El Cálculo del sistema eléctrico del proyecto
⚙️ Este es el cálculo realizado para el proyecto de “la Milanga Solar”.
♻️ La especificacines deben ser ‘optimistas’. El cálculo estimado indica un mínimo de requisitos, por lo que el resultado final puede ser un tanto sobredimensionado.
Disponer de energía solar off-the-grid 24/7/365 no es nada fácil.
Supongamos que que la Raspberry Pi consume alrededor de 1A con un par de periféricos conectados. Con una fuente de alimentación de 5V que representa un consumo de energía de 5V x 1A = 5W. En el transcurso de un día consumirá 5W x 24h = 120Wh. Por lo tanto, necesita un paquete de baterías capaz de proporcionar eso. Se puede redondear hacia arriba o hacia abajo teniendo en cuenta un mayor consumo o pérdidas de eficiencia, pero estará alrededor de esa cifra.
Para medir el consumo, vamos a utilizar el Vatio (W) como unidad de potencia. La teoría formal (recurriendo a la Wikipedia) nos dice que un Vatio es la tasa a la que circula la electricidad cuando una corriente de un Amperio (A) fluye a través de una diferencia de potencial de un Voltio (V).
Esta definición la vamos a simplificar en una fórmula matemática: la potencia (Vatios) es igual a la intensidad (Amperios) por la diferencia de potencial (Voltios).
La buena noticia es que podemos sacar todos estos datos teóricos del adaptador de corriente oficial de nuestra Raspberry Pi. Sabemos que funciona a 5V y que proporciona una intensidad máxima de 3 A.
Por lo tanto si aplicamos la fórmula, nos sale una potencia de 15 W teóricos.
Vamos por la Raspberry Pi 3B
En el caso de una Raspberry Pi 3B+, según la fuente oficial, usa:
- 0.3A en reposo
- 0.55A reproduciendo vídeo,
- Hasta 1.34A en estrés máximo.
Aplicando la fórmula (Amp x 5 Voltios) nos salen los siguientes datos de consumo de una Raspberry Pi 3:
- 1.5 W en reposo
- 2.75 W reproduciendo vídeo
- 6.7 W en estrés máximo
Suponiendo que el consumo estará entre el reposo y reproduciendo video, voy a redondearlo en 2W.
2 W x 24hs = 48 W al dia
En cuanto a la bateria:
En caso que no tengamos paneles y la Raspberry esté funcionando, necesitamos una batería que sea capaz de proporcionar los 48W al día. Esto también se puede redondear para arriba o hacia para fácilmente al tener en cuenta un mayor consumo o pérdidas de eficiencia, pero estimo que estará alrededor de esa cifra.
En caso que calculemos que tendremos X días nublados/lluviosos debemos multiplicar los 48W por X.
El siguiente tema es que las baterias expresan su capacidad en Ah (amperios hora) y Cx (tiempo de descarga).
Por ejemplo, si tenemos una batería C10 50Ah, significa que la batería de 50 Ah puede descargarse durante 10 horas.
Además, se debe proteger a la batería de la descarga profunda y contra la congelación.
Entonces: Nuestra Raspberry consume 48wh. Esto es 48wh/5V = 9,6Ah.
Si vamos a evitar descargar nuestra batería más allá del 50% entonces:
9,6 / 0,5 = 19,2Ah
Redondeando, necesitaremos una batería de 20Ah para un dia de funcionamiento.
Ya veremos si mi batería es suficiente para resistir semanas de mal tiempo.
Paneles solares
Deberíamos de cubrir el consumo medio de un día de la época del año que menos horas solares tendremos.
Se debe tener en cuenta las horas de pico solares (HSP) de la ubicación en cuestión, las características técnicas de las placas a instalar y las pérdidas que pudiésemos tener en la instalación.
La potencia especificada del panel es un máximo “ideal” y lo normal es entregue (bastante) menos de lo indicado. Básicamente, un panel de 25 W solo producirá 25 W con buena luz solar, menos de 12 horas al día (¡incluso en los trópicos!).
Además, hay que tener en cuenta el mal tiempo, las pérdidas de conversión, el invierno,disposición de los paneles, sombras, etc, etc, etc, etc.
https://subvenciones.info/ayudas/cuanto-amperes-genera-un-panel-solar-de-100w/
Referencias
Este es un análisis del costo electrico anual de una rpi.
Aquí hay algunas formas de reducir el consumo de energía en la R Pi.