Pourquoi devriez-vous utiliser des piles rechargeables combinées à des panneaux solaires dans les projets IdO ?
Commençons par l’introduction d’une batterie rechargeable [1]. Il s’agit d’un type de batterie électrique (accumulateur, pile secondaire ou accumulateur) qui peut être chargée, déchargée dans une charge et rechargée plusieurs fois, par opposition à une batterie jetable ou primaire (qui est fournie complètement chargée et jetée après utilisation). Elle est composée d’une ou plusieurs cellules électrochimiques. Le terme “accumulateur” est utilisé car il accumule et stocke l’énergie par une réaction électrochimique réversible. Les piles rechargeables sont produites sous de nombreuses formes et tailles différentes, allant des piles boutons aux systèmes mégawatts connectés pour stabiliser un réseau de distribution électrique. Plusieurs combinaisons différentes de matériaux d’électrode et d’électrolytes sont utilisées, notamment :
le plomb-acide,
le nickel-cadmium (NiCd),
nickel-hydrure métallique (NiMH),
lithium-ion (Li-ion), et
polymère de lithium-ion (Li-ion polymer).
Les piles rechargeables coûtent généralement plus cher au départ que les piles jetables, mais leur coût total de possession et leur impact sur l’environnement sont bien moindres, car elles peuvent être rechargées à peu de frais de nombreuses fois avant d’avoir besoin d’être remplacées. Certains types de piles rechargeables sont disponibles dans les mêmes tailles et tensions que les types jetables, et peuvent être utilisés de manière interchangeable avec eux.
Avantages des piles rechargeables
De nos jours, il existe de nombreuses piles rechargeables stables (par exemple 18650) que vous pouvez acheter pour votre propre projet d’IdO, surtout si vous envisagez de placer l’appareil à distance. Ces appareils ont des paramètres importants à remplir :
Faible consommation – de nombreux appareils IoT sont conçus aujourd’hui avec une autonomie de 3, voire 5 ans de fonctionnement autonome ;
Faible maintenance – si vous envisagez de placer une douzaine, voire des centaines d’appareils, changer la batterie serait une tâche trop onéreuse et décourageante à réaliser ;
Faible coût – même s’il ne s’agit pas d’un élément “indispensable”, les appareils IdO devraient être vendus à environ des centaines d’euros/dollars, voire moins.
Selon ces paramètres, les piles rechargeables sont un élément très important dans la conception des dispositifs IdO, puisqu’elles constituent la “nourriture” pour le fonctionnement des dispositifs. Grâce à Jennifer Jarett du Top Ten Reviews [2], je vais citer plusieurs avantages qui pourraient attirer votre attention sur les piles rechargeables :
Commodité – ces piles peuvent être facilement rechargées avec un simple chargeur qui ne coûte pas cher non plus,
Meilleure performance – les piles rechargeables utilisent leur tension nominale pendant toute la durée de fonctionnement, les piles jetables commençant à 1,5 volt et diminuant lorsqu’elles sont déchargées,
Respectueux de l’environnement – les piles rechargeables nickel-hydrure métallique (NiMH) sont plus respectueuses de l’environnement que les piles nickel-cadmium (NiCd), mais les deux sont meilleures que les piles jetables,
Le temps est un facteur déterminant : comme vous pouvez recharger la batterie, il n’est pas nécessaire d’en acheter de nouvelles ; il suffit d’avoir le régulateur de charge combiné à un panneau solaire pour faire le travail,
Économiser de l’argent – en plus du point précédent, la recharge de la batterie est directement liée à la réduction des dépenses pour les nouvelles.
Vous pouvez aussi opter pour les panneaux photovoltaïque. C’est très recommander aussi par les spécialiste de l’énergie renouvelable et solaire.
Après avoir énuméré les différents avantages et paramètres importants des piles rechargeables, nous pouvons maintenant aborder brièvement les panneaux solaires, le type de chargeur à distance pour les appareils IdO.
L’énergie solaire – la source d’énergie illimitée
De nombreux scientifiques, tels que N. Tesla, A. Einstein, ont déclaré qu’il y a une quantité incessante d’énergie dans l’univers pour toutes nos applications. J’attirerai ici l’attention sur les panneaux solaires, qui constituent une solution de recharge peu coûteuse pour alimenter vos appareils IoT pendant des années avec une seule batterie. Comme j’ai mentionné les paramètres importants pour les batteries rechargeables dans le chapitre précédent, nommons-les pour les panneaux solaires :
Énergie renouvelable – les panneaux solaires produisent de l’électricité en transformant le rayonnement solaire (sous forme de lumière) en électricité,
Pas d’émissions de CO2 – il n’y a pas d’émissions nocives dans l’air,
Peu d’entretien – ils sont conçus pour fonctionner pendant des années, un simple nettoyage suffit et un entretien très réduit est nécessaire de temps en temps.
