Lampe solaire à batteries lithium récupérées

Tutorial de avatarLow-tech Lab | Categories : Energy

Une lampe solaire, également munie d'un chargeur USB, utilisant des cellules lithium récupérées sur des batteries d'ordinateurs portables usagées.

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Introduction

CONTEXTE :

Le lithium est une ressource naturelle dont les stocks sont de plus en plus utilisés pour les voitures électriques, les téléphones, et les ordinateurs. Cette ressource s’épuise progressivement au fil du temps. Son utilisation accrue dans la fabrication de batteries est due principalement à sa capacité à stocker plus d’énergie que le nickel et le cadmium. Le remplacement des équipements électriques et électronique s’accélère et ils deviennent une source de déchets (DEEE : Déchets d'équipements électriques et électroniques) de plus en plus importante. La France produit aujourd'hui 14kg à 24kg de déchets électroniques par habitant et par an. Ce taux augmente de 4% environ par an. En 2009, seuls 32% des jeunes Français de 18 à 34 ans ont recyclés leur déchets électroniques. Cette même année 2009, selon Eco-systèmes, de janvier à septembre 2009, ce sont 113000 tonnes de CO2 qui auraient été évitées via le recyclage de 193000 tonnes de DEEE, l'un des quatre éco-organismes de la filière DEEE.

Or, ces déchets présentent un fort potentiel de recyclage. On peut notamment retrouver et réutiliser le lithium présent dans les cellules des batteries d'ordinateur. Lorsqu’une batterie d’ordinateur ne fonctionne plus, c’est qu’une ou plusieurs cellules sont défectueuses, certaines restent cependant en bon état et sont réutilisables. A partir de ces cellules il est possible de créer une batterie à part, qui pourra servir à alimenter une perceuse électrique, recharger son téléphone ou encore être reliée à un panneau solaire pour faire fonctionner une lampe. En associant plusieurs cellules il est aussi possible de former des batteries de stockage de dispositif plus important.

Materials

1 - Batterie d’ordinateur portable usagée

2 - Panneau solaire 5V-6V / 1-3W

3 - Régulateur de charge et de décharge (ex : 4-8V 1A Module de Chargeur Charge Batterie Mini Li-ion USB Arduino)

4 - Régulateur de tension : DC/DC booster MT3608 (composant électrique qui va transformer le 3,7 V des batteries en 5V)

5 - Lampe LED (ex : )

6 - Interrupteur (pour couper le circuit et éteindre la lampe)

7 - Boitier

8 - Scotch électrique

Tools

Step 1 - Fonctionnement

Ce tutoriel montre comment récupérer des cellules d’ordinateur pour refabriquer une nouvelle batterie. Alimentée par un panneau solaire, ou par un port USB, elle permettra d'allumer une lampe à LED.

Le système fonctionne autour de trois modules :

  • le module de réception de l'énergie : le panneau solaire et son régulateur de charge
  • le module de stockage de l'énergie : la batterie
  • le module qui rend l'énergie : la lampe LED et son régulateur de tension

Module de réception de l'énergie : panneau photovoltaïque & régulateur de charge

Le panneau photovoltaïque concentre l'énergie du soleil. Il permet de récupérer son énergie afin de la stocker ensuite dans la batterie. Mais attention, la quantité d'énergie reçue par le panneau étant irrégulière en fonction de l'heure qu'il est, du temps qu'il fait... il est important d’installer un régulateur de charge/décharge entre le panneau et la batterie. Celle-ci sera protégée entre autre contre la surcharge.

Module de stockage de l'énergie : la batterie

Elle est composée de deux cellules en lithium récupérées dans un ordinateur. Pour schématiser à l'extrême, une batterie, c'est un peu comme un boîtier qui contiendrait plusieurs piles : chacune d'entre elles est une cellule, une unité qui fournit du courant à l'appareil par réaction électrochimique.

Les cellules qu’on trouve dans les ordinateurs sont des cellules au lithium. Elle ont toutes la même capacité à stocker l’énergie, par contre, leur capacité à la rendre est différente pour chacune. Pour former une batterie à partir de cellules il est important que ces dernières aient toutes la même capacité à rendre de l’énergie. Il faut donc mesurer la capacité de chacune des cellules pour composer des batteries homogènes.

