Low-tech zonnelamp met hergebruikte batterijen - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Met deze tutorial kun je een zonnelamp maken die is uitgerust met een USB-oplader. Het maakt gebruik van lithiumcellen die worden hergebruikt van een oude of beschadigde laptop. Dit systeem, met een dag zonlicht, kan een smartphone volledig opladen en heeft 4 uur licht. Deze technologie is gedocumenteerd tijdens een tussenstop van de expeditie "Nomade des Mers" op het eiland Luzong in het noorden van de Filippijnen. De vereniging Liter of Light heeft dit systeem al 6 jaar geïnstalleerd in afgelegen dorpen die geen toegang hebben tot elektriciteit. Ze organiseren ook trainingen voor de dorpelingen om hen te leren hoe ze de zonnelamp moeten repareren (er zijn al 500 000 lampen geïnstalleerd).

De originele tutorial, en vele andere om low-technologieën te bouwen, zijn beschikbaar op de website van het Low-tech Lab.

Lithium is een natuurlijke hulpbron waarvan de voorraden steeds vaker worden gebruikt voor elektrische auto's, telefoons en computers. Deze bron raakt in de loop van de tijd geleidelijk uitgeput. Het toegenomen gebruik bij de productie van batterijen is voornamelijk te danken aan het vermogen om meer energie op te slaan dan nikkel en cadmium. De vervanging van elektrische en elektronische apparatuur gaat steeds sneller en het wordt een steeds belangrijkere bron van afval (DEEE: Afgedankte elektrische en elektronische apparatuur). Frankrijk produceert momenteel 14 tot 24 kg elektronisch afval per inwoner per jaar. Dit percentage stijgt met ongeveer 4% per jaar. In 2009 heeft slechts 32% van de Franse jongeren tussen 18 en 34 jaar ooit hun elektronisch afval gerecycled. In hetzelfde jaar 2009 werd volgens Eco-systèmes van januari tot september 2009 113.000 ton CO2 vermeden door de recycling van 193.000 ton DEEE, een van de vier eco-organisaties in de DEEE-sector.

Dit afval heeft echter een hoog recyclagepotentieel. Met name lithium aanwezig in de cellen van computerbatterijen. Wanneer een computerbatterij uitvalt, zijn een of meer cellen defect, maar sommige blijven in goede staat en kunnen opnieuw worden gebruikt. Van deze cellen is het mogelijk om een aparte batterij te maken, die kan worden gebruikt om een boormachine van stroom te voorzien, je telefoon op te laden of te worden aangesloten op een zonnepaneel om een lamp te laten werken. Door meerdere cellen te combineren is het ook mogelijk om grotere apparaataccu's te vormen.

Stap 1: Gereedschap & Benodigdheden

Benodigdheden

• Gebruikte laptop batterij
• Zonnepaneel 5V-6V / 1-3W Laad- en ontlaadregelaar (bijv. 4-8V 1A Mini Li-ion USB Arduino-batterijlader TP4056)
• DC/DC spanningsomzetter DC/DC booster MT3608 (elektrische component die de 3,7 V van de batterijen zal omzetten in 5 V)
• Krachtige LED-lamp (bijv. LED-boutons 3W)
• Schakelaar (om het circuit te openen en het licht uit te schakelen)
• Elektrische tape
• Doos

Gereedschap

Voor celextractie:

• Handschoenen (om snijden met het plastic van de computerbatterij of met de nikkellinten die de cellen verbinden te voorkomen)
• Hamer
• Beitel
• Snij tang

Om de lamp zelf te bouwen:

• Lijmpistool (en lijmstiften)
• Verwarmingspistool of kleine toorts
• Houtzaag
• Schroevendraaier

Stap 2: Hoe werkt het?

Deze tutorial laat zien hoe je computercellen kunt herstellen om een nieuwe batterij te maken. Aangedreven door een zonnepaneel, of door een USB-poort, kunt u een LED-lamp aansteken.

