Comment construire votre propre chargeur USB à énergie solaire

L’énergie solaire est considérée comme une forme de ressource énergétique véritablement renouvelable et respectueuse de l’environnement disponible sur Terre. Aujourd’hui, les gens tirent le meilleur parti de cette ressource, particulièrement cruciale dans les zones reculées où le transport d’électricité est limité. Il est particulièrement adapté aux régions où l'exposition au soleil est prolongée pendant la journée, car il peut réduire considérablement les factures d'électricité.

Nous allons vous montrer comment construire un système DIY pour charger des appareils électroniques CC alimentés par USB à l'aide de l'énergie solaire. Notre objectif est d'expliquer et de démontrer le concept en utilisant un minimum de composants et une conception simple.

Comprendre l'énergie solaire

Énergie solaire est la conversion de l’énergie de la lumière du soleil en une source d’énergie utilisable et efficace.

Panneaux solaires et générateurs sont utilisés pour convertir l’énergie lumineuse en énergie électrique. Les panneaux solaires varient en taille, allant de quelques pouces carrés aux plus grands utilisés sur les toits résidentiels. Vous pouvez également interconnecter des panneaux plus grands sur de grands champs pour générer de l’énergie électrique destinée à une utilisation à l’échelle commerciale.

Il existe plusieurs façons d’exploiter l’énergie solaire. Le plus courant est un système solaire photovoltaïque (PV) qui convertit les rayons du soleil en courant électrique. En plus d'utiliser un système photovoltaïque pour générer du courant électrique, les gens utilisent également l'énergie solaire thermique ou concentrent l'énergie solaire pour chauffer les espaces ou les fluides intérieurs. Vous pouvez également installer des systèmes de chauffe-eau solaires.

Choisir les bons composants

Notre objectif principal est d'utiliser l'énergie solaire du soleil afin d'obtenir le courant nécessaire pour charger les appareils alimentés par USB. Vous aurez également besoin d’une batterie pour stocker la charge en cas de mauvais temps et au coucher du soleil. De plus, la batterie assure également une fourniture continue du courant spécifique nécessaire au chargement des appareils électroniques.

Pour ce projet de bricolage, vous aurez besoin des composants suivants :

• Panneau solaire: Pour générer du courant continu lors de l'exposition au soleil. Sélectionnez le panneau de taille appropriée selon les exigences de charge. Nous utilisons des panneaux solaires de 150 W. Avec cette capacité, nous pouvons même faire fonctionner des ampoules CC et des ventilateurs CC.
• Batterie: Pour le stockage des charges. Utilisez une batterie de taille appropriée en fonction des exigences de charge.
• Contrôleur de charge solaire : Pour réguler le courant et éviter la surcharge de la batterie et la surcharge électrique. Choisissez un contrôleur de charge solaire avec un courant nominal approprié et une interface USB.
• Fils: Pour la connexion.
• Périphérique USB: Pour les tests, comme un téléphone mobile ou une tablette.

Étape 1: Schéma fonctionnel

Le diagramme suivant montre l'assemblage requis pour obtenir, contrôler et utiliser efficacement l'énergie produite par les panneaux solaires.

Connectez tous les appareils, tels que l'unité de production (panneau solaire), l'unité de stockage (batterie) et la charge, au contrôleur de charge solaire. Ce contrôleur surveillera le courant d'entrée, le courant de charge de sortie et la tension de charge.

Étape 2: Connectez le panneau solaire

Nous utilisons des plaques solaires (150W) en configuration parallèle pour augmenter le courant de charge de la batterie. Vous pouvez utiliser moins ou plus de panneaux et de capacité électrique selon les besoins de charge. Pour la combinaison parallèle, connectez les bornes positives de tous les panneaux solaires ensemble via un fil et faites de même pour les bornes négatives de tous les panneaux. Couvrez ensuite les joints des fils positifs et négatifs individuellement avec du ruban isolant.

Étape 3: Fixez le contrôleur de charge

Connectez le fil positif du panneau à la borne positive du contrôleur de charge et le fil négatif à la borne négative du contrôleur de charge. Notre contrôleur de charge solaire dispose d'un port USB Type-A. Le contrôleur de charge dispose d'un régulateur de tension interne qui convertit 12 V CC en 5 V CC, lui permettant de charger des appareils alimentés par USB. Dans les modules USB, les broches 1 et 4 sont généralement utilisées respectivement comme 5 V CC et comme masse. Grâce à ce port USB, vous pouvez charger des appareils électroniques dotés d'interfaces USB tels que des téléphones mobiles, des tablettes et des montres intelligentes.