Aujourd’hui, on peut voir de nombreux appareils équipés d’une forme quelconque de panneaux photovoltaïques (PV), c’est-à-dire de panneaux solaires. Même si un fabricant affirme que son appareil peut durer environ 3 ans avec leur régime de travail supposé, cela peut être plus court en raison de la fréquence de mesure qui a un impact direct sur la durée de vie de la batterie. Qui utiliserait “uniquement” le régime que le fabricant a mis en place pour les applications prévues ? Dans le monde de l’IdO en particulier, les gens aiment jouer avec différents intervalles de mesure, formats de données, stabilité de l’appareil, etc. Ainsi, s’il n’y a pas de place pour d’autres piles à l’intérieur de l’appareil, le changement de la pile nécessiterait trop de temps et d’argent. C’est pourquoi l’ajout d’un panneau solaire par-dessus la solution existante est une excellente solution !
Comme j’ai construit le projet en utilisant le MKRFox 1200 et un capteur de température/humidité, le tout alimenté par 2x piles AA, il ne pouvait pas durer plus de 10 jours, bien que le mode veille de l’unité centrale de traitement ait également été programmé. Pour moi, même en utilisant des piles rechargeables, la solution actuelle signifiait que je devais retirer la boîte du poste/mur, l’ouvrir, retirer les piles, les charger, les remettre et vous connaissez la suite. Ce n’est pas une entreprise commode à réaliser, n’est-ce pas ? J’ai donc pris un simple chargeur de batterie avec un connecteur JST qui va réguler la tension d’entrée et de sortie pour charger la batterie.
Pour mon cas, j’ai utilisé :
une batterie rechargeable protégée par XTAR (3,7 V, 5200 mAh, type : 26650)
Chargeur de batterie Li-Ion avec protection et connecteur JST
Panneau solaire (1,4 W, 5 V)
Câbles
Après avoir connecté les composants dans le circuit, j’étais prêt à tester cette nouvelle solution. Et elle a donné des résultats prometteurs ! En plaçant le panneau solaire en plein soleil (jour semi-nuageux), j’ai obtenu entre 5 et 6 V de tension d’entrée qui iront au régulateur du chargeur. De plus, sous le même soleil, j’ai obtenu environ 120 mA de courant qui va charger la batterie. Permettez-moi de simplifier : si je reçois environ 100 mA de courant pendant la journée, et que ma batterie (qui est de 5200 mAh) est maintenant vidée à 4000 mAh, il me faudra environ 12 heures pour charger complètement la batterie. Bien sûr, ce n’est pas possible en une journée, mais si le panneau solaire est bien ensoleillé toute la semaine, je n’ai pas à craindre que ma batterie soit déchargée.
Il est évident que lorsque le panneau solaire est exposé à la lumière directe du soleil, le chargeur est prêt à charger la batterie Li-Ion (la LED verte est allumée), mais lorsqu’il n’y a pas une bonne quantité de lumière du soleil, le chargeur est en mode de veille (la LED rouge est allumée). Enfin, lorsque la quantité de lumière du soleil est faible ou nulle, le chargeur passe en mode d’arrêt (la LED est éteinte).
Conclusion
Je pense que cet article contient une bonne quantité d’informations qui vous permettront d’envisager dès le départ l’installation d’un panneau solaire et d’une batterie rechargeable dans votre appareil IdO. Premièrement, cela vous permettra d’économiser du temps et de l’argent dans le cadre d’une intégration délicate dans la solution existante (qui présente toujours quelques problèmes cachés) et prolongera considérablement le cycle de vie de votre appareil et, deuxièmement, vous disposerez d’un appareil qui sera une bonne vitrine pour votre idée !
Pensez également à l’environnement. L’utilisation de solutions de collecte d’énergie comme celle-ci est un signe vital que vous tenez bon face au changement climatique et que vous essayez peut-être d’avoir un impact ? Je suis tout à fait d’accord avec cela et je serai plus qu’heureux si vous réalisez un prototype de vos appareils en pensant aux autres et à leur bien-être. Au bout du compte, il vous sera “remboursé” sous une autre forme.
