DIY Arduino MPPT-laadregelaar voor zonne-energieoptimalisatie

Onderdelen en benodigdheden

Apps en online diensten

• Arduino IDE

Over dit project

Wat is MPPT (Maximum Power Point Tracking)?

We gebruiken het MPPT-algoritme om het maximum beschikbare vermogen uit een fotovoltaïsche module te halen onder gegeven omstandigheden. MPPT is een populaire techniek om zonne-energie (een hernieuwbare energiebron) efficiënt te benutten. Als we de koolstofvoetafdruk willen verkleinen, moeten we overstappen op schone energie uit natuurlijke bronnen zoals zon, water en wind; anders gaan we recht op een wereldwijde opwarming af.

Elk land moet overstappen op groene energie, met name China, omdat dit land de grootste bijdrager is met 63% van de CO₂-uitstoot.

Hoe werkt MPPT? Waarom levert een 150W zonnepaneel geen 150 watt?

Stel je koopt een zonnepaneel dat 7 ampère kan leveren, terwijl de batterijoplaadinstelling op 12 volt staat: 7A × 12V = 84W (P=V×I). Je verliest meer dan 66 watt – maar je hebt voor 150 watt betaald. Die 66 watt verdwijnt niet, maar komt door een slechte matching tussen de zonnepaneel-stroom en de batterijspanning.

Na toepassing van het MPPT-algoritme krijgt de batterij 12 ampère bij 12 volt: P = 12 × 12 = 144W. Nu heb je bijna 144 watt beschikbaar, en iedereen is tevreden.

Projectspecificaties

• LED-indicatie voor laag, midden en hoog laadniveau
• LCD-display (20x4 karakters) voor vermogen, stroom, spanningen, etc.
• Bliksem/overspanningsbeveiliging
• Beveiliging tegen omgekeerde stroom
• Overbelasting- en kortsluitbeveiliging
• Datalogging via WiFi
• Opladen van smartphone, tablet en gadgets via USB-poort

Elektrische specificaties

• Nominale spanning: 12V
• Maximale ingangsstroom: 5A
• Ondersteunde laadstroom: tot 10A
• Ingangsspanning zonnepaneel: 12–24V
• Zonnepaneelvermogen: 50 Watt

Benodigde onderdelen (detaillijst)

• Weerstanden: 3×200Ω, 3×330Ω, 1×1kΩ, 2×10kΩ, 2×20kΩ, 2×100kΩ, 1×470kΩ
• TVS-diodes: 2×P6KE36CA
• Arduino Nano
• Stroomsensor ACS712-5A
• Buck-converter LM2596
• WiFi-module ESP8266
• LCD-display 20x4 I2C
• MOSFETs: 4×IRFZ44N
• MOSFET-driver IR2104
• 3,3V lineaire regulator AMS1117
• Transistor 2N2222
• Diodes: 2×1N4148, 1×UF4007
• Condensators: 4×0,1µF, 3×10µF, 1×100µF, 1×220µF
• Inductie: 1×33µH/5A
• LEDs: rood, geel, groen
• Zekeringen: 5A

Benodigde bibliotheken voor Arduino IDE

• TimerOne.h
• LiquidCrystal_I2C

Let op: Maak een nieuwe map met dezelfde naam als de bibliotheek (bijv. TimerOne en LiquidCrystal_I2C) en plaats deze in de Arduino/libraries-map.

Model van de Arduino MPPT-laadregelaar

Hieronder volgen simulatie-afbeeldingen en schema's van het project, gemaakt in Proteus 8.6. De simulatie gebruikt de Arduino-bibliotheek voor Proteus. Neem contact op als u de Proteus-simulatiebronbestanden wenst te kopen.

WiFi-datalogging met ESP8266

Lees dit artikel om te leren hoe je de ESP8266 WiFi-module instelt met alleen de Arduino IDE.

Na het lezen ga ik ervan uit dat je de ESP8266 succesvol met je WiFi hebt verbonden.

1. Registreer je op ThingSpeak.
2. Maak een nieuw kanaal aan en vul bij Field 1 "Solar Panel Data" in; laat de overige velden leeg en bewaar.
3. Kopieer de API-sleutel en plak deze in de broncode.
4. Klaar!

Projectafbeeldingen

Broncode downloaden

Let op: Installeer alle benodigde bibliotheken voordat je de code naar de Arduino Nano uploadt.

Schema

Heb je moeite met het bouwen van dit project? Aarzel niet om vragen te stellen – we helpen je graag, 24/7.