A. I. P. Energy Box

Premessa

Il progetto A. I. P. – Power Box fa parte di un progetto più ampio sull’autosufficienza energetica in caso di emergenza.
Il tutto si compone di 3 progetti interconnessi tra loro che sono:

• A.I.P. Radio Network;
• A.I.P. Energy Box;
• A.I.P. Maps.

In questo articolo spieghiamo cos’è la A.I.P. Energy Box.

Di cosa si tratta

Oggigiorno, nel nostro bagaglio quotidiano, abbiamo un dispositivo, chiamato powerbank, che ci consente di sopperire alla ricarica del nostro smartphone quando questo si sta scaricando.
Discorso valido anche per chi non abbraccia a pieno la filosofia di vita del prepping.

Sappiamo bene però che nel prepping, i dispositivi elettrico\elettronici non si limitano al solo smartphone, ma anche ricetrasmittenti, torce, e tal volta, come nel caso della protezione civile e croce rossa italiana, anche delle vere e proprie postazioni con PC portatili, atte ad essere usate come centrali operative mobili in caso di emergenza.

Ed ecco che in queste situazioni di “emergenza” o anche in campeggio, il semplice powerbank potrebbe non essere sufficiente.

Ovviamente la risposta nel mondo del prepping non si è fatta attendere, e sono nate le Power Box (più comunemente chiamate), altro non sono che powerbank maggiorati, con uscite a 12 V cc e in alcuni casi anche 220 V ac.
Sono provvisti di svariate funzioni e connessioni come USB, accendisigari, prese Schuko per la 220V, indicatori di carica, connettori per collegare dei pannelli solari per poter ricaricare la batteria interna etc.

Di seguito alcuni esempi.

Schemi di un Power Bank

Partiamo dall’inizio.

Un powerbank di base si compone di 3 elementi principali:

• Circuito di ricarica;
• Regolatore di carica;
• Batteria.

In più fili elettrici e connettori di varia forma e fattura. (Foto 1)

Con l’ausilio dei pannelli solari portatili, di cui abbiamo già parlato in un precedente articolo, è possibile caricare il suddetto powerbank senza l’ausilio della rete pubblica. (Foto 2)

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Fin qui il sistema è relativamente semplice e non necessita di particolari capacità tecniche per poterlo assemblare, ma è ben lontano dall’essere una A. I. P. – Power Box come la si intende nella premessa.

Schemi di una Power Box

Una powerbox in linea di principio ci consente non solo di avere delle porte USB per alimentare i normali device elettronici, ma anche di poter alimentare delle stazioni radio CB (Foto 3), o ricaricare le portatili PMR (Foto 4), in modo tale da poter comunicare in caso di emergenza.

Utile anche in campeggio per alimentare frigo portatili, ventilatori (Foto 5), tablet e per caricare lo smartphone.

Di seguito illustriamo lo schema a blocchi di come è composta la powerbox.

Nelle foto precedenti possiamo vedere che l’unica differenza tra i 2 schemi è semplicemente la presenza di 2 batterie e 2 pannelli fotovoltaici (Foto 8) i quali (si consiglia di usare batterie e pannelli uguali tra loro) montati in parallelo, ossia polo positivo con polo positivo e negativo con negativo, mantengono sempre 12 V di tensione ma aumentano la quantità di energia erogata per i pannello e maggiore energia accumulata per la batterie.

In Dettaglio

Analizziamo ora pezzo dopo pezzo come è composta la power box ecco i componenti:

1. Regolatore di carica;
2. Batteria;
3. Carica batterie da rete 220 V;
4. Inverter 12V => 220V;
5. Pannello fotovoltaico.

1 Regolatore di Carica

E’ un dispositivo elettronico che consente di gestire la carica delle batterie e in contemporanea l’erogazione della 12V.
Nell’erogazione della tensione gestisce da quale fonte energetica deve provenire l’alimentazione ossia se alimentare l’uscita con i pannelli solari o dalla batterie tampone.
Un regolatore valido deve avere come caratteristiche la ricarica MPPT (Maximum Power Point Tracker) ossia la capacità di individuare istante per istante tale punto di massima efficienza energetica per poter così alimentare/ricaricare il sistema.

2 Batteria

Qui la faccenda si fa complessa e delicata poiché di batterie ce ne sono a miglia, con differenze di peso, dimensione, durata, cicli di vita e molte altre caratteristiche.
Per tanto per avere un’idea chiara sul tipo di batteria da utilizzare per prodursi il powerbox ed evitare inutili lungaggini, rimandiamo ad un interessante articolo sull’argomento del sito della STEPSOVER.

3 Caricabatterie da rete 220 V

Questo dispositivo altro non è che un normalissimo caricabatterie per auto e moto, ha lo scopo di ricaricare le battere della powerbox direttamente dalla rete elettrica, l’unica accortezza da avere è di scegliere quello idoneo alle batterie prescelte.

Il collegamento va fatto direttamente sulla batteria, o morsetti di distribuzione, poiché il regolatore di carica non gestisce le correnti dei caricabatterie, per tanto si rischia di danneggiare il regolatore.

4 Inverter 12V => 220V

L’inverter è un dispositivo elettronico che consente di trasformare la tensione da 12 V corrente continua a 220 V corrente alternata (per intenderci quella della rete domestica).

Il collegamento v Il collegamento va fatto direttamente sulla batteria, o morsetti di distribuzione, poiché il regolatore di carica non è in grado di gestire le correnti richieste dall’inverter, per tanto si rischia di danneggiare il regolatore.

Anche qui ci sono delle accortezze da avere nella scelta del prodotto, essendo che ce ne sono di 2 tipi, ossia a onda modificata e onda pura (Foto 12), quest’ultimo è più affidabile poiché genera una 220 V alternata identica a quella di casa (Foto 11), mentre quello a onda modificata no, la differenza sta nel momento che si va ad alimentare un dispositivo.

