Nieuwe accu’s voor zonne-energie

Onderzoekers van de Technische Universität München (TUM) hebben een nieuw type accu ontwikkeld, dat een extreem lange levensduur heeft en daardoor gebruikt kan worden als voordelig opslagmedium voor energie die door zonnepanelen wordt geleverd. Dit maakt het voor eigenaren van huizen met ...

Hoewel heel veel apparaten en consumentenelektronica werken op accu’s, lijken de fabrikanten zich niet erg druk te maken over de levensduur van de accu. Elektrisch gezien bestaan de meeste apparaten uit niets meer dan een accupakket, een schakelaar en een motor. Daardoor worden de accu’s soms volledig ontladen, wat niet goed is voor de levensduur. In dit .POST-project laten we zien hoe we daar iets aan kunnen doen met behulp van een ATtiny45V-microcontroller van Atmel, een vermogens-MOSFET en een paar discrete componenten. Onze ‘patiënt’ was een oude elektrische kaasmolen. Na de ‘operatie’ werkt hij veel beter en de levensduur van de accu’s is aanzienlijk verbeterd. Natuurlijk is deze schakeling ook te gebruiken voor andere apparaten, bijvoorbeeld voor een kruimeldief.

Deze timer is in eerste instantie ontwikkeld voor het afschakelen van een acculader, teneinde het overladen van de accu te voorkomen. De schakeling is echter veelzijdig van aard.De timer valt op doordat hij, indien nodig, niet alleen voortijdig afgeschakeld kan worden, maar ook zonder onderbreking weer opnieuw getriggerd kan worden. Voor de bediening is slechts één drukknop nodig. Bovendien zijn er geen bijzondere componenten in gebruikt. In afgeschakelde toestand is de stroomopname verwaarloosbaar klein.

E‚n ding kan bij een zonnepaneel-systeem niet ontbreken: (de zon en) een diode die tussen het paneel en de accu geschakeld wordt. In doorlaatrichting valt over de diode een spanning die als verlies moet worden aangemerkt. Bij een Schottky-diode bedraagt dit verlies minimaal 0,28 V, een waarde die bij grotere stromen nog flink kan oplopen.

De in Elekuur juni `98 gepubliceerde ontlader werkte weliswaar prima, maar pakte de zaken eigenlijk iets te grondig aan. In plaats van de cel te ontladen tot de door de accufabrikanten aanbevolen spanning van 0,9 … 1 V, bleef genoemde schakeling stug doorgaan met ontladen tot een celspanning van 0,6...0,7 V. Door een kleine modificatie, die hoofdzakelijk bestaat uit de toevoeging van Schottky-diode D3, komt het ontlaadgedrag dichter bij de aanbevelingen van de fabrikanten. Bovendien is nog een extra feature gecreëerd: wanneer de accu in kwestie leeg is, begint namelijk LED D2 te knipperen!

Als er één ding is waar loodaccu's slecht tegen kunnen, dan is het wel al te diepe ontlading. In het minst erge geval leidt dit tot een niet meer terug te draaien capaciteitsverlies. Maar helaas is de kans ook vrij groot dat door te langdurige ontlading van de accu deze onherstelbaar wordt beschadigd. Des te vreemder is het eigenlijk dat er wel veel schakelingen bestaan om de toch doorgaans redelijk kostbare accu te beschermen tegen overlading, maar dat men nauwelijks beveiligingen tegenkomt die de accu voor "over-ontlading" behoeden.

Zonnesystemen met een bufferaccu worden gewoonlijk zo gedimensioneerd dat de accu ook bij gemiddelde zonneschijn wordt opgeladen. Dit betekent dat bij zeer goed weer de accu aanzienlijk sneller vol is en overladen wordt, tenzij een laadregelaar ingrijpt.Deze regelaars werken volgens het shuntprincipe, waarbij de overtollige energie in een weerstand wordt opgestookt of de module eenvoudigweg wordt kortgesloten. Het is natuurlijk zeer onbevredigend dat elektrische energie die met een duur systeem wordt opgewekt, niet beter wordt benut. Bij de hier beschreven regelaar wordt de stroom, indien de accu helemaal opgeladen is, gebruikt om een standby-verbruiker te voeden.

Bijgaand schema zie je vaak in commerciële laders. Deze supersimpele nicadlader bestaat uit niet meer dan een netadapter, twee weerstanden en een LED. Weerstand R1 heeft een tweeledig doel: enerzijds het vastleggen van de juiste laadstroom en anderzijds voldoende spanning genereren om een LED op te laten lichten. De LED geeft dus alleen licht wanneer er werkelijk (laad)stroom loopt. In de praktijk voldoen dit soort schakelingen best. Er wordt geladen met een stroom ter grootte van ongeveer een kwart van de accucapaciteit (0,25 C), dus als de accu eens een uurtje te lang wordt doorgeladen is dat niet rampzalig. Anderzijds is de accu redelijk snel vol, in een uur of 4 tot 5.

Uit het oogpunt van de verkeersveiligheid is het voor fietsers zeer aan te bevelen om hun tweewieler uit te rusten met een achterlicht dat nog enige tijd blijft nalichten als de dynamo niet meer draait. Dat maakt hen aanzienlijk minder kwetsbaar als er op wegkruisingen e.d. even moet worden gestopt. In principe is het niet zo moeilijk om een bestaand achterlicht tot "nabrander" te modificeren. Het belangrijkste is dat er een of ander energiereservoir wordt toegevoegd. Omdat de benodigde nalichttijd slechts kort hoeft te zijn, is een accu daarvoor niet per se nodig en kan prima met een "dikke" goldcap-condensator van 1 F worden volstaan.

hoogd worden en daarmee ook de - Controleer of de accu an de ont- Als dit geen erbetering opleert blijft kracht die het model uitoefent tegen anger geladen is er niets anders oer dan de gyro- externe erstoringen (wind stroming) - Schake