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. 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).

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.

Video overview

Materials

  • Batería de ordenador portátil usada
  • 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 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

Pour cette partie, nous vous invitons à consulter le tutoriel Récupération de batteries

  • Enfiler des gants pour protéger les mains.
  • 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)
  • 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 et de la capacité des cellules

Pour cette partie, nous vous invitons à consulter le tutoriel Récupération de batteries

Mesure du voltage:

On commence par mesurer le voltage des cellules afin de savoir si elles sont toujours en état de marche. Toutes les cellules ayant une tension inférieure à 3V ne sont pas récupérables.

  • A l’aide d’un voltmètre, à utiliser en mode courant continu, mesurer la tension des cellules et marquer celles qui sont réutilisables.

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.

Mesure de la capacité :

Pour mesurer la capacité d'une cellule il faut la charger au maximum puis la décharger. Nos cellules sont constituées de lithium, or le lithium a besoin d’être chargé et déchargé correctement, la charge maximale étant de 4,2 V et la charge minimale de 3 V. Dépasser ces seuils endommagerait les cellules.

  • Se munir d’une Power Bank : un dispositif qui permet de charger plusieurs cellules en même temps via un port USB.
  • Charger les cellules et attendre que la charge soit complète (tous les voyants seront allumés), compter environ 24h. (image 3)
  • Les cellules sont toutes chargées au maximum (4,2 V), il faut désormais les décharger.
  • Se munir d'un Imax B6 : un dispositif permettant de décharger les cellules une par une et de calculer la capacité qu'elle à rendre l'énergie.
  • Régler le dispositif :
  • le voltage : il vous est demandé quel type de piles vous voulez charger, choisir des cellules lithium. Le voltage va alors être réglé automatiquement à 3V (la décharge n’ira pas en dessous de 3V).
  • l’ampérage : régler à 1A pour que la décharge soit assez rapide et sécurisée. Dans ces conditions comptez à peu près 1h à 1h30 pour la décharge.
  • Connecter les aimants au néodyme aux pinces crocodiles, puis les connecter aux cellules, les aimants servent à faire passer le courant entre l'Imax B6 et les cellules. (image 4)
  • Décharger la cellule jusqu’à ce que la décharge soit complète.
  • Noter la capacité sur la cellule. Plus la capacité de la cellule à rendre de l’énergie est importante mieux c’est.
  • Trier vos cellules: <1000 mA, entre 1000 et 1300, 1300 et 1500 et >1800 mA.

Remarque : Il est important de réaliser des batteries homogènes avec des cellules ayant à peu près la même capacité.


Step 5 - Réalisation des chacun des 3 modules

Module 1 : Panneau solaire et régulateur de charge

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

  • 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 -

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

  • 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)

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



Step 7 - Construction du boitier - Version 1

Version 1 : Tupperware

Ce design est celui de Open Green Energy, n'hésitez pas à consultez le tutoriel d'origine . Il nous parait très intéressant, c'est pourquoi nous le partageons. Néanmoins, il faudrait adapter le boitier à notre circuit, notamment pour la sortie USB. Nous proposerons notre propre modèle inspiré de ce design prochainement.


Step 8 - Construction du boitier - Version 2

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