Le contrôleur de charge solaire empêche les surcharges/surtensions qui pourraient autrement provoquer un échauffement de la batterie. La surchauffe peut endommager la durée de vie et les performances de la batterie de l'appareil.

Étape 4: Installez la batterie

L'installation d'une batterie garantit un alimentation de secours utile dans les situations où la recharge solaire n'est pas disponible en raison de mauvaises conditions météorologiques ou la nuit. Nous utilisons des batteries 12V DC pour stocker le courant électrique. Nous avons disposé ces batteries dans une configuration parallèle qui aboutit à la fourniture de la même tension, c'est-à-dire 12 V, grâce à cette combinaison parallèle. Cependant, une combinaison parallèle augmente la capacité actuelle.

Vous devez choisir la capacité de la batterie (une unité ou plusieurs) en fonction des besoins de charge et de la capacité de charge du panneau solaire. Connectez l'interface de batterie du contrôleur de charge solaire aux bornes de la batterie à l'aide de fils métalliques épais.

Étape 5: finaliser le câblage

Assurez-vous de connecter tous les composants correctement et fermement pour éviter les étincelles. Couvrez également les joints pour éviter les courts-circuits. Utilisez un fil plus épais de bonne qualité pour l’interconnexion, car cela réduit les pertes de conducteurs. Il est généralement recommandé de placer les panneaux solaires, les contrôleurs de charge et les batteries à proximité les uns des autres pour éviter câblage électrique long - ce dernier peut entraîner des pertes électriques plus importantes et réduire l'efficacité de l'énergie solaire système.

Étape 6: Testez le chargeur

Pour tester ce système pendant la journée pour le chargement de la batterie, appuyez sur le bouton marche du contrôleur de charge solaire. Observez les tensions qui apparaissent sur le contrôleur de charge. Surveillez également le courant qui circule à l'aide d'un multimètre numérique ou pince multimètre numérique.

Vous observerez que le contrôleur de charge affiche la tension sur la batterie et le panneau solaire. Le contrôleur de charge affiche également le courant de charge de ce système, lorsqu'une charge CC y est connectée.

Lorsque la batterie 12 V atteint une tension d'environ 14 V CC sur le contrôleur de charge solaire, elle déconnecte la charge du panneau solaire pour protéger la batterie contre la surcharge. Vous pouvez le constater en surveillant la tension du panneau solaire, qui peut dépasser 16 V CC les jours ensoleillés.

Ensuite, connectez un périphérique USB ou un smartphone directement au contrôleur de charge solaire à l'aide d'un connecteur USB Type A. Le port USB fournit 5 V CC, qui est régulé/converti en interne à partir de la batterie. Ce faisant, vous remarquerez que l'appareil connecté commence à se charger. De plus, vous pouvez également observer le courant consommé par cette charge.

De plus, ce système peut alimenter des appareils autrement que via une interface USB; c'est-à-dire que vous pouvez utiliser l'interface 12 V pour les ampoules CC, les ventilateurs CC, etc. Tout ce que vous avez à faire est de les connecter à l'interface de charge du contrôleur de charge. Le symbole de charge (par exemple une ampoule) représente cette interface sur le contrôleur de charge.

Vous pouvez encore améliorer ce projet de bricolage pour créer une plate-forme portable petite et légère à utiliser pour charger des smartphones et des appareils alimentés par USB sans utiliser de batterie. Cependant, cela ne fonctionnera que de jour.

Les avantages d'un chargeur solaire

Cet arrangement alimenté par l'énergie solaire peut vous aider à améliorer la portabilité de votre appareil et à réduire la dépendance aux systèmes de distribution d'énergie électrique conventionnels. La recharge solaire améliore également l'efficacité en évitant les pertes subies lors de la conversion AC-DC dans les systèmes conventionnels. Dans les systèmes alimentés par l’énergie solaire, vous pouvez éviter ces pertes car tout le stockage/charge est effectué en courant continu; cependant, cela peut nécessiter une conversion ascendante ou une régulation de tension.

En utilisant l’énergie solaire dans votre maison, vous pouvez réduire considérablement vos dépenses d’électricité. Il existe de nombreux autres projets à énergie solaire que vous pouvez construire vous-même, comme un lampadaire à énergie solaire, des chauffe-piscines à énergie solaire, des haut-parleurs Bluetooth à énergie solaire, etc.