Low-Tech-Solarlampe mit wiederverwendeten Batterien - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

In diesem Tutorial können Sie eine Solarlampe herstellen, die mit einem USB-Ladegerät ausgestattet ist. Es verwendet Lithiumzellen, die von einem alten oder beschädigten Laptop wiederverwendet werden. Dieses System kann mit einem Tag Sonnenlicht ein Smartphone vollständig aufladen und hat 4 Stunden Licht. Diese Technologie wurde während eines Zwischenstopps der Expedition „Nomade des Mers“auf der Insel Luzong im Norden der Philippinen dokumentiert. Der Verein Liter of Light hat dieses System bereits seit 6 Jahren in abgelegenen Dörfern ohne Stromanschluss installiert. Sie organisieren auch Schulungen für die Dorfbewohner, um ihnen beizubringen, wie man die Solarlampe repariert (bereits 500.000 Lampen installiert).

Das Original-Tutorial und viele andere zum Erstellen von Low-Technologien sind auf der Website des Low-Tech Lab verfügbar.

Lithium ist eine natürliche Ressource, deren Vorräte zunehmend für Elektroautos, Telefone und Computer verwendet werden. Diese Ressource wird im Laufe der Zeit allmählich aufgebraucht. Sein verstärkter Einsatz in der Batterieherstellung ist hauptsächlich auf seine Fähigkeit zurückzuführen, mehr Energie zu speichern als Nickel und Cadmium. Der Austausch von Elektro- und Elektronikgeräten beschleunigt sich und wird zu einer immer wichtigeren Abfallquelle (DEEE: Waste electric and electronic equipment). Frankreich produziert derzeit 14 kg bis 24 kg Elektroschrott pro Einwohner und Jahr. Diese Rate erhöht sich um etwa 4% pro Jahr. Im Jahr 2009 haben nur 32 % der jungen Franzosen im Alter zwischen 18 und 34 Jahren ihren Elektroschrott einmal recycelt. Im selben Jahr 2009 wurden laut Eco-systèmes von Januar bis September 2009 113.000 Tonnen CO2 durch das Recycling von 193.000 Tonnen DEEE, einer der vier Öko-Organisationen im DEEE-Sektor, vermieden.

Diese Abfälle haben jedoch ein hohes Recyclingpotenzial. Insbesondere Lithium ist in den Zellen von Computerbatterien vorhanden. Wenn eine Computerbatterie ausfällt, sind eine oder mehrere Zellen defekt, aber einige bleiben in gutem Zustand und können wiederverwendet werden. Aus diesen Zellen kann ein separater Akku hergestellt werden, der verwendet werden kann, um eine elektrische Bohrmaschine zu betreiben, Ihr Telefon aufzuladen oder an ein Solarpanel angeschlossen zu werden, um eine Lampe zu betreiben. Durch die Kombination mehrerer Zellen ist es auch möglich, größere Geräteakkus zu bilden.

Schritt 1: Werkzeuge & Zubehör

Lieferungen

• Gebrauchter Laptop-Akku
• Solarpanel 5V-6V / 1-3W Lade- und Entladeregler (zB: 4-8V 1A Mini Li-Ion USB Arduino Batterieladegerät TP4056)
• DC/DC-Spannungswandler DC/DC-Booster MT3608 (elektrisches Bauteil, das die 3,7 V der Batterien in 5 V umwandelt)
• Hochleistungs-LED-Lampe (z. B. LED-Knöpfe 3W)
• Schalter (um den Stromkreis zu öffnen und das Licht auszuschalten)
• Isolierband
• Kasten

Werkzeuge

Zur Zellextraktion:

• Handschuhe (um Schnittverletzungen mit dem Kunststoff des Computerakkus oder mit den Nickelbändern, die die Zellen verbinden) zu vermeiden.
• Hammer
• Meißel
• Schneidezange

So bauen Sie die Lampe selbst:

• Klebepistole (und Klebestifte)
• Heizpistole oder kleine Taschenlampe
• Holzsäge
• Schraubenzieher

Schritt 2: Wie funktioniert es?

Dieses Tutorial zeigt, wie Sie Computerzellen wiederherstellen, um eine neue Batterie herzustellen. Angetrieben von einem Solarpanel oder einem USB-Anschluss können Sie eine LED-Lampe anzünden.

