RICARICA DI UNO SMARTPHONE CON L’ENERGIA SOLARE

Quello che vi voglio illustrare è un progetto teorico che ha lo scopo di mettere l’accento su un argomento a me caro: cercare di inquinare meno l’ambiente anche con piccoli gesti.

Come esempio prendiamo la ricarica di uno Smartphone, un iPad, ecc., che può sembrare banale, ma non lo è.

Nel 2018 ci saranno circa 4 miliardi di cellulari e in Italia circa 45 milioni. Se facciamo un semplice calcolo empirico e moltiplichiamo la potenza assorbita per una ricarica, circa 26 Watt, per 45 milioni risparmieremmo circa 1.170 Megawatt e soprattutto un poco di inquinamento in meno.

Nel nostro caso i dati sono relativi al Samsung S7 Edge, e sono:

  • Capacità della batteria 3600 mAh che equivalgono a 3,6 Ah (Ampere/ora)
  • Voltaggio della batteria: 4,4 Volt

La potenza assorbita in ogni ora di ricarica è uguale a circa 16 Watt (3,6Ah x 4,4 V) e se impiega circa 1 ora e mezza a caricarsi completamente la potenza assorbita per una ricarica completa sarà di circa 24 Watt (16 Watt + 8 Watt)

Questi sono dati teorici che non tengono in considerazione la perdita di una parte della potenza che viene dissipata in calore dai componenti elettronici, e se consideriamo la perdita in un 10% si avrà che la potenza teorica necessaria per la ricarica diventi: 24 Watt + 10%= 26,4 Watt.

Per effettuare la ricarica con quello che la natura ci fornisce ogni giorno è necessario predisporre un pannello solare e vediamo, in linea di massima, come funziona un impianto fotovoltaico.

Il pannello fotovoltaico (pannello solare) quando viene colpito dai raggi solari produce continuamente energia elettrica a bassa tensione 12V o multipli: 24V, ecc., che viene accumulata nella batteria. Ed è per questo motivo che necessita di un controllore o regolatore di carica tra la batteria ed il pannello in quanto occorre interrompere la ricarica della batteria una volta che questa diventa carica.

Infine, l’inverter che serve a innalzare la tensione a 220V portandola da corrente continua uscente dal pannello fotovoltaico a corrente alternata.

In questo modo sarà possibile collegare tutti i nostri dispositivi elettronici di casa.

Per calcolare il fabbisogno è necessario sapere quanti apparati devono essere collegati (vedi pagina “calcolo teorico di energia”), nel nostro caso, se vogliamo contenere i costi, per caricare la batteria di uno Smartphone, Ipad, ecc. l’inverter potrebbe non servire e anche la batteria, ma se non vogliamo sprecare l’energia che produce il pannello: teniamo la batteria.

Ora dobbiamo risolvere un altro problema. La batteria del Smartphone è alimentato con una tensione di 4,4 Volt e quella prodotta dal pannello solare è di 12 Volt, perciò dovremo ridurla a 5 Volt con un partitore di tensione.

Ammettiamo che R1 abbia lo stesso valore di R2, quello che si ottiene è un partitore simmetrico, ossia Vo sarà uguale a Vi/2, perciò per avere la tensione desiderata in uscita rispetto a quella di ingresso dovremo variare il rapporto tra R1 e R2. Per esempio se R1 è maggiore di R2, Vo sarà inferiore di Vi/2 e sarebbe al contrario se R1 fosse inferiore di R2.

Se voglio avere una tensione in uscita di 5 Volt facendo qualche calcolo matematico o usando il calcolatore on line, ipotizzando che la R1 sia di 1700 Ohm la R2 sarà di 1214,29 Ohm.

In tutti i casi abbassare la tensione con un partitore non è un’idea troppo brillante a meno che il carico sia noto e assolutamente costante, io consiglierei un integrato che regoli la tensione, o un convertitore che ha un costo relativamente basso.

Ora per prima cosa calcoliamo il nostro fabbisogno ammettendo che vogliamo caricare due smartphone e tenere acceso una lampadina a led di 12 Volt e 5 watt di potenza (che corrispondono a 50 watt di una lampadina normale) per 5 ore.

Per caricare i due Smartphone necessita di circa un’ora e mezzo e vedendo i calcoli fatti all’inizio sono necessari 26,4 Wh x 2= 52,8 Wh. Per la lampadina basta moltiplicare i 5 watt per le ore (5) e otteniamo 25 Wh. Per un totale di circa 80 Wh. Perciò dovremmo avere una batteria con un’energia totale pari al nostro fabbisogno e un pannello solare che sia in grado di tenerla in carica per otto ore solari ( per i calcoli vedere la pagina: calcolo teorico). Per fare ciò è sufficiente un pannello solare a 12 Volt e 100 Watt di potenza e una batteria di 100 Ah, che si possono trovare in kit già predisposti.

Nota doverosa: se si intende collegare l’impianto fotovoltaico alla linea elettrica, in caso di avanzo di energia, è necessario rivolgersi ad aziende specializzate.