Het systeem werkt rond drie modules:

• de energie-ontvangstmodule: het zonnepaneel en zijn laadregelaar
• de energieopslagmodule: de batterij
• de module die de energie teruggeeft: de LED-lamp en zijn spanningsregelaar

Energie-ontvangende module: fotovoltaïsch paneel en laadregelaar

Het fotovoltaïsche paneel concentreert de energie van de zon. Het maakt het mogelijk om zijn energie terug te winnen om het in de batterij op te slaan. Maar wees voorzichtig, de hoeveelheid energie die het paneel ontvangt is onregelmatig afhankelijk van het tijdstip van de dag, het weer… het is belangrijk om een laad-/ontlaadregelaar te installeren tussen het paneel en de batterij. Deze wordt onder andere beveiligd tegen overbelasting.

Energieopslagmodule: de batterij

Het is samengesteld uit twee lithiumcellen die uit een computer zijn gehaald. Om het in een notendop te zeggen, een batterij is een beetje zoals een doos met meerdere batterijen: elk van hen is een cel, een eenheid die het apparaat van stroom voorziet door middel van een elektrochemische reactie.

De cellen die in computers worden gevonden, zijn lithiumcellen. Ze hebben allemaal hetzelfde vermogen om energie op te slaan, maar hun vermogen om het te maken is voor elk verschillend. Om uit cellen een batterij te vormen is het belangrijk dat ze allemaal hetzelfde vermogen hebben om energie te leveren. Het is daarom noodzakelijk om de capaciteit van elke cel te meten om homogene batterijen samen te stellen.

Module die de energie levert: de LED-lamp, de 5V USB-poort en de spanningsomvormer

Onze batterij voorziet ons van 3,7V stroom en de ledlampen die we gebruikten werken op dezelfde spanning. Daarnaast zorgen de USB-poorten voor een spanning van 5V. We moeten daarom de celenergie transformeren van 3,7 V naar 5 V: met behulp van een spanningsomvormer genaamd DC/DC-booster

Stap 3: Productiestadia

Hier zijn verschillende stappen die nodig zijn om de lamp te bouwen:

1. De cellen uit de computerbatterij verwijderen
2. Spanning van cellen meten
3. Realisatie van de 3 modules (zonnepaneel + laadregelaar batterij LED licht + laadregelaar)
4. De 3 modules koppelen
5. Een doos bouwen
6. Integratie van modules in de box

Stap 4: De cellen uit de computerbatterij verwijderen

Voor dit onderdeel raden we je aan om de volgende tutorial te bekijken: Batterijen recyclen.

1. Trek handschoenen aan om je handen te beschermen
2. Plaats de batterij en open deze met een hamer en een beitel
3. Isoleer elke cel door elke andere delen te verwijderen (zoals weergegeven op de foto).

Stap 5: Meet de spanning van cellen en hun capaciteit

Spanning meten:

We beginnen met het meten van de spanning van elke cel om te controleren of ze goed werken. Elke cel met een spanning lager dan 3V kan niet in dit project worden gebruikt en moet worden gerecycled.

Gebruik een multimeter, in DC-modus, meet elke cel en controleer degene die bruikbaar is voor het project.

Wees voorzichtig: als de batterij van de computer aan de buitenkant vloeistof lijkt te hebben, open de doos dan niet, lithium is schadelijk in hoge doses.

Maatregel capaciteit:

Om de capaciteit van een cel te meten, moeten we deze maximaal opladen en vervolgens ontladen. Die cellen zijn op lithium gebaseerd en hebben een specifiek laad- en ontlaadsysteem nodig, meestal is de maximale lading 4, 2 V en het minimum is 3 V. Overschrijding van die limieten zal de cel beschadigen.

