Haku blogikirjoituksista termillä
"ampeeri":

tiistai, 1. marraskuuta 2016

Ilmastonmuutos on käynnissä ja nyt on aika testata hiukan peruskuluttajan ja Raspberry-harrastajan jippoja oman hiilijalanjäljen pienentämiseksi.

Raspberry Pi, tuo harrastusprojektien jokapaikanhöylä on valtavan energiatehokas pikku paketti. Vuoden päällä oleva RPi kuluttaa sähköä 2-5e riippuen lisälaitteista ja koneen versiosta, mutta mitäs jos saisimme Raspberryymme virran kokonaan aurinkoenergiasta?

Rakennettuani ja ylläpidettyäni kolmen kesän ajan Raspberrystä kyhättyä linnunpönttökameraa aloin kyllästyä mökillä sähköroikkien vetelemiseen ja päätin halusin koittaa etsiä kompaktin aurinkosähköjärjestelmän ylläpitämään kamerassa virtaa. Päätin heti että kynnyskysymys on virransaanti suoraan 5V USB-ulostulosta, jotta en joutuisi johtoja kolvailemaan vaan koko paketti olisi plug&play-valmis.

Selvää oli myös että kennon pitäisi ladata jotain akkua johon sähkö varautuisi pitämään laitteiston käynnissä mahdollisesti yön yli ja pilvisinä päivinä. Kaikki tämä oli tosin vain oma teoriani eikä suoria ohjeita aiheesta löytynyt oikein mistään. En myöskään tajunnut juuri mitään sähköstä joten piti kouluttautua internetin ja parin tutun sähkömiehen avulla sähkötekniikan alkeisiin ja laskukaavoihin. Kirjoitettuani itselleni tämän mentaalisen roadmapin totesin että kyseessä on Linda Liukasta lainatakseni yhdeksi isoksi ongelmaksi naamioitunut kasa pienempiä haasteita ja että kaikki tämä olisi luultavasti tehtävissä. Sittenpä oli aika alkaa hommiin.

KALUSTON VALINTA:
Aloitin vertailemalla erilaisia nettikauppojen 80-100W aurinkosähköjärjestelmiä, joissa mukana yksi about 50x100cm kenno sekä auton akku. Nämä kokonaisuudet olivat kuitenkin lähes poikkeuksetta 12V systeemeitä joten olisin tarvinnut lisäinvestointia vielä invertteriin, eli jännitteenmuuntimeen jolla 12V olisi muutettu Raspberrylle sopivaan 5V muotoon. Tsekkailin Raspberry Pi:n sivuilta löytyviä tehontarve-speksejä ja ynnäilin että 100W kenno on ylimitoitettu. Aloin siis etsiä n.20W kennoja, joita löytyikin melko paljon.



Kennojen vertailuista löytyi muutamia sekalaisia youtube-videoita ja kirjoituksia, olennaisimmaksi infoksi itse näistä ymmärsin että monokristallikide kennot ovat hyötysuhteeltaan parempia kuin polykristallikiteiset. Valmistajien ilmoittamat wattimäärät ovat mahdollisesti hiukan kaunisteltuja, joten halusin valita vähän yläkanttiin että virtaa irtoaisi tarpeeksi. Päädyin Ankerin 25W kennoon, hinnaltaan n.80e.

Aurinkokennosta saatava virta vaihtelee tietysti suoran valon määrästä riippuen. Kun aurinko paistaa kohtisuoraan kennoon pilvettömältä taivaalta saadaan paras virran määrä kennolta ulos. Ankerin 25W paneelissa on kaksi USB-ulostuloa, joista yksittäin voi saada teoreettisesti 2,5A pihalle tai yhtäaikaisesti molemmista yhteensä 3A. Vertailun vuoksi perus puhelimen laturin virtamäärä on yleensä suunnilleen 1,2A.



Koska virran määrä voi pilvisyydestä johtuen vaihdella eivät varsinkin vanhemmat puhelimet välttämättä pidä tästä vaihtelusta vaan lataus voi hidastua tai pysähtyä. Useimmissa älypuhelimissa on älykäs lataus joka tunnistaa ja säätelee sisäänotettavaa virtaa, kuitenkin esim pilvisenä päivänä heikommalla virransaannilla tämä älylataus-ohjelmisto voi itseasiassa kuluttaa enemmän akkua kuin mitä virtaa tulee sisään. Muun muassa tästä syystä kennosta tuleva virta kannattaa siirtää akkuun josta sitä voi siirtää esim puhelimeen tai muihin 5V laitteisiin, kuten tableteihin, raspberryyn tai älypuhelimiin. Akusta virta tulee tietyllä tasaiseen tahtiin lataushetken valoisuudesta riippumatta.

Akuksi valitsin yhteensopivuussyistä (tai niin luulin) Ankerin 20000mAh akun, hinnaltaan n.45e. Laskin että tämän akun kapasiteetti pitäisi Raspberry Pi ja camera modulin päällä ilman latausta 24h. Nopeasti ensimmäisissä testeissä kuitenkin selvisi että tämän kyseisen akun älylataus ei sitten ollutkaan yhteensopiva aurinkokennon kanssa. Suorasta auringonvalosta sain kyllä jopa 1,9A  sisään virtaa, mutta pilven vähentäessä hetkellisesti virtaa ei akku enää sen jälkeen osannut kasvattaa virransaantia vaan jäi junnaamaan 0,2A virtaan vaikka aurinko paistoikin taas suoraan kennoon. Vian sai korjattua irroittamalla usb-johdon hetkeksi ja kytkemällä sen takaisin, mutta tämä ei tietenkään ole käytännöllinen vaihtoehto.