Das System arbeitet um drei Module herum:

• das Energieempfangsmodul: das Solarpanel und sein Laderegler
• das Energiespeichermodul: die Batterie
• das Modul, das die Energie zurückgibt: die LED-Lampe und ihr Spannungsregler

Energieempfangsmodul: Photovoltaik-Panel & Laderegler

Das Photovoltaik-Panel bündelt die Energie der Sonne. Es ermöglicht, seine Energie zurückzugewinnen, um sie in der Batterie zu speichern. Aber Vorsicht, die Energiemenge, die das Panel empfängt, ist abhängig von der Tageszeit, dem Wetter … es ist wichtig, einen Lade-/Entladeregler zwischen dem Panel und der Batterie zu installieren. Dieser wird unter anderem gegen Überlastung geschützt.

Energiespeichermodul: die Batterie

Es besteht aus zwei Lithium-Zellen, die von einem Computer gewonnen wurden. Kurz gesagt, eine Batterie ist ein bisschen wie eine Kiste mit mehreren Batterien: Jede von ihnen ist eine Zelle, eine Einheit, die das Gerät durch eine elektrochemische Reaktion mit Strom versorgt.

Die Zellen in Computern sind Lithium-Zellen. Sie haben alle die gleiche Kapazität, Energie zu speichern, aber ihre Fähigkeit, sie zu produzieren, ist für jeden unterschiedlich. Um aus Zellen eine Batterie zu bilden, ist es wichtig, dass alle die gleiche Fähigkeit haben, Energie zu liefern. Es ist daher notwendig, die Kapazität jeder Zelle zu messen, um homogene Batterien zu bilden.

Modul, das die Energie überträgt: die LED-Lampe, der 5V-USB-Anschluss und sein Spannungswandler

Unser Akku versorgt uns mit 3,7V Strom und die von uns verwendeten LED-Lampen arbeiten mit der gleichen Spannung. Außerdem liefern die USB-Anschlüsse eine Spannung von 5V. Wir müssen daher die Zellenergie von 3,7 V auf 5 V umwandeln: mit einem Spannungswandler namens DC/DC-Booster

Schritt 3: Fertigungsstufen

Hier sind verschiedene Schritte, die notwendig sind, um die Lampe zu bauen:

1. Entfernen der Zellen aus dem Computerakku
2. Spannung der Zellen messen
3. Realisierung der 3 Module (Solarpanel + Laderegler Akku LED Licht + Laderegler)
4. Verknüpfung der 3 Module
5. Eine Kiste bauen
6. Integration von Modulen in die Box

Schritt 4: Entfernen der Zellen aus der Computerbatterie

Für diesen Teil empfehlen wir Ihnen, sich das folgende Tutorial anzusehen: Recycling von Batterien.

1. Ziehen Sie Handschuhe an, um Ihre Hände zu schützen
2. Setzen Sie die Batterie ein und öffnen Sie sie mit einem Hammer und einem Meißel
3. Isolieren Sie jede Zelle, indem Sie alle anderen Teile entfernen (wie auf dem Foto gezeigt).

Schritt 5: Messen Sie die Spannung der Zellen und deren Kapazität

Spannung messen:

Wir beginnen mit der Messung der Spannung jeder Zelle, um zu überprüfen, ob sie richtig funktioniert. Alle Zellen mit einer Spannung von weniger als 3 V können in diesem Projekt nicht verwendet werden und sollten recycelt werden.

Messen Sie mit einem Multimeter im DC-Modus jede Zelle und überprüfen Sie die für das Projekt verwendbare.

Seien Sie vorsichtig: Wenn der Computerakku äußerlich Flüssigkeit zu haben scheint, öffnen Sie die Box nicht, Lithium ist in hoher Dosis schädlich.

Kapazität messen:

Um die Kapazität einer Zelle zu messen, müssen wir sie maximal aufladen und dann entladen. Diese Zellen basieren auf Lithium und benötigen ein spezielles Lade- und Entladesystem, normalerweise beträgt die maximale Ladung 4, 2 V und die minimale 3 V. Wenn Sie diese Grenzen überschreiten, wird die Zelle beschädigt.

1. Verwenden Sie eine PowerBank: Sie ermöglicht es Ihnen, viele Zellen gleichzeitig über einen USB-Anschluss aufzuladen.
2. Laden Sie die Zellen auf und warten Sie, bis der Ladevorgang abgeschlossen ist (alles Licht sollte leuchten), dies ist in etwa 24 Stunden erledigt. (Bild)

3. Die Zellen werden maximal geladen (4, 2V), jetzt müssen wir sie entladen. Sie sollten einen Imax B6 verwenden: ein Werkzeug, das es ermöglicht, die Zellen zu entladen und ihre Kapazität zu überprüfen. So verwenden Sie das Werkzeug:

   1. die Spannung: Sie werden gefragt, welche Art von Zellen Sie überprüfen möchten, Sie sollten die Lithium-Batterie wählen. Es regelt automatisch die Entladung bei mindestens 3 V.
   2. die Intensität: auf 1A stellen, um eine schnelle und sichere Entladung zu erreichen. In diesem Zustand sollte die Entladung zwischen 1 Stunde und 1 1/2 Stunden dauern.
   3. Verbinden Sie den Magneten mit den Krokodilklemmen, dann verbinden Sie ihn mit der Zelle. Der Magnet hilft dabei, den Strom durch den Imax B6 zu den Zellen fließen zu lassen. (Bild)
   4. Entladen Sie die Zellen, bis sie vollständig leer sind.
   5. Beachten Sie die Kapazität der Zelle. Je höher desto besser.
   6. Sortieren Sie Ihre Zellen nach Kapazität: 1800 mA.

Anmerkung: Es ist wichtig, homogene Batterien mit Zellen ähnlicher Kapazität zu verwenden

Schritt 6: Realisierung der 3 verschiedenen Module

Modul 1: Solarpanel und Laderegler

• Verwenden Sie einen schwarzen und einen roten Draht, verwenden Sie eine Zange, um die Drähte zu streifen.
• Löten Sie das rote Kabel auf der positiven Seite des Panels und das schwarze auf der negativen Seite.
• Der Laderegler hat 2 Eingänge: IN- und IN+ (die auf dem Bauteil angegeben sind): Verschweißen Sie das rote Kabel (positiv) mit dem IN+ Eingang des Ladereglers und das schwarze Kabel (negativ) mit dem IN- Eingang (Bild 5.)).

Modul 2: Batterie

Setzen Sie die Lithiumzelle in den Batteriehalter ein

Modul 3: LED / USB-Konverter

Der Spannungswandler DC/DC hat zwei Eingänge und zwei Ausgänge: Eingänge: VIN + und VIN - / Ausgänge: OUT + und OUT -. Die LED hat zwei Eingangsdrähte: einen positiven und einen negativen.

• Nehmen Sie zwei Drähte (rot und schwarz).
• Verschweißen Sie das rote Kabel mit dem VIN+ Eingang des Spannungswandlers und das schwarze Kabel mit dem VIN- Eingang.
• Achtung: Die Kabelpolarität wird nicht auf der LED angezeigt. Verwenden Sie zur Identifizierung ein Ohmmeter. Der Draht ist positiv, wenn er einen Nullwert anzeigt. Wenn ein höherer Wert angezeigt wird, ist der Draht negativ.
• Schweißen Sie das LED-Pluskabel an den Ausgang OUT+ des Spannungswandlers und das LED-Minuskabel an den Ausgang OUT-. (Bild)

Schritt 7: Verbindung der 3 Module

Der Laderegler hat 2 Eingänge: IN- und IN+ (die auf dem Bauteil angegeben sind).

1. Das rote Kabel des Solarpanels (positiv) an den IN+ Eingang des Ladereglers und das schwarze Kabel (negativ) an den IN- Eingang schweißen.
2. Der Laderegler hat 2 Eingänge: B- und B+ (die auf dem Bauteil angegeben sind). Verschweißen Sie das rote Kabel des Batteriehalters (positiv) mit dem B+ Eingang des Ladereglers und das schwarze Kabel (negativ) mit dem B- Eingang.
3. Verschweißen Sie das rote Kabel (positiv) des USB/LED-Konvertermoduls mit dem Ausgang OUT+ des Ladereglers. Verschweißen Sie das schwarze Kabel (negativ) mit dem OUT-Ausgang. Bemerkung: Der Stromkreis ist nun geschlossen und das Licht geht an.
4. Durchtrennen Sie das Pluskabel, das den Regler mit dem Wandler verbindet, um den Stromkreis zu öffnen und den Schalter in Reihe zu schweißen. Es wird verwendet, um den Stromkreis zu öffnen und zu schließen.

Schritt 8: Aufbau des Gehäuses - Version 1

Version 1: Tupperware

Dieses Design stammt von Open Green Energy, zögern Sie nicht, das Original-Tutorial zu konsultieren. Wir teilen es, weil es wirklich interessant erscheint. Allerdings soll das Gehäuse an unsere Schaltung angepasst werden, insbesondere für den USB-Ausgang. Wir werden bald unser eigenes Modell vorschlagen, das von diesem Design inspiriert ist.

