Alimentation par batterie + panneaux solaires

 

Alimentation par batterie + panneaux solaires

 

Dans un article précédent j'ai présenté une porte de poulailler automatisée, alimentée par une batterie :

https://riton-duino.blogspot.com/2020/04/porte-motorisee-de-poulailler-1ere.html

Dans celui-ci je vais exposer uniquement la partie alimentation solaire, en tentant d'expliquer une méthode de mise en œuvre.

Il ne s'agit pas ici d'étudier un montage à très basse consommation (quelques µA ou dizaines de µA) que l'on peut recharger tous les 6, 12 ou 18 mois à l'aide d'un chargeur ou par remplacement de la batterie, bien que cela soit possible, à condition que le montage soit à l'extérieur.
C'est uniquement une question de budget. Vaut-il mieux alimenter en solaire ou changer une batterie régulièrement ?

Il s'agit plutôt d'alimenter un montage ayant une consommation journalière relativement élevée, cette consommation étant due souvent à l'utilisation d'un organe mécanique (moteur, pompe, actionneur, gâche électrique) dont on ne peut réduire la consommation car toute action mécanique nécessite de la force, et donc de l'énergie.

1. Tension d'alimentation

Tout montage a besoin d'une tension d'alimentation principale, celle qui va alimenter le microcontrôleur, généralement sous 3.3V ou 5V.

On peut avoir également besoin d'une tension supplémentaire pour alimenter un moteur, un vérin, un actionneur ou un module quelconque en 5V, 6V, 12V ou autre.

La première idée qui vient à l'esprit est d'utiliser une batterie 6V ou 12V adaptée au moteur, vérin, ou actionneur, et d'abaisser cette tension à 3.3V ou 5V pour alimenter le microcontrôleur, à l'aide d'un régulateur linéaire de bonne qualité.
En choisissant cette solution un problème se pose lors du choix du chargeur. En effet les chargeurs du commerce sont généralement prévus pour de grosses batteries 12V ou 24V, ce qui élève fortement le budget.
Certaines solutions bon marché existent toutefois : voir en fin de document.

Nous allons donc partir du principe que l'on peut parfaitement alimenter un montage à l'aide d'une seule batterie LITHIUM-ION 3.7V (ou de plusieurs en parallèle), et recharger celle-ci avec un petit chargeur automatique très bon marché : le TP4056.

La démarche sera la même si l'on a décidé d'utiliser une batterie 6V ou 12V au plomb, mis à part qu'il faudra utiliser un chargeur dédié. Cette solution sera de toutes façons beaucoup plus chère et encombrante. La batterie plomb est la seule toutefois à pouvoir fonctionner à très basse température. Une batterie LITHIUM-ION verra sa capacité diminuer de moitié à -20°C. De plus il faudra éviter de la recharger si sa température est inférieure à 0°C.

Remarque : 3V est la limite basse pour une batterie LITHIUM-ION. En dessous de cette tension, la durée de vie de la batterie sera réduite. Il convient donc de calculer son chargeur de façon précise.

1.1. Alimentation 3.3V

L'étude d'une solution d'alimentation par batterie et recharge solaire ne se fait pas sans avoir une connaissance parfaite de la carte ARDUINO, ESP8266 ou ESP32 :

• quel régulateur 3.3V équipe la carte ?
• quelle est sa consommation en veille ?
  

1.1.1. Composants

Certains circuits ne supporteraient pas une tension batterie de 3.7V, c'est le cas du module radio NRF24L01 par exemple.

Dans ce cas il conviendra de prévoir un régulateur linéaire 3.3V. Ce régulateur pourra également alimenter le microcontrôleur, une carte ARDUINO PRO MINI 8MHz par exemple, un ESP8266, ou un ESP32.

1.1.2. Arduino

Un ARDUINO PRO MINI 8MHz 3.3V, si l'on désire un régulateur plus performant que celui implanté sur la carte, peut se contenter d'un régulateur HT7533-1 (100mA).

