Подключение солнечной панели

Общие вводные:
Потребители - ардуино мега, ряд датчиков, GSM/GPRS-модуль. Точное суммарное потребление по току пока не считалось, но грубый подсчет дает цифру явно менее 1 ампера, с возможными кратковременными пиками потребления не выше 2 ампер (во время отправки данных в сеть, а они НЕ постоянно транслируются). Вольтаж всего хозяйства 5 вольт.
Питание - аккумуляторы ~5V, и солнечная панель для их зарядки. И тут начинаются вопросы.
1) Какую взять емкость аккумулятора и площадь обещанную производителем мощность солнечных панелей, чтобы все это не сдохло из-за одной пасмурной недели в средних российских широтах.
Точнее, по каким алгоритмам это рассчитать
2) Почитал в сети про контроллеры солнечных панелей, нужные для того чтоб аккумулятор не угробить перепадами "солнечного" напряжения. Все бы хорошо, но цена их несколько пугает, возможно потому, что почти все найденные, рассчитаны на мощности явно больше, чем мне надо.
Вопрос: Можно ли эти контроллеры заменить повышающими/понижающими преобразователями, в возможной их комбинации с обычным контроллером заряда аккумуляторов вроде таких не имею в виду обязательно именно он, уже по более точно посчитанной мощности подберу. Если такое вообще подходит.

Просто у меня в голове собралась схема, Солнечная панель => повышающий/понижающий преобразователь (чтоб выдать что-нибудь, хоть с малым током, тогда, когда на небе тучи) до напряжения чуть-чуть выше напряжения заряда аккумулятора, когда туч нет, тут работает понижающий до того же самого напряжения => аккумулятор => потребители.
Зарождению этой схемы способствовал тот факт, что понижающие/повышающие (регулируемые и те и другие) у меня в загашнике есть. А чет другое - заказывать надо... а девайсов таких собрать не один и не два.
С другой стороны, "контроллеры солнечных батарей" зачем-то же делают и они почему-то такие дорогие. Если бы можно было заменить стабилизатором напряжения - их бы не брал никто... наверное я чего-то не знаю. Просветите?

 

Я плохо знаком с солнечными панелямих, да и с аккумуляторами делал только карманные устройства, но начал бы думать по такому пути:

2) Советую уточнить токи. Особенность Li-Ion в том, что они могут выдать ток больше чем их ёмкость, но эта фишка вам не нужна если есть шанс "жизнь без подзарядки" неделю. Так же надо учесть, что прибор будет где-то расположен - на улице? Для Li-Ion низкие температуры (ночь на улице) это более быстрая разрядка.

Про повышающие/понижающие контроллеры - они понижают/повышают только напряжение, не мощность (P=U*I). Стабилизировать, конечно, нужно, но играться бессмыслено.

Первая прикидка:
Ток потребления max 2 А и min 0.2 А
Время работы 7 дней = 168 часов из них пусть 1 час будет на максимальном токе.
Емкость аккумулятора 0.2*167 + 2*1 = 35.4 Ач - на литий ионных раскошелитесь. Если брать аккумулятор от авто (допустим, 40 Ач), то его нужно заряжать током в 4 А. Солнечная панель при напряжении в 12 В должна иметь мощность 12*4= 48 Вт. (естественно, для уверенности в будущем нужно брать все расчёты с запасом, обычно домножают на 1.5, но при этом, глубоко вздохнув, заявить не 7 дней, а 3.5 без подзарядки, тогда дополнительно домножаем на 0.5...)

Поэтому нужно определиться с потреблением, потом с аккумулятором, потом со схемой заряда выбранного аккумулятора потом с источником тока.

 

Вообще, я не имел в виду "жизнь совсем без подзарядки неделю". В пасмурную погоду но все-таки днем, панель наверное что-то да выдаст. И там затем и задумывались повышающие, (я в курсе что с сохранением мощности, с учетом КПД преобразователя), чтобы хоть как, но использовать и те крохи энергии что выдаст солнечная панель в пасмурную погоду.

Тут в принципе два варианта возможно...
1) сэкономить на стабилизирующих/регулирующих компонентах, но взять аккумулятор с запасом на неделю и солнечные панели соответственной мощности.
2) сэкономить на аккумуляторе, но создать такую комбинацию солнечных панелей + стабилизирующих/регулирующих компонентов, что аккумулятор будет полностью заряжаться даже в пасмурный день. Тогда его можно взять значительно мЕньшей емкости. т.е. возможно даст экономию и на солнечных панелях для зарядки тоже.

Возможен ли второй вариант в принципе, узнавать надо, вероятно, у тех кто с солнечными панелями работал. Что они выдают в плохую погоду и насколько это отлично от нуля. Очень надеюсь что знающие найдутся.

 

мне кажется, при токах "порядка ампера" никакие солнечные панели не помогут. Или ими придется покрыть всю лужайку перед домом.

Поэтому я бы начал думать в двух направлениях. Сначала - точно определить потребление всех девайсов. И если оно окажется заметно более 100ма - думать над снижением потребления. Ардуину перевести в спящий режим, все ненужные датчики на время простоя отключать, GSM модуль подключить через мосфет и включать только на время посылки сообщений.

Иначе для работы неделю без Солнца даже АКБ от танка не хватит.

 

После более внимательного подсчета потребления с выкидыванием/отключением всего ненужного получилось 40-50 мА в режиме покоя, 700-900 мА на одну минуту раз в полчаса.
На неделю без солнца даже так - многовато получается

 

Для эффективного снятия тока необходим специальный контроллер для солнечной батареи, который будет снимать максимально возможную мощность при данном освещении ( позже напишу как эта точка называется). Обычные повышайки/понижайки этого делать не умеют. А уже после ставится контроллер аккумулятора. Для расчета площади солнечной батареи необходимо знать широту и учитывать тот факт, что бытовые солнечные батареи деградируют со временем. Брендовые не так быстро, а бу китайские приезжают уже убитые.

 

maximum power point эта точка называется))