Células solares e baterias

Eu estava pensando em ter duas células solares recarregando uma bateria!
Minha pergunta para isso é:

Como recarregar uma bateria através de células solares e, ao mesmo tempo, deixar a bateria funcionar (porque se eu configurar algumas células solares para a bateria e, a partir daí, digamos uma lâmpada, como ter certeza de que todas as a energia da célula solar vai para a bateria PRIMEIRO e depois para a lâmpada)?

E como posso saber se a bateria está quase cheia (para saber quando trocar as pilhas)?

Se eu não sou realmente claro sobre a pergunta, diga-o :)

As células solares fornecerão alguma corrente quando iluminadas. Isso pode ser aplicado para carregar a bateria. Não importa se outra coisa estiver conectada à bateria ao mesmo tempo em que consome corrente, você ainda poderá usar a energia das células solares de maneira eficaz. De fato, é mais eficiente alimentar a carga final diretamente do que armazenar primeiro a energia em uma bateria e depois fazer com que a bateria carregue a carga. O objetivo da bateria é poder usar a energia quando for necessário, não apenas quando as células solares podem fornecê-la.

Por exemplo, digamos que as células solares possam produzir 1A sob a luz do sol, e esse 1A pode ser aplicado ao carregamento da bateria. Agora, digamos que uma carga seja ativada que consome 400mA. O 1A da célula solar será dividido para que 400mA conduza a carga, deixando 600mA para carregar a bateria. Isso está perfeitamente bem. Se a carga fosse superior à corrente da célula solar, isso ainda funcionaria. Digamos que a carga leva 1,5A. 1A disso viria diretamente da célula solar e 500mA da bateria.

Em outras palavras, não há nada errado com a corrente da célula solar aliviando parte da carga da bateria, em vez de carregar a bateria e fazer com que a bateria forneça a corrente de carga. Como eu disse antes, isso é realmente mais eficiente, pois há alguma perda no armazenamento e na recuperação de energia da bateria.

Saber quando a bateria está cheia e o que fazer sobre isso é um tópico separado. Alguns tipos de bateria são bastante exigentes quanto à forma como são carregados. Para aqueles que você precisará de um circuito ativo para monitorar a voltagem da bateria e, possivelmente, a temperatura, para decidir em qual corrente carregar ou em qual voltagem deve ser mantida.

As baterias de chumbo-ácido são bastante tolerantes nessa área e não têm problemas com o carregamento contínuo, mesmo quando cheias. A solução mais simples é organizar e dimensionar as células solares, de modo que elas possam produzir apenas a tensão máxima de flutuação na corrente máxima que a bateria pode suportar quando estiver cheia. Então você pode simplesmente conectar as células solares em toda a bateria e pronto. Isso carregará a bateria muito mais lentamente do que é capaz quando está baixa, mas é uma configuração simples garantida para não danificá-la.

Se o tamanho ou o custo do painel solar for importante, você precisará usar a energia dele com mais eficiência. Nesse caso, eu usaria uma fonte de alimentação comutada acionada por um microcontrolador que leva em consideração a corrente que as células solares podem emitir, a tensão da bateria e, possivelmente, a temperatura da bateria para decidir com qual corrente, se houver, carregá-la. Isso fica complicado. Você deve ler atentamente a folha de dados da bateria e implementar o regime de carregamento de acordo.

A corrente da célula solar vai para qualquer carga que esteja conectada, a bateria é apenas uma carga como qualquer outra. Portanto, se a sua carga e a bateria estiverem conectadas à célula solar, não há como garantir que a bateria seja atendida primeiro.
A propósito, isso provavelmente não é uma boa configuração. Para carregar a bateria, você deseja uma corrente constante (depende da tecnologia), mas sua carga provavelmente quer uma tensão constante.

Essa tarefa é muito mais complexa do que se poderia pensar se você deseja implementá-la corretamente. A voltagem da bateria e a voltagem da célula solar não coincidem, portanto você não pode conectá-las diretamente.

As células solares têm um ponto de eficiência ideal - se você consumir menos ou mais corrente - a energia total será menor (porque A * V será menor). Você não pode manter o trabalho nesse ponto sem um microcontrolador ou um IC especializado. Sua tarefa seria extrair exatamente essa corrente da célula solar e convertê-la usando o conversor DCDC no modo limitado de corrente e tensão, e conectá-la diretamente à bateria.

Então você pode simplesmente conectar sua carga à bateria - e ela funcionará automaticamente - se a célula solar produzir mais energia do que a bateria pode consumir - ela será consumida pelo seu dispositivo. Se a bateria estiver carregada (o DCDC está no limite de tensão) - sua carga funcionará a partir da célula solar.

Portanto, a parte mais complexa é este DCDC limitado por A&V e manutenção da corrente ideal para células solares.

Você precisa de uma unidade controladora de carga para carregar as baterias, o que permitirá que a bateria carregue até um certo limite e desligue o carregamento quando a bateria estiver carregada e também iniciará o carregamento da bateria assim que a tensão da bateria descer abaixo de um certo limite.

Você não pode conectar diretamente os painéis à bateria. A bateria explodirá o painel, pois à noite o painel atuará como uma carga para a bateria, pois a tensão no painel será consideravelmente baixa em comparação com a bateria. (Diferença potencial que você vê companheiro!)