1.1.3. ESP8266 et ESP32 (module nu)

ESP-WROOM32

Le module ESP8266 ou ESP32 nu est la solution basse consommation idéale :

• 5µA pour un ESP32 en veille
• 20µA pour un ESP8266 en veille

Pour un ESP8266, ou un ESP32 il faudra prévoir un régulateur 500mA, un ME6211 ou un RT9013 par exemple. Ces deux régulateurs ont une consommation propre de 40µA et 25µA.

Ces deux régulateurs ont une tension de déchet (drop-out) de 120mV et 170mV, la tension de la batterie pourra donc chuter jusqu'à 3.2V sans problème, il restera encore au moins 3V en sortie. Attention toutefois à la connexion au WIFI, qui va consommer au moins 400mA et faire chuter encore plus la tension de la batterie.

3V est la limite de fonctionnement d'un ESP8266. Un ESP32 sera capable de fonctionner jusqu'à 2.2V, un ARDUINO PRO MINI 8MHz jusqu'à 2.7V. 

Mais dans tous les cas, 3V est la limite basse pour une batterie LITHIUM-ION.

1.1.4. ESP8266 et ESP32 (cartes)

Une carte consomme en général plus qu'un module nu. Il faudra connaître sa consommation en veille afin de faire un bilan de consommation. Quelques exemples :

Consommation d'une carte ARDUINO, ESP8266 ou ESP32

Une carte ESP8266 ou ESP32 est forcément équipée d'un régulateur 3.3V :

ESP8266 WEMOS D1 MINI

Le schéma de cette carte montre un régulateur ME6211 placé entre la broche 5V et la broche 3.3V. Comme vu précédemment, un ME6211 a une tension de déchet de 120mV, et pourra donc être alimenté directement à l'aide d'une batterie LITHIUM-ION ou LIPO, et ceci par la broche 5V.

ESP32 DevKit-C

Le schéma de l'ESP32 DevKit-C montre qu'elle est équipée d'un régulateur AMS1117. Un AMS1117 a une tension de déchet trop importante (1.1V) pour être alimenté à l'aide d'une batterie LITHIUM-ION ou LIPO.

Mais on peut très bien l'alimenter par sa broche 3.3V à l'aide d'un régulateur ME6211 et d'une batterie, quitte à retirer l'AMS1117 pour qu'il ne consomme pas de courant sur la batterie.

Pour ces deux cartes, on n'aura donc plus qu'à ajouter un chargeur en parallèle sur la batterie (voir plus loin).

Certaines cartes sont également équipées d'un connecteur pour batterie LITHIUM-ION ou LIPO, comme la LOLIN D32 :

 

Le schéma de la LOLIN D32 montre deux choses :

• un régulateur ME6211
• un chargeur de batterie TP4054
  

Le TP4054 est connecté entre le 5V USB (VBUS) et la batterie. On pourra parfaitement connecter un panneau solaire entre les broches VBUS et GND. Attention à la tension à vide du panneau solaire qui ne devra pas dépasser 9V en plein soleil.

1.2. Alimentation 5V

Si le microcontrôleur ou tout autre module (un servomoteur par exemple) doit être alimenté sous 5V, on peut parfaitement élever la tension de la batterie avec un convertisseur STEP-UP, un XR2981 par exemple :

Il consommera très peu sur la batterie, 120µA, et pourra éventuellement fournir un courant de 2A.

1.3. Alimentation 12V ou autre

Si l'on doit piloter un moteur 12V ou plus, il faut d'abord se poser la question du circuit de pilotage.

La partie logique d'un L293D ou un L298 devra être alimentée sous 5V et consommera un courant non négligeable sur la batterie, une dizaine de mA.
Mon projet utilise un L293D pour des raisons de disponibilité immédiate, mais deux MOSFETs sont nécessaires pour couper ses alimentations. Cela fait ajouter un peu d'électronique :

https://riton-duino.blogspot.com/2020/04/porte-motorisee-de-poulailler-1ere.html

Si l'on préfère utiliser un microcontrôleur 3.3V, il est préférable également de choisir un autre circuit de pilotage, un TB6612FNG (15V, 1.2A) ou un VNH7070BAS (38V, 15A). Ces deux circuits accepteront d'être commandés avec une tension de 3V et possèdent une broche de standby, ce qui permettra de réduire fortement leur consommation au repos (1µA).

