¿Cómo puedo alimentar mi dispositivo con un panel solar y una batería de condensadores?

Question

"Quiero alimentar un módulo que requiere 3,3V y 500mA mínimo para el arranque. Tengo un panel solar que da una salida máxima de 3V a 70mA y un convertidor boost de 3,3V y 3A de salida máxima. Sé que necesito un supercondensador o una batería de condensadores para almacenar energía y poder obtener la corriente necesaria para el arranque. Además, mi módulo sólo necesita unos 500mA durante menos de 1 segundo. Probablemente consumiré una media de 10-40mAh.

No sé demasiado sobre electrónica de potencia, pero quiero saber cómo puedo diseñar un circuito de batería de condensadores que pueda manejar 3,3V, pueda almacenar un mínimo de 500mA, sólo tarde menos de 5 minutos (si es posible) en cargar la batería de condensadores hasta 500mA, descargar la corriente durante 30ms o más y que el condensador se descargue cuando esté lleno.

Esta corriente de 500mA sólo se necesita una vez al día o cuando el panel solar baja de 1V.

Sólo quiero que mi dispositivo esté encendido durante el día".

La anterior era mi pregunta. Abajo está mi nueva información.

• Mi requisito de tamaño es un panel solar de 2x2
• No puede tener una batería, el cliente quiere energía sólo durante el día o las horas punta horas punta
• La cifra es lo que he estado calculando sobre la potencia requerida

¿Funcionará esto?

• He comprado la placa de evaluación para el convertidor boost y he montado un circuito de prototipo con condensadores más pequeños y el voltaje suministrado a un led rojo, pero no tiene potencia consistente, parpadea rápido como un relé.

Además, cuando suministre esta energía a mi módulo wifi, ¿proporcionará esta energía constante durante todo el día después del requisito de arranque?

Answer 1

¿Funcionará esto?

Necesitarás más condensadores, muchos más. Otro problema es que también necesitarás un seguidor MPPT y un controlador de carga de condensadores. También sería recomendable un panel solar más grande y de mayor voltaje. La mejor opción sería utilizar una batería.

El convertidor boost sólo funciona a 0,9V por lo que hay energía almacenada en el condensador que no se puede utilizar.

Aún así, recibirás \$ Q=1/2*C*V^2 \$

\$ 1/2*1F*3V^2-1/2*1F*0.9V^2=4J \$

4J/(1700mW segundos) = 2,35segundos

Lo que significa que para hacer funcionar esto durante 1 hora necesitarías 30 condensadores de 1Farad en paralelo, y tardaría mucho tiempo en cargarse.

El segundo problema es que los cálculos anteriores sólo sirven si el condensador alcanza realmente los 3,3V. En el diagrama anterior, el panel solar sólo podría cargar el condensador a 1,3 V, lo que supondría un almacenamiento de energía aún menor.

El tercer problema es que necesitas un controlador de carga solar, porque un condensador es una carga realmente alta, las células solares no estarán operando a su máxima eficiencia. Debido a esto, el condensador puede no cargar en absoluto, o tomar un tiempo muy largo.

El diodo tampoco ayuda y contribuye a una gran pérdida del panel.

Answer 2

Finalmente conseguí que mi dispositivo se encendiera sin usar una fuente de batería. He cargado el condensador a un cierto voltaje, y luego tenía un interruptor para conectar a la carga cuando por encima de un determinado umbral. Para ello, he tenido que desglosar mis cálculos en energía (julios/seg). Mi dispositivo puede encender durante al menos 2 minutos antes de apagar y tener el condensador para recargar de nuevo. A partir de los cálculos, si utilizo un MPPT, puedo maximizar la potencia de mi panel solar para cargar mi condensador aún más rápido.

Tengo algunas cosas más que responder, pero lo completaré.

Gracias a todos por su ayuda.