Lámpara solar con baterías de litio recuperadas.

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Tutorial de avatarLow-tech Lab | Categories : Energy

Este tutorial permite fabricar una lámpara solar con un cargador USB, utilizando células de litio recuperadas de un ordenador usado. Con un día de carga bajo el sol, este sistema permite recargar totalmente un teléfono móvil y además tener unas cuatro horas de luz.

License : Attribution (CC BY)

Introduction

El litio es un recurso natural cuyas reservas son cada vez más utilizadas en los coches eléctricos, los teléfonos y los ordenadores. Con el tiempo, este recurso se está agotando gradualmente. Se utiliza en las baterías porque puede almacenar más energía que el níquel y el cadmio. La sustitución de los aparatos eléctricos y electrónicos se está acelerando y se está convirtiendo en una fuente cada vez más importante de residuos (RAEE: Residuos de Aparatos Eléctricos y Electrónicos). Actualmente, Francia produce entre 14 y 24 kg de residuos electrónicos por habitante y año. Este porcentaje aumenta aproximadamente un 4% cada año. En 2009, solo un 32% de los jóvenes de entre 18 y 34 años reciclaron sus residuos electrónicos. Según Eco-systèmes , en este mismo año, se ahorraron, de enero a septiembre, un total de 113000 toneladas de CO2 gracias al reciclaje de 193000 toneladas de RAEE, una de las cuatro organizaciones del sector de los RAEE.

No obstante, estos residuos tienen un alto potencial de reciclaje. El litio, en particular, se puede encontrar y reutilizar en las células de las baterías de un ordenador. Cuando una batería de ordenador deja de funcionar, se debe a que una o varias células han fallado. Sin embargo, algunas de ellas siguen estando en buen estado y pueden reutilizarse. A partir de estas células es posible crear una nueva batería, que puede utilizarse para alimentar un taladro eléctrico, cargar un dispositivo móvil, o incluso conectarse a un panel solar para hacer funcionar una lámpara. Además, conectando varias células, es posible formar baterías de almacenamiento para dispositivos de mayor tamaño.

Este tecnología fue documentada durante la escala de la expedición Nomade des Mers en la isla de Luzong, al norte de Filipinas. La asociación Liter of Light instala sistemas similares en pueblos sin electricidad desde hace 6 años, organizando también formaciones para que los habitantes puedan reparar las lámparas de forma independiente (ya 500 000 lámparas instaladas).

(No olvide activar los subtítulos del video, todos los detalles están en él !)

Video overview

Materials

  • Batería de ordenador portátil usada (Li-ion 18600)
  • Soportes de baterías Li-ion 18600
  • Panel solar 5V-6V / 1-3W
  • Un regulador de carga y descarga (ej: 4-8V 1A Módulo de carga Mini Li-ion USB Arduino TP4056)
  • Regulador de tensión: DC/DC DC/DC booster MT3608 (componente eléctrico que transformará los 3,7 V de las baterías en 5 V).
  • Una lámpara LED (ej : LED 3W )
  • Un interruptor (para cerrar el circuito y apagar la lámpara).
  • Cinta eléctrica
  • Una carcasa (ajustar el material según el modelo eligido : ver pasos 7 u 8)

Tools

Para extraer las células  :

  • Guantes (para evitar cortarse con el plástico de la batería del ordenador o con las cintas de níquel que conectan las células).
  • Martillo
  • Buril
  • Alicates de corte

Para fabricar la lámpara:

  • Pistola de pegamento (y barras de pegamento).
  • Rascador térmico o pequeño soplete
  • Sierra de madera
  • Destornillador

Step 1 - Funcionamiento

Este tutorial muestra como recuperar células de un ordenador para fabricar una nueva batería. Esta batería, alimentada por un panel solar o por un puerto USB, le permitirá alumbrar una lámpara de LED.

El sistema funciona en torno a tres módulos:

  • el módulo de recepción de energía : el panel solar y su regulador de carga
  • el módulo de almacenamiento de energía : la batería
  • el módulo que utiliza la energía : la lámpara LED y su regulador de tensión

Módulo de recepción de energía : panel solar y regulador de carga

El panel solar concentra la energía que proviene del sol y permite recuperarla y almacenarla en la batería. No obstante, hay que tener en cuenta que la cantidad de energía que recibe el panel es irregular en función de la hora, del tiempo que hace, ... por eso es importante instalar un regulador de carga/descarga entre el panel y la batería. De este modo, este estará protegida de sufrir sobrecargas, entre otras cosas.