En bref il faut fouiller chez les revendeurs de composants électroniques pour dénicher le pilote adapté à son microcontrôleur, et de préférence choisir un composant moderne, permettant d'économiser l'énergie.

A partir de la tension de la batterie, il sera possible de fabriquer une tension de 12V ou autre avec un convertisseur STEP-UP, un MT1308 par exemple :

Il consommera 170µA sur la batterie, et pourra fournir un courant de 2A.

1.4. Batterie au plomb

Si l'on a opté pour une alimentation par batterie au plomb, il est nécessaire d'éclaircir un point.

Beaucoup d'amateurs pensent qu'il suffit d'appliquer à la batterie une tension de 14V pour la recharger, et qu'en fin de charge, comme la tension de la batterie va atteindre cette tension de 14V, le courant de charge va s'annuler.

C'est vrai en partie. A une température de 25° cela va fonctionner, mais la tension de fin de charge varie en fonction de la température. Pour du 12v / 6 éléments :

• 14.6V à -10°C
• 13.6V à +25°C
• 13.2V à +40°C

L'utilisation  d'un chargeur régulé en température est absolument nécessaire.

Je vous renvoie à cet article :

https://ni-cd.net/wpnicd/index.php/la-charge-des-batteries-au-plomb/

2. Bilan de consommation

Après avoir fait ses choix techniques la première chose à faire est un bilan de consommation électrique.

Il faut tout d'abord connaître les limites de l'utilisation du système. Si par exemple un moteur doit être actionné, le temps de rotation du moteur doit être connu, et le nombre de fois où ce moteur doit être actionné dans la journée également. Connaissant la consommation du moteur, il est facile d'en déduire l'énergie qu'il consommera dans une journée.

Le premier problème est de savoir quel sera le courant consommé pour un couple donné. Il est rare que la datasheet d'un moteur ou d'une pompe soit suffisamment précise. En général seul le courant maximal et le couple maximal sont précisés. Il faut souvent réaliser un essai, charger mécaniquement le moteur et mesurer le courant. Pour une pompe il faudra aussi se rapprocher au maximum des conditions réelles (hauteur de liquide à relever par exemple).

Pour une gâche électrique ou un actionneur ce sera plus facile.

2.1. Exemple

Prenons comme exemple imaginaire un moteur 12V qui doit tourner en moyenne 10 fois par jour pendant 2 minutes (donc 20 minutes en tout). Il consomme 100mA. Il est contrôlé par un ESP8266 et un pilote TB6612FNG. Un capteur de luminosité BH1750 est présent, car les actions sont réalisées uniquement pendant le jour.

Un ME6211 permet d'alimenter l'ESP8266 et le BH1750.

L'ESP8266 est en mode veille, sauf pendant les périodes de rotation du moteur.

Il est à noter que le TB6612FNG et le BH1750 sont choisis pour leur aptitude à fonctionner sous 3.3V et leur faible consommation.

On pourrait facilement adapter cette méthode de calcul pour n'importe quel montage, mais il faut retenir une chose : on doit absolument connaître les caractéristiques du matériel utilisé, et pour cela il faut aller à la pêche au renseignements (datasheets, WEB, etc.).

L'exemple choisi est volontairement complexe, afin d'attirer l'attention du lecteur sur les différents types de consommation :

• consommation permanente
• microcontrôleur en mode veille
  
• convertisseur
• etc.
  
• consommation intermittente 
• moteur, pompe
• microcontrôleur en mode éveillé
• connexion WIFI
• etc.
  

Toutes ces consommations se calculent en mAH (milliampère heure) par jour et s'ajoutent au final.