Tutkin siis Internetin ihmeellistä maailmaa ja löysin arvostelun, jossa mainittiin muutamia toimiviksi varmistettuja akkuja. Päädyin tilaamaan EasyAcc 26000mAh Monsterin, jonka satuin Ebaystä löytämään UK:sta hintaan 55e. Heti kun akku pariksi viikoksi Postin syövereihin kadottuaan löytyi kytkin sen kennoon ja aloin testaamaan. Akku onneksi toimi juuri niinkuin piti. Plussana Monsterissa on kaksi sisääntulo-microUSB-liitintä joten kennosta voi saada suoralla auringonpaisteella ehkä jopa sen 3A lataustehon.



Kennon ja akun lisäksi tilasin muutaman euron virtamittarin, jolla sain tietoa siirtyvistä virran määristä ja ampeereista.

TESTAILU
Parin aurinkoisen päivän jälkeen akku oli latautunut täyteen ja aloitimme testikäytön mökillä. Vaihteleva määrä älypuhelimia ja tabletteja pidettiin onnistuneesti latauksessa kuukauden verran vaikka väliin osui useita sateisiakin päiviä. Joka ilta akku otettiin sisälle ja laitteet ladattiin ja parhaimmillaan seuraavana aamuna klo 12 mennessä oli akku jo ladattu täyteen uudelleen, vaikka kennotelineemme kallistuskulma ei ollutkaan aivan kohtisuora keskikesän auringon korkeen nähden. Virtamittarin avulla oli helppo huomata kuinka pilvet vaikuttivat jännitteen määrään ja siten akun latautumisnopeuteen.



Testasin myös akun purkautumista itsekseen, eli en ladannut sitä välillä ja pystyin sillä pitämään älypuhelimeni latingissa 6 päivää, eikä puhelimen käyttö ollut tuona aikana mitenkään vähäistä. Voidaan siis todeta ettei akku juurikaan purkaudu itsestään. Puhelimeni akun kapasiteetti on 2300mAh, joten laskennallisesti sen voisi täydellä akulla ladata n.11 kertaa (26000mAh/2300mAh) ja tuo toteutui kutatuinkin juuri noin.

Kesän loputtua kiikutin kennon kaupunkiin ja asensin sen suurilla etelänpuoleisilla ikkunoilla varustetulle työpaikalleni. Ruuvasin tuuletusikkunaan pienet koukut kiinni ja onnekkaasti kennon leveys oli juuri ikkunaan sopiva. Kennon ja auringon välissä ei ole kuin yksi lasikerros jonka en ole juuri huomannut lataustehoon vaikuttavan. Asensin toimistomme musiikki-Raspberryn kiinni kennon akkuun ja yli kuukauden verran loppukesästä saatoin soittaa musiikkia 8-10h päivässä ilman, että akku missään vaiheessa tyhjeni. Syyskuussa pilvisen viikon päätteeksi akku ensimmäistä kertaa tyhjeni, mutta heti kun pari aurinkoista päivää sattui kohdalle sai akku jo virtaa taas reilusti. Lokakuun loppuun mennessä akku on nyt tyhjentynyt vasta kolme kertaa.



YHTEENVETO
Retkeilijälle, mökkeilijälle tai muuten virrattomassa ympäristössä liikkuvalle tämä kenno-akku-kokonaisuus on vertaansa vailla, mutta myös puolikiinteästi asennettuna sitä voi käyttää kotona esim kaikkien älylaitteiden, kaukosäätimien, peliohjaimien ja muiden 5V laitteiden lataamiseen ympäri vuoden. Säänkestävyys tällä kennolla oli hyvä. Itse pidin kennoa n.2kk leikkimökin katolla satoi tai paistoi, akku oli suojassa räystään alla, Ainoastaan reunan usb-porttien ympärille viritin muovisuojan jottei sadevesi menisi suoraan liittimiin. Muutaman kerran siivoilin kennosta lintujen jätöksiä, mutta muuten se oli irroitettaessa uudenveroinen, joskin mustat kangasreunat hiukan auringosta vaalennena.



Kaikenkaikkiaan tuollainen kompakti 25W kenno on mielestäni ehdottomasti hankkimisen arvoinen vehje. Tulevaisuus rakentuu uusiutuvien energiamuotojen ympärille ja mikä sen parempi tapa tutustuttaa itsensä uusiin teknologioihin kuin aloittaa pienestä, edullisesta ja helposta kokonaisuudesta, jolle löytyy päivittäistä käyttöä esim kodin älylaitteiden päästöttömänä laturina. Ensi keväänä suunnitelmana on hankkia uusi kenno (johtuen teknologian etenemisestä, ei vanhan kennon toimimattomuudesta) ja viritellä linnunpönttökamera täysin omavaraisesti toimivaksi kokonaisuudeksi, kerron sitten lisää :)

Hauskoja hetkiä aurinkosähkön kanssa!
Kirjoittanut: klo    0 kommenttia