Módulo de almacenamiento de energía : la batería

Se compone de dos células de litio recuperadas de un ordenador usado. En pocas palabras, una batería es una caja que contiene varias pilas: cada una de ellas es una célula, una unidad que suministra energía al dispositivo mediante una reacción electroquímica.

Las células que encontramos en los ordenadores son de litio. Todas ellas tienen misma capacidad de almacenar energía, pero su capacidad para rendirla es diferente en cada una. Para fabricar una batería a partir de células, es importante que todas células tengan la misma capacidad de suministrar energía. Por lo tanto, es necesario medir la capacidad de cada una para componer baterías homogéneas.

Módulo que rinde la energía : la lámpara LED, el puerto USB y su regulador de tensión

La batería nos suministra energía de 3,7 V y las lámparas LED que tenemos funcionan al mismo voltaje. Sin embargo, los puertos USB suministran energía de 5 V. Por lo tanto, necesitamos convertir la energía de la célula de 3,7 V a 5V usando un regulador de voltaje llamado convertidor DC/DC Booster.




Step 2 - Etapas de fabricación :

1) Extracción de las células de la batería del ordenador

2) Medición de la capacidad de las células

3) Montaje de los 3 módulos :

  • panel solar + regulador de carga
  • batería
  • regulador de tensión + lámpara LED

4) Conexión de los 3 módulos :

  • el panel solar y su regulador
  • la batería
  • la lámpara y su regulador de tensión

5) Construcción de la carcasa

6) Incorporación de los módulos en la carcasa

Step 3 - Extracción de las células de la batería del ordenador

Para esta parte, os invitamos a consultar el tutorial Reciclaje de baterías

  • Ponerse los guantes para protegerse las manos.
  • Colocar la batería en un tornillo de banco para evitar que se mueva y abrirla con la ayuda de un martillo y un buril. (imagen 1)
  • Aislar cada una de las células : despegarlas con unos alicates de corte para retirar todos los demás componentes. (imagen 2)




Step 4 - Medición de la tensión y de la capacidad de las células

Para esta parte, os invitamos a consultar el tutorial Reciclaje de baterías

Medición del voltaje:

Empezamos con la medición del voltaje de las células, para saber si funcionan. Son recuperables si tienen una tensión superior a 3V.

  • Con un voltímetro en modo corriente directa, medir la tensión de la células, y clasificar las que se puede reutilizar.

Cuidado : Si algunas células tienen fugas (se puede ver al exterior de la batería), deja les, porque el litio puede ser peligroso para la salud.

Medición de la capacidad :

Para medir la capacidad de una célula, es necesario cargarla al máximo y luego descargarla. Estas células están hechas de litio, y el litio debe cargarse y descargarse correctamente, con una carga máxima de 4,2 V y una mínima de 3 V. Superar estos umbrales dañaría las células.

  • Proveerse con una batería externa: un dispositivo que permite cargar varias células al mismo tiempo a través de un puerto USB.
  • Cargar las células y esperar a que la carga esté completa (se encenderán todos los LED). Tiempo aproximado de espera: 24 h. (imagen 3)
  • Una vez que las células estén cargadas al máximo (4,2 V), hay que descargarlas.
  • Conseguir un iMAX B6: un dispositivo que permite descargar las células una por una y calcular la capacidad que tienen para suministrar energía.
  • Ajustar el dispositivo:
  • el voltaje: cuando el dispositivo pida qué tipo de pilas desea cargar, elija células de litio. Automáticamente, el voltaje se ajustará a 3 V (la descarga no será inferior a 3 V).
  • el amperaje: ajustarlo a 1A para que la descarga sea suficientemente rápida y segura. En estas condiciones, espere de 1 h a 1 h 30 min para la descarga.
  • Conectar los imanes de neodimio a las pinzas de cocodrilo, y después conectarlos a las células. Los imanes sirven para pasar la corriente entre el iMAX B6 y las células. (imagen 4)
  • Descargar la célula hasta que la descarga esté completa.
  • Anotar la capacidad de la célula. Cuando más grande sea la capacidad de la célula para suministrar energía mejor.
  • Clasifique sus células: <1000 mA, entre 1000 y 1300, 1300 y 1500 y >1800 mA.