2.2.1. Consommation permanente

La consommation permanente de l'électronique sera la suivante :

• ME6211 : 40µA
  
• convertisseur MT1308 : 170µA
  
• ESP8266 type NodeMCU en mode veille : 100µA
• TB6612FNG : 1µA
• BH1750 : 190µA
  

Soit un total de 500µA, donc 0.5mA. Cette consommation est permanente, donc il faut la multiplier par 24H, ce qui donne 12mAH.

2.2.2. Consommation intermittente

La consommation journalière (20 minutes) du moteur sera de :

C = 100mA / 60 * 20 = 33mAH

En admettant que l'ESP8266 reste éveillé pendant que le moteur tourne il consommera environ 70mA pendant également 20 minutes :

C = 70mA / 60 * 20 = 23mAH

On peut également ajouter un petit peu d'énergie pour la phase de connexion au WIFI (400mA). Une durée de 10 secondes est un maximum, et comme il y a 10 réveils par jour, il faut multiplier par 10 :

C  = 400mA / 3600 * 10 * 10 = 11mAH

Si l'on utilise un ESP8266 c'est qu'il y a des données à transmettre ou recevoir. Pendant les phases de communications l'ESP8266 consommera environ 200mA. Admettons que nous communiquons pendant 2 secondes après chaque mouvement du moteur :

C  = 200mA / 3600 * 2 * 10 = 1mAH

2.2.3. Consommation totale

Nous obtenons un total de :

12mAH + 33mAH + 23mAH + 11mAH + 1mAH= 80mAH

Cela veut dire que la batterie devra fournir cette énergie quotidiennement et le panneau solaire également.

Il serait bien entendu inenvisageable d'alimenter ce montage à l'aide d'une batterie rechargée manuellement, sachant qu'une batterie de 2500mAH aura une autonomie de :

2500mAH / 80mAH = 31 heures

Notre bilan de consommation est terminé. Il va falloir s'occuper maintenant de la partie alimentation.

3. Choix de la batterie et du panneau solaire

3.1. Courant maximal

Une batterie ne se choisit pas simplement par rapport à sa capacité. Il faut tenir compte du courant qu'elle est capable de fournir.

Dans l'exemple précédent la consommation maximale instantanée est de 400mA (connexion au WIFI). La batterie devra donc être capable de fournir ce courant sans chute de tension excessive. Si l'on a besoin d'un courant très important on il existe des batteries pouvant fournir 20A ou 30A (MXJO par exemple).

A moins d'avoir des contraintes d'encombrement importantes, la batterie 18650 reste un bon choix, car elle a le meilleur rapport capacité / prix. Sinon, une 16340 ou une petite LIPO feront l'affaire.

Pour augmenter le courant disponible et la capacité, on peut accoupler plusieurs batteries 18650 en parallèle, à condition qu'elles soient du même type, même âge, et qu'elles soient correctement chargées au départ. 

Pour les projets à base d'ESP8266 ou ESP32 une batterie LIFEPO4 (3.6V à pleine charge) est idéale.

3.2. Capacité

Comment calculer la capacité nécessaire ?

Plusieurs facteurs sont à prendre en compte :

• la quantité d'énergie nécessaire
  
• la météo de la région dans laquelle le système est installé
• l'exposition par rapport au soleil
  

Par temps couvert un panneau solaire fournira un peu d'énergie, environ 1% à 2% de son maximum. Cela peut être suffisant pour la recharge, ou pas.

Par exemple un panneau de 12V / 1W en plein soleil peut avoir un courant de court-circuit de 250mA, et par temps couvert ce courant tombe à 4mA.

