8. Een energieneutraal dorp.

Wat is er niet leuker dan dat in de avonduren de straatlantaarns en de verlichting in de huizen van de tuinbaan branden. Dat is niet nieuw hoor ik U zeggen, dat is een bestaande techniek. Dat is het ook, je doet wat lampjes in de huizen, pakt de geschikte transformator en je zet in de avonduren de verlichting aan. Maar hoe vaak gebeurt dat in de praktijk, heel weinig.

Ik dacht, dat moet vanzelf gaan. Als het donker wordt de lampen aan en als het weer licht is de lampen uit. Hiervoor drie kant en klare setjes gekocht en dat werkt (een poosje). De lampjes branden steeds korter, dan doen enkelen het weer niet en dat maakt het er niet leuker en gezelliger op.

Dat moet beter kunnen en dat kan. Met een flinke accu, een zonnecellector en een redelijk simpel schakelingetje is het mogelijk om de verlichting in het dorp in de avonduren te laten branden, zonder dat je er wat voor behoeft te doen. De accu wordt geladen door de zon, dus in de groentermen van nu te spreken, energieneutraal.

Hoe gaat het in zijn werk.

Er is een zonnepaneeltje aangeschaft van 6V-450mA voor de opwekking van de benodigde energie. Voor het opslaan van de energie is een accu opgesnord van 3,6V/4Ah. Theoretisch (en praktisch ook wel) is de accu na 10 uur laden vol. Een ander voordeel van de 3,6V accu is dat deze gelijk is aan de voedingsspanning van de gebruikte LED's. Je hebt dus geen geklier met schakelingen die de voedingsspanning naar beneden brengen, en als zo'n schakeling defect raakt, dat dan in één keer al je LED's doorbranden.

Als de zon schijnt laadt de zonnecollector de accu middels een weerstand op. De transistoren zorgen ervoor dat de LED's niet aan gaan. Is de accuspanning hoger dan de zonnecollectorspanning zorgt de diode ervoor dat de stroom niet terug kan stromen. De zonnecollector is tevens de indicator dat het licht of donker is, is het donker dan geeft de zonnecollector geen spanning, met licht wel.  

Schema Zonnepaneel tuinbaan.

Het laden van de accu gaat middels R1 en K1, er is geen bewaking op de laadstroom. De diode zorgt ervoor dat de stroom vanuit de accu niet terugvloeit en dat de accuspanning geen invloed heeft op de spanning over R2 en R3. Alleen de zonnecollector heeft invloed op de spanning over R2 en R3, en deze beide weerstanden worden tezamen met transistor T1 gebruikt om de LED's aan en uit te schakelen (dus je donker/licht detectie).

Als de zon schijnt is de spanning vanuit de zonnecollector hoog genoeg om middels de weerstanden R2 en R3 transistor T1 in geleiding te brengen. De uitgang op de collector van T1 wordt hierdoor naar beneden getrokken, dus praktisch de spanning op het knooppunt R4/T1 en K3. De transistor T2 gaat hierdoor uit geleiding waardoor T3 ook niet kan geleiden. het fysieke gevolg is dat de LED's niet branden en dat behoeft overdag ook niet.

Als de zon ondergaat wordt de spanning op de zonnecollector minder en zal uiteindelijk transistor T1 uit geleiding gaan. De spanning over de ingang van T2 zal hoger worden omdat de spanning van het knooppunt R4/T1/K3 ook hoger wordt. Deze spanning wordt in principe geleverd door de accu omdat de aansluiting vanaf de sperrende kant van diode K1 gehaald wordt.Als T2 in geleiding komt gaat T3 ook geleiden en gaan de LED's aan. Dat is net wat je wilt als het donker wordt. De LED's blijven branden totdat de accu 'leeg' is. Hoe lang dit duurt is afhankelijk van het aantal LED's en het aantal zonneuren. Ik heb regelmatig gezien dat 'snachts om 2 uur de LEDs nog branden.

Zonnepanneel

Conrad            110683.

Spanning          6V/DC

Stroom            450mA

Vermogen       2,7Watt

Afmeting         200x200x3mm

Gewicht          203gr

Rendemanet    15%

Het zonnepaal is op het dak van de fabriek geplaatst. In het dak zijn twee gaatjes geboord voor de doorvoer van de aansluitdraden van het paneel. Het paneel wordt met kit op het dak vastgezet. De randen zijn afgekit zodat er geen water tussen het paneel en het dak kan komen. De kit is in de kleur van het dak geverfd. Het paneel is gericht op het zuiden voor een optimale opbrengst. De ideale hoek is 36gr en dat lijkt wel een beetje zo te zijn.

LS: op de foto's komen twee accupacks en twee maal transistor T3 voor. In eerste instantie was de gedachte dat de accupacks te snel leeg zouden raken, echter de zonnecollector kreeg beide accu's niet vol. Het gevolg hiervan is dat de spanning die geleverd was te laag was om de LED's goed te laten branden. Met één accupack was dit verholpen. Het is dus belangrijk dat de capaciteit Ah van het accupack niet te veel is ten opzichte van de capaciteit van de zonnecollector. Ik heb de verhouding van 1 op 10 zodat de zon de accu in 10h vol heeft.  

De bouw van de schakeling.

De schakeling wordt op een gaten-printplaatje gebouwd. De vermogens transistoren zijn op een koelblokje geplaatst zodat de eventuele warmte makkelijk afgevoerd kan worden. Het geheel wordt met het accupack en de aansluitconnectoren in een oude gesloten goederenwagon zonder wielen gebouwd.

De schakeling gebouwd op een experimenteerprintplaat.

De transistoren zijn voor de test middels een stekker op de print gestoken, deze worden op een koelblok gemonteerd.

Let op: Dit is de schakeling voor twee accu's. Deze is niet veranderd bij het gebruik van één accu, de tweede accu is gewoon losgekoppeld.

De print met de 2 accupack's in de goederenwagon gebouwd. In het midden ligt het aansluitblok voor de verlichting in de huisjes en de straatlantaarnpalen. Dit zijn 3-polige stekkerverbindingen zoals ook bij Lenz gebruikt wordt (3,81mm).

Een andere wijze is de verlichting van huis tot huis (van lantaarn naar lantaarn) door te koppelen, dan is deze print niet nodig.

Het koelblok is middels een plankje aan het dak bevestigd. Het zit niet geheel recht, ik had dus wat beter mijn best moeten doen. De transistors worden middels de 3-polige stekkers op de regelprint aangesloten.

Tussen de transistor en het koelblok zijn isolatieplaatjes aangebracht.

Onderdelenlijst.

Als je alle aansluitingen in een kroonsteentje met elkaar verbind of middels solderen aan elkaar koppeld dan valt er op de connectoren wat te besparen.

De zonnecollector zit met een AKZ/STL verbinding aangesloten op de kabel naar de regelprint (in de fabriek onder het dak), ook dit zal met een kroonsteentje kunnen. Met de AKZ/STL verbinding kunnen de + en de - niet verwisseld worden bij loshalen.

De prijs van de weerstanden is per stuk gekocht. Conad heeft ook setjes van 100 van elke waarde, de stukwaarde zakt dan snel naar 1 cent. Voor de electronicahobbyist zijn 100 nog wel een keer te hanteren, voor de nu en dan bouwer is dat natuurlijk anders.

Aansluiting.

Schema voor twee accu's, Accu 2 is losgekoppeld.