Schritt 9: Aufbau des Gehäuses - Version 2

Version 2: Große thermogeformte Flasche

Dieses Modell ermöglicht, dass die Schaltkreise vollständig wasserdicht sind, erfordert jedoch spezielles Material:

• Eine 5L Wasserkanne
• Sperrholzplatten (oder Rohholz) zwischen 1 und 2 cm dick
• Eine Schuhplatte, Mindestlänge 80 cm, Breite zwischen 3 und 5 cm

Aufbau der beiden Sockel: Dies sind die beiden Enden der Lampe, das obere beherbergt auf der einen Seite das Solarpanel und auf der anderen den Stromkreis. Das untere Ende wird verwendet, um die Lampe zu verschließen und wasserdicht abzudichten.

1. Schneiden Sie 2 Bretter von 15/13cm und 2 Bretter von 11/13cm aus.
2. Legen Sie jedes kleine Brett auf ein größeres und achten Sie darauf, es genau in der Mitte des großen Bretts zu platzieren. Jedes Brettpaar wird später verschraubt.

Anmerkung: Für die Wasserdichtheit ist es besser, die Platten vorher zu lackieren.

Bau der Form:

1. Aus dem Stollen 4 Portionen von ca. 20 cm ausstechen.
2. Legen Sie sie in jede Ecke eines der bereits geschnittenen kleinen Bretter (11/13cm) und schrauben Sie jeden Stollenabschnitt mit dem Brett fest.
3. Legen Sie das andere kleine Brett an das andere Ende der vier Teile und schrauben Sie sie auf die gleiche Weise fest. Das Ergebnis ist ein Quader der Dimension 11/13/20, aus dem die Kunststoffflasche tiefgezogen wird.

Thermoformen der Lampenhülle:

1. Schneiden Sie den Boden der 5L-Flasche aus und setzen Sie sie senkrecht in die Form ein (die 20cm-Seite der Form sollte parallel zur Seite der Flasche sein).
2. Erhitzen Sie langsam mit einem Thermostripper jede Seite des Quaders. Der Stripper sollte ungefähr 10 cm von der Flasche entfernt sein. Wenn Sie keinen thermischen Stripper haben, können Sie jede andere Art von Flammenquelle verwenden (wie zum Beispiel eine Gasheizung).
3. Sobald die Flasche dieselbe Form wie die Form erreicht hat, erhitzen Sie weiter, um die Flaschenmuster zu löschen und den Kunststoff richtig zu dehnen. Achten Sie darauf, nicht zu nah am Kunststoff oder zu lange an derselben Stelle zu erhitzen, da sich sonst Blasen an der Kunststoffoberfläche bilden.
4. Lassen Sie die geformte Flasche auf der Form, schneiden Sie den oberen Teil der Flasche sauber bündig mit der Form ab und schneiden Sie die Flasche etwa 17 cm darunter wieder ab.
5. Sobald das Schneiden abgeschlossen ist, schrauben Sie die Stollen auf jeder Seite der Form ab, um die Form vom Kunststoff zu trennen.
6. An jedem Ende der geformten Flasche 1 cm breite Laschen um 90° nach innen falten. Jede Lasche sollte auf beiden Seiten abgeschrägt sein (wie auf dem Foto gezeigt). Die Laschen rutschen zwischen den beiden Brettern (der großen und der kleinen) an jeder Seite der Flasche, um die Abdichtung der Lampe zu verbessern. Um die Laschen leicht zu falten, ziehen Sie mit dem Cutter eine dünne Linie auf die Innenseite der Flasche und falten Sie diese mit der Hand.

Befestigung des Solarpanels:

1. Legen Sie das Paneel auf die größere Platine, markieren Sie die Position der + und - Ausgänge des Pannels und bohren Sie ein Loch von 5 mm in beide Platinen. (Wenn sich bereits eine Komponente an dieser Stelle befindet, sollte das Loch verschoben werden).
2. Stecken Sie die Drähte des Ladereglers in diese Löcher und schweißen Sie sie an die entsprechenden Ausgänge des Solarpanels.
3. Um die Platte zu befestigen, verwenden Sie idealerweise eine dünne Stoffschicht, die auf das Brett geklebt wird, und kleben Sie die Platte auf den Stoff (z. B. mit starkem Kleber).
4. Wiederholen Sie für den Lampensockel den gleichen Vorgang am anderen Ende des Kunststoffs.
5. Legen Sie das kleine Brett auf die Innenseite des Umschlags und schrauben Sie es mit den 4 Plastiklaschen zwischen den beiden Brettern an das größere Brett.
6. Um die Dichtigkeit des USB-Steckers zu gewährleisten, können Sie ein kleines Stück Fahrradschlauch anheften.

Zögern Sie nicht, Fragen oder Verbesserungsvorschläge zu posten. Und vergessen Sie nicht, Ihre Lampe zu teilen, wenn Sie es getan haben, mit #solarlamp #lowtechlab !