1. Gebruik een PowerBank: hiermee kunt u veel cellen tegelijk opladen via een USB-poort.
2. Laad de cellen op en wacht tot het opladen is voltooid (alle lampjes moeten branden), het zal in ongeveer 24 uur klaar zijn. (afbeelding)

3. De cellen worden maximaal opgeladen (4, 2V), nu moeten we ze ontladen. U moet een Imax B6 gebruiken: een hulpmiddel waarmee u de cellen kunt ontladen en hun capaciteit kunt controleren. Hoe het hulpmiddel te gebruiken:

   1. de spanning: het zal u vragen welk type cellen u wilt controleren, u moet de lithiumbatterij kiezen. Het regelt automatisch de ontlading op minimaal 3V.
   2. de intensiteit: instellen op 1A voor een snelle en veilige ontlading. In deze toestand zou de ontlading tussen 1 uur en 1 uur en een half moeten duren.
   3. Sluit de magneet aan op de krokodillenklemmen en sluit vervolgens aan op de cel, de magneet helpt om de stroom door de Imax B6 naar de cellen te laten gaan. (afbeelding)
   4. Ontlaad de cellen totdat ze helemaal leeg zijn.
   5. Let op de capaciteit op de cel. Hoe hoger hoe beter.
   6. Sorteer uw cellen op capaciteit: 1800 mA.

Opmerking: het is belangrijk om homogene batterijen te gebruiken, met cellen die een vergelijkbare capaciteit hebben

Stap 6: Realisatie van de 3 verschillende modules

Module 1: Zonnepaneel en laadregelaar

• Gebruik een zwarte en een rode draad, gebruik een tang om de draden te strippen.
• Soldeer de rode draad aan de positieve kant van het paneel en de zwarte aan de negatieve kant.
• De laadregelaar heeft 2 ingangen: IN- en IN+ (die staan aangegeven op het onderdeel): Las de rode draad (positief) met de IN+ ingang van de laadregelaar en de zwarte draad (negatief) met de IN- ingang (afbeelding 5).

Module 2: Batterij

Plaats de lithiumcel in de batterijhouder

Module 3: LED / USB-converter

De spanningsomvormer DC/DC heeft twee ingangen en twee uitgangen: Ingangen: VIN + en VIN - / Uitgangen: OUT + en OUT -. De LED heeft twee ingangsdraden: een positieve en een negatieve.

• Neem twee draden (rood en zwart).
• Las de rode draad met de VIN+ ingang van de spanningsomvormer en de zwarte draad met de VIN- ingang.
• Let op: De polariteit van de draden wordt niet aangegeven op de LED. Gebruik een ohmmeter om het te identificeren. De draad is positief wanneer deze een nulwaarde weergeeft. Als er een hogere waarde wordt weergegeven, is de draad negatief.
• Las de LED positieve draad aan de OUT+ uitgang van de spanningsomvormer en de LED negatieve draad aan de OUT- output. (afbeelding)

Stap 7: Aansluiting van de 3 modules

De laadregelaar heeft 2 ingangen: IN- en IN+ (die op het onderdeel staan aangegeven).

1. Las de rode draad van het zonnepaneel (positief) op de IN+ ingang van de laadregelaar en de zwarte draad (negatief) op de IN- ingang.
2. De laadregelaar heeft 2 ingangen: B- en B+ (die op het onderdeel staan aangegeven). Las de rode draad van de batterijhouder (positief) op de B+ ingang van de laadregelaar en de zwarte draad (negatief) op de B- ingang.
3. Las de rode draad (positief) van de USB/LED-convertermodule aan de OUT+-uitgang van de laadregelaar. Las de zwarte draad (negatief) op de OUT-uitgang. Opmerking: Het elektrische circuit is nu gesloten en het licht gaat aan.
4. Knip de positieve draad die de regelaar verbindt met de omvormer door om het circuit te openen en de schakelaar in serie te lassen. Het zal worden gebruikt om het circuit te openen en te sluiten.

Stap 8: De zaak bouwen - versie 1

Versie 1: Tupperware

Dit ontwerp is afkomstig van Open Green Energy, aarzel niet om de originele tutorial te raadplegen. We delen het omdat het erg interessant lijkt. De behuizing zal echter worden aangepast aan ons circuit, met name voor de USB-uitgang. We zullen binnenkort ons eigen model voorstellen, geïnspireerd op dit ontwerp.