Dans notre exemple précédent l'énergie quotidienne nécessaire est de 80mAH. En été et en plein soleil cette recharge serait effectuée en :

T = 80mAH / 250mA = 0.32 heures soit un peu plus de 19 minutes

Dans notre exemple précédent la consommation permanente est de 500µA, ce qui veut dire que 4mA sont amplement suffisants pour recharger la batterie, sauf quand le moteur tournera, mais cela va prendre du temps. Nous avons calculé que nous avons besoin de 80mAH par jour :

T = 80mAH / 4mA = 20 heures

On voit tout de suite que la recharge sera insuffisante par temps couvert, car le soleil se sera couché bien avant l'heure prévue. Si l'on considère que, l'hiver, on aura 8 heures de luminosité par jour, la recharge fournira seulement 4mA x 8 = 32mAH, soit 40% des besoins.

La solution peut être d'adopter un panneau fournissant 2.5 à 3 fois plus d'énergie, ainsi on n'aura même pas à se préoccuper de la météo. Cette solution est envisageable pour une installation de faible puissance (quelques watts), car pour un panneau de taille supérieure le prix sera prohibitif.

Une exposition au sud aura de meilleures chances de provoquer une recharge plus rapide de la batterie, par temps ensoleillé.

Par contre par temps couvert l'exposition a peu d'importance. Le courant sera le même, que le panneau soit bien exposé ou pas.

Si l'on tient compte de la météo et de l'exposition, une marge plus ou moins importante de capacité batterie est nécessaire. Dans certaines régions il est possible d'avoir plusieurs jours de temps couvert consécutifs.

Dans tous les cas il faut avoir quelques informations en main :

La consommation journalière du montage en mAH, ce que nous avons donc calculé dans l'exemple précédent.

La quantité d'énergie que peut fournir le panneau par temps couvert et en hiver. Si l'on veut estimer cette quantité d'énergie avant d'acheter le panneau, on peut faire une approximation en prenant 1% du courant de court circuit, et multiplier par le nombre d'heures d'ensoleillement par jour en hiver (environ 8H).
Il est bien entendu déconseillé d'acheter un panneau dont on ne connaît pas le courant de court-circuit.

La quantité d'énergie que peut fournir le panneau au soleil et en hiver. Il est assez proche du courant de court-circuit pour un panneau 12V, plus faible pour un panneau 5V ou 6V.
Cette donnée est essentielle. En effet si l'énergie fournie quotidiennement en plein soleil est inférieure à l'énergie consommée par le montage, il faudra envisager l'achat d'un panneau fournissant plus d'énergie, ou de réduire la consommation du montage.

Le nombre de jours de temps couvert consécutifs. Cette information va directement conditionner le choix de la capacité de la batterie.

Dans l'exemple précédent l'énergie quotidienne nécessaire est de 80mAH. Avec un petit panneau de 1W capable de fournir 32mAH par temps couvert, on a un déficit de :

D = 80mAH - 32mAH = 48mAH

Une semaine de temps couvert, donc d'autonomie complète, conduira au choix d'une batterie de 48mAH x 7 jours = 340mAH.

Attention tout de même. Il faut tenir compte du fait que lorsque la batterie sera presque vide, sa tension va chuter à 3V et elle ne sera peut-être plus capable de fournir un courant suffisamment important pour notre montage. Lorsque l'on regarde la courbe de décharge d'une batterie LITHIUM-ION, on voit que la tension chute fortement à partir de 25% de capacité restante. Il vaut mieux donc adopter une batterie ayant 25% de capacité de plus, soit 420mAH.

Enfin, le nombre d'heures d'ensoleillement annuel dans la région où le système est installé peut aider à faire ses choix :

https://www.meteopassion.com/ensoleillement-annuel.php

3.3. Climats extrêmes

Si l'on considère que les périodes de temps couvert peuvent durer plus d'une semaine, il suffit de refaire le calcul.

Si le montage est destiné à fonctionner dans une région très froide, il vaut mieux doubler la capacité (une batterie LITHIUM-ION verra sa capacité diminuer de moitié à -20°C). Dans certains cas extrêmes, la seule solution sera d'adopter une batterie au plomb.

REMARQUE IMPORTANTE : il est déconseillé de recharger une batterie LITHIUM-ION lorsque sa température descend en dessous de 0°C. Le chargeur devra donc être coupé. On peut le faire simplement avec un MOSFET (voir schéma plus bas).

