Lampe solaire à batteries lithium récupérées


Tutorial de avatarLow-tech Lab | Categories : Energy

Ce tutoriel permet la fabrication d'une lampe solaire munie d'un chargeur USB, utilisant des cellules lithium récupérées sur des batteries d'ordinateurs portables usagées. Ce système permet, avec une journée de charge au soleil, de recharger complètement un portable et d'avoir en plus environ 4h de lumière. Cette technologie a été documentée lors de l'escale de l'expédition Nomade des Mers sur l'île de Luzong au nord de Philippines. L'association Liter of Light installe depuis bientôt 6 ans des système semblables dans des villages sans électricité, organisant aussi des formations pour permettre aux villageois de réparer les lampes en toute autonomie (déjà 500 000 lampes installées).

License : Attribution (CC BY)

Introduction

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.

Video overview

Materials

  • Batterie d’ordinateur portable usagée
  • Panneau solaire 5V-6V / 1-3W
  • Régulateur de charge et de décharge (ex : 4-8V 1A Module de Chargeur Charge Batterie Mini Li-ion USB Arduino TP4056)
  • Convertisseur de tension : DC/DC booster MT3608 (composant électrique qui va transformer le 3,7 V des batteries en 5V)
  • Interrupteur (pour couper le circuit et éteindre la lampe)
  • Scotch électrique
  • Boitier (matériel en fonction du modèle choisi, voir étapes 7 ou 8)

Tools

Pour l’extraction des cellules :

  • Gants (pour ne pas se couper avec le plastique de la batterie d’ordinateur ou avec les rubans en nickel qui relient les cellules)
  • Marteau
  • Burin
  • Pince coupante

Pour la fabrication de la lampe :

  • Pistolet à colle (et bâtons de colle)
  • Décapeur thermique ou petit chalumeau
  • Scie à bois
  • Tourne-vis

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

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

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

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

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

Toutes les cellules ayant une tension inférieure à 2,5 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.

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



Step 6 - Liaison des 3 modules



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

Step 9 - Construction du boitier - Version 3

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