Importante : Es importante producir baterías homogéneas con células que tengan aproximadamente la misma capacidad.


Step 5 - Montaje de los 3 módulos

Módulo 1 : Panel solar y regulador de carga

*Coger dos cables, uno rojo y uno negro, y pelarlos con unos alicates de corte.
  • Soldar el cable rojo al polo positivo del panel solar y el cable negro al polo negativo.
  • El regulador de carga tiene 2 entradas: IN+ y IN- (indicadas en el dispositivo).
  • Soldar el cable rojo (positivo) al polo IN+ del regulador de carga y, el cable negro (negativo) al polo IN- (imagen 5)

Módulo 2: Batería

  • Insertar la célula litio en el soporte de la batería.

Modulo 3 : LED / USB convertidor

El convertidor de tensión DC/DC tiene dos entradas y dos salidas :

Entradas : VIN + y VIN - / Salidas : OUT + y OUT -

  • Coger dos cables (rojo y negro).
  • Soldar el cable rojo a la entrada VIN+ del regulador y el cable negro a la entrada VIN-.

El LED tiene dos cables de entrada, uno positivo y otro negativo.

Atención: La polaridad de los cables no se indica en el LED, por lo que hará falta hacerse con un ohmímetro. Al utilizarlo, si indica un valor cero, significa que el cable es positivo, y, si indica un valor alto, el cable es negativo.

Veillez à ce que la tension de fonctionnement de la LED soit autour de 4V, sinon ajouter une résistance en série pour abaisser la tension (typiquement d'environ 2 Ohms pour abaisser de 1 V).

  • Soldar el cable positivo del LED a la salida OUT+ del regulador y el cable negativo a la salida OUT-. (imagen 7)



Step 6 - Conexión de los 3 módulos

El regulador de carga tiene 2 entradas: IN+ y IN- (indicadas en el dispositivo).

  • Soldar el cable rojo del panel solar (positivo) al polo IN+ del regulador de carga y el cable negro (negativo) al polo IN-.
  • El regulador de carga tiene 2 entradas: B+ y B- (indicadas en el dispositivo).
  • Soldar el cable rojo del soporte de batería (positivo) en el polo B+ del regulador de carga y el cable negro (negativo) en el polo B-.
  • Soldar el cable rojo (positivo) del módulo convertidor USB/LED en el polo OUT+ del regulador de carga, y el cable negro (negativo) en polo OUT-. "Nota:" El circuito està cerrado y la luz se enciende.
  • Cortar el cable positivo que conecta el regulador al convertidor para abrir el circuito y luego añadir en serie el interruptor que permitirá abrir y cerrar el circuito.

Nuestro interruptor tiene tres ramas, de tipo On-Off-On : soldamos el cable rojo proveniente de la lámpara con la rama del medio (Off), y el cable rojo proveniente del regulador de carga con una rama del lado (On).




Step 7 -

Construcción de la carcasa - Versión 1

Versión 1 : Tupperware

Este modelo es el de Open Green Energy, se puede consultar aquí el tutorial de origen. Lo compartimos porque nos parece interesante. Sin embargo, sería necesario adaptarlo a nuestro circuito, en particular par el puerto USB. Propondremos nuestra adpatación inspirada de este modelo dentro de poco.



Step 8 -

Construcción de la carcasa - Versión 2

Step 9 -

Vous avez deux minutes ? Que vous souhaitiez ou non réaliser cette low-tech, votre réponse à ce formulaire nous aiderait à améliorer nos tutos. Merci d'avance pour votre aide !

Comme tout le travail du Low-tech Lab, ce tutoriel est participatif, n'hésitez pas à ajouter les modifications qui vous semblent importantes, et à partager vos réalisations en commentaires.

Notes and references

Por favor, publique toda pregunta o sugerencia en relación con este tutorial, añadiremos una sección para responder. Si ha fabricado la lámpara, compartala ! #solarlamp #lowtechlab

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