Stap 9: De zaak bouwen - versie 2

Versie 2: Grote thermogevormde fles

Dit model maakt het mogelijk de circuits volledig waterdicht te maken, maar vereist specifiek materiaal:

• Eén waterkan van 5 liter
• Multiplexplaten (of onbewerkt hout) tussen 1 en 2 cm dik
• Een schoenplaatje, minimale lengte 80cm, breedte tussen 3 en 5 cm

De twee basissen bouwen: dit zijn de twee uiteinden van de lamp, de bovenste herbergt het zonnepaneel aan de ene kant en het elektrische circuit aan de andere. Het onderste uiteinde wordt gebruikt om de lamp af te sluiten en ondoordringbaar af te dichten.

1. Knip 2 planken van 15/13cm en 2 planken van 11/13cm uit.
2. Leg elk klein bord op een groter bord en let erop dat het precies in het midden van het grote bord wordt geplaatst. Elk paar planken wordt later vastgeschroefd.

Opmerking: Voor de waterdichtheid is het beter om de planken vooraf te vernissen.

De mal bouwen:

1. Knip in het schoenplaatje 4 porties van ongeveer 20 cm uit.
2. Plaats ze in elke hoek van een van de reeds gesneden kleine planken (11/13 cm) en schroef elk gedeelte van de schoenplaatjes vast met de plank.
3. Plaats het andere kleine bord aan het andere uiteinde van de vier delen en schroef ze op dezelfde manier vast. Het resultaat is een kubus met afmetingen 11/13/20, die zal worden gebruikt om de plastic fles te thermovormen.

Thermovormen van de lampomhulling:

1. Knip de bodem van de 5L-fles uit en plaats deze verticaal in de mal (de 20 cm-zijde van de mal moet evenwijdig zijn aan de zijkant van de fles).
2. Verwarm langzaam met een thermische stripper aan elke kant van de kubus. De stripper moet ongeveer 10 cm van de fles verwijderd zijn. Als je geen thermische stripper hebt, is het mogelijk om elke andere vlambron te gebruiken (zoals een gaskachel bijvoorbeeld).
3. Zodra de fles dezelfde vorm heeft gekregen als de mal, blijf je verwarmen om de patronen van de fles te wissen en het plastic goed uit te rekken. Zorg ervoor dat u niet te dicht bij het plastic of te lang op dezelfde plaats verwarmt, anders vormen zich luchtbellen op het plastic oppervlak.
4. Laat de gevormde fles op de mal, snijd het bovenste deel van de fles netjes op gelijke hoogte met de mal en snijd de fles opnieuw ongeveer 17 cm eronder.
5. Nadat het snijden is voltooid, schroeft u de schoenplaatjes aan elke kant van de mal los om de mal van het plastic te scheiden.
6. Vouw aan elk uiteinde van de gevormde fles 1 cm brede lipjes in een hoek van 90° naar binnen. Elk lipje moet aan beide zijden worden afgeschuind (zoals op de foto). De lipjes glijden tussen de twee planken (de grote en de kleine) aan elke kant van de fles, om de afdichting van de lamp te verbeteren. Om de lipjes gemakkelijk te kunnen vouwen, trekt u een dunne lijn met de snijder aan de binnenkant van de fles en vouwt u deze met de hand.

Het zonnepaneel bevestigen:

1. Plaats het paneel op het grotere bord, markeer de positie van de + en - uitgangen van het paneel en boor een gat van 5 mm in beide planken. (Als er al een onderdeel op deze plaats zit, moet het gat worden verplaatst).
2. Steek de draden van de laadregelaar in deze gaten, en las ze vast aan de corresponderende uitgangen op het zonnepaneel.
3. Om het paneel te bevestigen, is het ideaal om een dunne laag stof op de plaat te plakken en het paneel op de stof te lijmen (bijvoorbeeld met sterke lijm).
4. Herhaal voor de lampvoet dezelfde handeling aan het andere uiteinde van het plastic.
5. Plaats het kleine bord aan de binnenkant van de envelop en schroef het op het grotere bord, met de 4 plastic lipjes tussen de twee planken.
6. Om de afdichting van de USB-stekker te garanderen, kunt u een klein stukje fietsbinnenband nieten.

Aarzel niet om eventuele vragen of verbeteringen die u bedenkt te posten. En vergeet niet je lamp te delen als je het eenmaal hebt gedaan, met #solarlamp #lowtechlab !