realisticamente cosa possiamo usare. Ho preso alcuni dei miei dispositivi, li ho collegati al wattmetro e ho registrato le letture. Quindi possiamo vedere che potrei usare il mio laptop che utilizza 40 watt per varie ore. Posso far funzionare alcune luci LED per quasi tutte le ore di sole, potrei caricare il mio iPhone, caricare il mio Kindle, Ipad e alcuni altri dispositivi.

Quindi, se sommiamo tutti questi valori, arriviamo alla cifra di circa 300 wattora. Perciò possiamo usare molti dispositivi per parecchie ore durante il giorno con un pannello solare da 120 watt 12 volt. Ovviamente, non useresti necessariamente tutti questi dispositivi nello stesso giorno.

E penso che tu possa vedere che questo dimostra che in realtà non hai bisogno di mettere molta energia solare, ad esempio, sul tuo furgone per renderla utilizzabile per molti usi pratici. Ma un pannello del genere, che è grande circa un terzo di una pannello fotovoltaico normale, può essere comodo anche per il campeggio o in altre situazioni all’aria aperta.

Perché è importante avere un accumulo con batteria

Ma in generale, non è possibile utilizzare direttamente la potenza generata dal pannello solare, poiché le ore con molto sole sono poche. Deve passare tramite alcune batterie per fotovoltaico con un controller del caricabatterie. Quindi diamo un’occhiata al calcolo per dimensionare una batteria adatta a questo piccolo pannello fotovoltaico da 120 watt. La batteria funziona con un sistema a 12 volt.

Quindi prendiamo la nostra potenza totale generata di 600 wattora divisa per 12 volt. E questo ci dà 50 amp-ora, e questo è ciò che useremo per dimensionare le nostre batterie. Le batterie al piombo non amano essere scaricate completamente. Nella migliore delle ipotesi non vuoi andare oltre il 50% di scarico. Dicono che la batteria AGM può scaricarsi fino all’80%. Ma più a fondo si scarica la batteria, meno cicli medi avrai.

È molto meglio mantenere la profondità di scarica al minimo e quindi otterrai una durata molto più lunga della batteria. In questo esempio, utilizzeremo una profondità di scarica del 50%. Prendiamo 50 ampere ora diviso per il 50% effettivamente raddoppia gli ampere della nostra batteria e otteniamo 100 ampere ora.  Quindi, poiché possiamo utilizzare solo la metà della carica della batteria, la batteria deve effettivamente essere il doppio delle dimensioni.

Un’altra cosa da tenere in considerazione è la temperatura ambiente in cui verrà conservata la batteria. La temperatura dell’ambiente influisce sull’uscita della batteria. Dalle apposite tabelle, scopriamo che a 10 °C vi è un fattore moltiplicativo di 1,11. Quindi prendiamo i nostri 100 ampere moltiplicati per 1,11 e otteniamo 110 ampere, che sarebbe la potenza della batteria richiesta per un giorno.