Module qui rend l'énergie : la lampe LED, le port USB 5V et son convertisseur de tension

Notre batterie nous délivre du courant en 3,7V et les lampes LED que nous avons utilisé fonctionnent à cette même tension. Par ailleurs, les ports USB délivrent une tension de 5V. Nous avons donc besoin de transformer l'énergie de la cellule de 3,7V à 5V : à l'aide d'un convertisseur de tension appelé DC/DC booster




Step 2 - Étapes de fabrication

1) Extraction des cellules de la batterie d’ordinateur

2) Mesure du voltage des cellules

3) Réalisation des 3 modules :

  • panneau solaire + régulateur de charge
  • batterie
  • régulateur de tension + lampe à LED

4) Liaison des 3 modules :

  • le panneau solaire et son régulateur
  • la batterie
  • la lampe et son régulateur de tension

5) Construction du boîtier

6) Intégration des modules dans le boîtier

Step 3 - Extraction des cellules de la batterie d’ordinateur

1) Enfiler des gants pour protéger les mains.

2) Fixer la batterie sur un étau afin qu’elle ne bouge plus, et avec l’aide d’un marteau et d'un burin l'ouvrir. (image 1)

3) Isoler chaque cellule : décortiquer les cellules à l’aide d’une pince coupante, afin d'enlever tous les autres composants. (image 2)


Step 4 - Mesure du voltage des cellules

A l’aide d’un voltmètre, à utiliser en mode courant continu, (voir réglages sur le schéma ci-contre), mesurer la tension des cellules pour repérer celles qui sont réutilisables.

Toutes les cellules ayant une tension inférieure à 1 volt ne sont pas récupérables.

Attention : Si des cellules ont coulé (visible à l’extérieur de la batterie d’ordinateur), ne pas les démonter, à forte dose le lithium est dangereux pour la santé.

Step 5 - Réalisation des chacun des 3 modules

Module 1 : Panneau solaire et régulateur de charge

1) Se munir de deux fils, un rouge et un noir, les dénuder à l'aide d'une pince coupante.

2) Souder le fil rouge sur le pôle positif du panneau solaire et le fil noir sur son pôle négatif.

Le régulateur de charge possède 2 entrées : IN - et IN + (qui sont indiquées sur le composant)

3) Souder le fil rouge (positif) au pôle IN + du régulateur de charge et le fil noir (négatif) au pôle IN -. (image 5)

Module 2 : Batterie

1) Insérer la cellule lithium dans le porte batterie.

Module 3 : LED / USB convertisseur

Le convertisseur de tension DC/DC possède deux entrées et deux sorties :

Entrées : VIN + et VIN - / Sorties : OUT + et OUT -

1) Se munir de deux fils (rouge et noir).

2) Souder le fil rouge avec l'entrée VIN + du régulateur de tension et le fil noir avec l'entrée VIN -.

La LED possède deux fils d'entrée, un fil positif et un fil négatif.

Attention : La polarité des fils n'est pas indiquée sur la LED. Afin de la connaître munissez vous d'un ohmmètre. Lorsqu'il indique une valeur nulle c'est que le fil est positif. Lorsqu'il indique une valeur élevée c'est qu'il s'agit du fil négatif.

3) Souder le fil positif de la LED à la sortie OUT + du convertisseur de tension et le fil négatif à la sortie OUT -. (image 7)

Step 6 - Liaison des 3 modules

Le régulateur de charge possède 2 entrées : IN - et IN + (qui sont indiquées sur le composant)

1) Souder le fil rouge du panneau solaire (positif) au pôle IN + du régulateur de charge et le fil noir (négatif) au pôle IN -.


Le régulateur de charge possède 2 entrées : B - et B+ (qui sont indiquées sur le composant)

2) Souder le fil rouge du porte batterie (positif) au pôle B + du régulateur de charge et le fil noir (négatif) au pôle B-.

3) Souder le fil rouge (positif) du module convertisseur USB/LED au pôle OUT+ du régulateur de charge et le fil négatif (noir) au pôle OUT- Remarque :' Le circuit est alors fermé et la lumière s’allume.

4) Couper le fil positif qui relie le régulateur au convertisseur pour ouvrir le circuit, et y souder l’interrupteur en série. Celui-ci permettra d’ouvrir et de fermer le circuit.

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