Nel caso dei dispositivi elettronici c’è il rischio che l’inverter a onda modificata possa danneggiare l’elettronica del dispositivo, cosa che non accade per quelli a onda pura.

La potenza di uscita è a piacimento, dai 100W in su in base alle proprie esigenze, di norma un 500W è più che sufficiente.

5 Pannello Fotovoltaico

Questi dispositivi, oggigiorno, non necessitano di presentazioni, sono oramai diffusissimi.
Giusto per correttezza di informazione diciamo che servono, accoppiati al regolatore di carica, a generare l’energia necessaria ad alimentare i nostri dispositivi e a caricare le batterie della nostra powerbox.

Esaminare tutte le caratteristiche occorrerebbe un articolo dedicato e anche qualcosa in più, per tanto ci limiteremo a fare una disamina delle caratteristiche principali che ci interessano per il progetto A.I.P. Energy Box.

Partiamo con una distinzione fondamentale, i pannelli Monocristallini, Policristallini e Amorfi.

Pannello fotovoltaico monocristallino

I moduli fotovoltaici monocristallini si riconoscono per la loro colorazione blu scura, quasi nera (Foto 13).

Le celle hanno i bordi smussati e sono costituiti da cristalli di silicio monocristallino, tutti orientati nella stessa direzione.

Questo fa si che la produzione di energia sia maggiore in presenza di luce perpendicolare.

Sono generalmente più efficienti: hanno cioè bisogno di una superficie inferiore rispetto ai moduli policristallini per generare lo stesso quantitativo di energia.

Pannello fotovoltaico policristallino

La produzione dei moduli in silicio policristallino, o multicristallino, è meno costosa di quella dei moduli monocristallini e questo si riflette anche sul prezzo finale.

Le celle sono di colore blu cangiante, costituite da cristalli di silicio orientati in modo casuale (Foto 14). Questo fa si che abbiano un’efficienza inferiore se colpite perpendicolarmente dai raggi del sole.

Tuttavia questa pecca rappresenta anche la loro peculiarità: riescono a sfruttare meglio la luce del sole durante l’arco della giornata.

Pannelli fotovoltaici amorfi

Esistono anche moduli in silicio amorfo, più flessibili dei precedenti ma con una resa inferiore del circa 30%, dovuta al particolare procedimento attraverso il quale sono prodotti.

I moduli in silicio amorfo non sono composti da celle fotovoltaiche: sono formati da uno strato in vetro o superfici plastiche su cui è applicato uniformemente uno strato di silicio dal piccolissimo spessore (si parla di millesimi di millimetro), e si caratterizzano da una colorazione omogenea e scura.

Differenze sostanziali tre Monocristallino e Policristallino

Sono presenti sul mercato sia nella tradizionale struttura rigida, sia in rotoli flessibili, molto utili per applicazioni architettoniche particolari.

Volendo individuare le differenze principali tra i due tipi di modulo (Foto 15), queste riguardano il grado di purezza del silicio utilizzato e la dipendenza dalle variazioni di temperatura.

I pannelli in silicio monocristallino rendono meglio alle basse temperature e sono più efficienti dei moduli policristallini in presenza di un’intensità solare minore. Al contrario, i moduli policristallini producono di più alle alte temperature.

Un’altra differenza sostanziale riguarda il prezzo dei pannelli, più alto per il monocristallino rispetto al policristallino.

• In caso di nebbia il silicio policristallino produce qualche Wh in più rispetto al mono.
• In caso di giornata calda e afosa, il poli produce qualcosa in più rispetto al mono.
• Il monocristallino produce qualche Wh in più rispetto al policristallino quando i raggi del sole sono perpendicolari al modulo.
• Il monocristallino occupa decisamente meno spazio del policristallino.

Comunque in linea di massima allo stato attuale, a meno di non dover fare un impianto grande, le due tipologie si equivalgono come resa con una differenza di circa il 3% a favore del monocristallino.

A.I.P. Energy Box nei particolari

Dopo una corposa spiegazione tecnica delle componenti principali, esaminiamo più approfonditamente l’ A.I.P. Energy Box.

Prendendo in esame la Foto 8 vediamo uno schema di principio molto basilare, privo di alcune accortezze che rendono l’ A.I.P. Energy Box non solo efficiente ma anche sicura a performante (Foto 16).

Nello schema della Foto 16 si possono già osservare componenti più particolari come interruttori automatici, fusibili, connettori che consentono un trasporto e assemblaggio dell’ A.I.P. Energy Box più agile, in più è possibile calettare alla box ulteriori sistemi di ricarica come turbine eoliche e idroelettriche.

Sono presenti interruttori a distacco automatico e fusibili in caso sia di sovra-carico sia di cortocircuito, pannelli con connettori USB-A e attacco per accendisigari per poter connettere vari dispositivi.

Tutte le componentistiche ovviamente necessitano di una box adeguata per essere contenute, non esiste una box universale poiché il parametro di scelta va in base all’ingombro delle componenti scelte e ancor più alla quantità di batterie che si vuole utilizzare.

Da li poi occorre effettuare delle modifiche per poterci alloggiare sia internamente sia esternamente le vaie componenti.

Di seguito una panoramica di alcune valigette e cassette idonee al progetto.

Insomma un Power Box una spanna sopra a quelli convenzionali che, da ricerche effettuate, non risultano essere in commercio, almeno fino a data odierna.

Per questo progetto sono presenti dei PDF, nella sezione “Download Reservato“, con progetti e foto illustrative su cosa occorre, in linea di massima per la realizzazione casalinga.