Seule la température de la batterie est concernée, pas celle du panneau. Si la batterie est située dans un local hors gel, cette précaution est inutile.

3.4. Le chargeur TP4056

Cette carte TP4056 à 0.50€ est idéale. Elle est capable de fournir 1A :

Elle est équipée de deux LEDs :

• rouge quand la charge est en cours
• bleue quand la charge est terminée
  

Quand le panneau ne fournit plus de courant, les deux LEDs sont éteintes.

On peut brancher un chargeur USB (il existe des modèles mini ou µUSB) ou alors utiliser les deux pastilles marquées IN+ et IN- pour y brancher un panneau solaire 5V ou 6V. Si la tension du panneau est supérieure il faudra l'abaisser (voir plus loin).

Elle accepte jusqu'à 8V sur son entrée. Elle a une consommation très faible (typiquement 2.5µA) sur la batterie lorsque son entrée est débranchée ou que le panneau ne fournit pas d'énergie.

Une batterie 16340 ayant une capacité de 650mAH ou une petite LIPO ne supportera pas un courant de 1A. On ne devra pas dépasser un courant de C/2, c'est à dire 325mA pour une batterie de 650mAH. Si le panneau est trop puissant, on peut diminuer le courant de charge si nécessaire en remplaçant une résistance : 

Mais on peut bien évidemment diminuer ce courant en adoptant un panneau bien dimensionné, qui ne pourra jamais fournir un courant supérieur à C/2, ce qui est plus rationnel.

3.4.1. Panneau solaire 5V ou 6V

Il existe des panneaux 5V ou 6V. Un panneau de ce type pourra être utilisé directement.

Il est par contre impératif de mesurer sa tension à vide en plein soleil afin de vérifier qu'elle ne dépasse pas 8V. 

3.4.2. Panneau solaire 12V ou plus 

Un essai de charge d'une batterie 18650 avec un TP4056 et un petit panneau de 12V / 4W m'a permis de constater qu'en début de charge la tension du panneau est de 3.7V pour un courant de 300mA. C'est parfaitement normal, la tension chute fortement en sortie de panneau si le courant demandé est important.

Par contre, en fin de charge, le TP4056 coupera le courant et la tension du panneau risque d'augmenter fortement, jusqu'à atteindre sa tension à vide (12V, 20V suivant le cas), ce qui serait destructeur pour le TP4056.

Il est indispensable d'abaisser la tension à moins de 8V pour que le TP4056 ne soit pas endommagé. Un convertisseur à découpage MP1584 5V effectuera ce travail :

Un LM2596 ferait également l'affaire :

Pour des raisons de fiabilité je préfère les régulateurs à tension de sortie fixe.

L'utilisation d'un régulateur linéaire (LM7805, LM317) est déconseillée, car le courant fourni par le panneau sera égal au courant de charge. Imaginons un panneau capable de fournir 1A sous 12V. La dissipation sera élevée :

P = (12V - 5V) * 1A = 7W

Il est dommage de gaspiller 7W alors que l'on a besoin de 5W pour la charge. Le rendement se situerait aux alentours de 40%.

De plus pour dissiper une pareille puissance il faudra un dissipateur assez conséquent, probablement un modèle en dessous de 5°C/W :

Dissipateur 42x38x25

Avec un régulateur à découpage le courant consommé sur le panneau sera plus faible :

I = 1A / (12V/5V) = 0.41A

Et la dissipation sera plus faible également (exemple avec un convertisseur ayant 90% de rendement) :

P = 5V * 1A * 10% = 0.5W

Lorsque l'on utilise un régulateur réglable il faut de préférence choisir un modèle à potentiomètre étanche comme sur le LM2596 ci-dessus.

Ces régulateurs à potentiomètres miniatures sont à proscrire :

MP1584 réglable

Schéma du chargeur

Ce chargeur, couplé avec un panneau solaire 12V / 4W est capable de fournir 450mA en début de charge. Il sera donc capable de charger une batterie de 2500mAH en 5H30.

Schéma du chargeur avec MOSFET de coupure du panneau

Comme je le disais plus haut : il est déconseillé de recharger une batterie LITHIUM-ION lorsque sa température descend en dessous de 0°C. Le chargeur devra donc être coupé.

La broche ENABLE commande un transistor 2N3904 qui permet de rendre passant un MOSFET canal P (AOI403) et ainsi d'autoriser la recharge de la batterie.

Ce MOSFET a deux utilités :

• couper le panneau dans le cas où l'on désirerait mesurer sa tension (VPANEL)
  
• couper le panneau si la température descend en dessous de 0°C

La broche ENABLE peut être directement commandée par une sortie du microcontrôleur. On appliquera un niveau haut pour autoriser la charge, un niveau bas pour la couper.

Il faudra bien entendu ajouter un capteur de température au montage.

3.5. Le chargeur TP5000

Pour les projets à base d'ESP8266 ou ESP32 un TP5000 pourra charger une batterie LIFEPO4 si l'on a fait ce choix.

On trouve deux types de cartes :

• cartes dédiées LIFEPO4 
• cartes LITHIUM-ION ou LIFEPO4

Un pont de soudure permet en général de faire le choix. Voir ici :

https://lygte-info.dk/review/Review%20Charger%20TP5000%204.2-3.6V%20module%20UK.html

3.6. Autres chargeurs

Il existe d'autres solutions si l'on a besoin d'un courant de recharge plus important, celle-ci par exemple :

Ce chargeur 3A est disponible ici pour 7€ :

https://fr.aliexpress.com/item/32287069409.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.27426c375ZQrSJ

Il est capable de gérer divers types de batterie (NIMH, Plomb, LI-ION, LIFEPO4) et plusieurs configurations sont possibles :

• 1 à 3 batteries LITHIUM-ION en série
• 1 à 4 batteries LIFEPO4 en série
• 1 batterie 12V plomb
  

Il existe certainement d'autre modèles, et pour les puissances plus importantes il est toujours possible de s'orienter vers les solutions d'alimentation solaire domestique, en sachant toutefois que ce sont des solutions fonctionnant à partir de batteries 12V ou 24V, et le budget ne sera pas le même.

4. Mesures

Voici mon projet de porte de poulailler :

https://riton-duino.blogspot.com/2020/04/porte-motorisee-de-poulailler-1ere.html 

Les données de recharge de la batterie LITHIUM-ION sont remontées vers un serveur DOMOTICZ grâce à un module radio NRF24L01.

Voici un relevé datant du 15 décembre par beau temps :

Le graphique du haut représente la tension du panneau. A 10H50 elle augmente à 16V. Cela veut dire que la batterie est pleine, le TP4056 a coupé la charge. Le panneau ne débite plus de courant.

Le graphique du bas montre la puissance débitée, 0.3W entre 10H40 et 10H50. Avant 10H40 elle est inférieure à 0.1W, mais la recharge se fait quand même, à faible courant, panneau à l'ombre.

Aujourd'hui 17 décembre, par temps très couvert, la recharge n'est toujours pas terminée et il est 16 heures !

Aujourd'hui 18 décembre, une brève apparition du soleil entre 12H50 et 12H55 et donc une petite pointe de puissance de 0.3W a permis d'atteindre la pleine charge. Il ne manquait donc pas grand chose.

5. Conclusion

J'espère avoir un peu débroussaillé le sujet pour ceux qui souhaiteraient débuter dans ce domaine.

6. Liens utiles

ARDUINO : l'alimentation (VCC, VIN, etc.)

Consommation d'une carte ARDUINO, ESP8266 ou ESP32

Alimenter un ARDUINO sur Pile ou Batterie

ESP8266 et ESP32 sur batterie

ARDUINO PRO MINI & basse consommation

Convertisseurs STEPUP & STEPDOWN

Les régulateurs LDO

Cordialement

Henri