Autor Tema: Proyecto de Estación Solar  (Leído 13327 veces)

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Proyecto de Estación Solar
« en: 15 de Octubre del 2015, 13:53:44 pm »
Dado que hay bastantes aficionados interesados en la instalación de estaciones solares en distintos polos del frío, y como agradecimiento a Jantoni, que nos ha ayudado cada vez que lo hemos necesitado y me sugirió la idea de compartir nuestra experiencia, cuelgo la composición de la estación por si otros se animan a hacer lo mismo.

El forero Gcares y yo mismo llevamos varios años estudiando las temperaturas de un polo del frío, en Zafrilla (Cuenca), de donde él es nativo.

 Iniciiamos nuestra singladura hace ya unos 5 años con una estación que colocamos en el Ayuntamiento, y posteriormente situamos otra en las afueras del pueblo, junto al río. Ambas fueron acreditadas.

Posteriormente situamos varios sensores en el término municipal, donde hay varios sitios que habitualmente bajan de -20ºC.

Pero no nos quedamos ahí, y pusimos el objetivo en situar una estación portátil con energía solar en una aldea, La Veredilla, a unos 10 km al norte del pueblo.

Gcares, por sus conocimientos informáticos se encargó de todo este tema, centrándonos en la Raspberry Pi B+ como hardware de referencia, como luego veremos por su escasísimo consumo energético.

Mientras tanto, por mi parte me dediqué al tema energético y de cobertura, ayudado por mis más de 25 años de radioaficionado (EA7NW), y comencé a estudiar los elementos que compondrían la estación.

Desde que se nos pasó por la cabeza la idea de poner la estación hasta el día que lo hicimos, pasó aproximadamente 1 año.

Yo voy a ahorrar muchas horas de internet a los que lean este minitutorial, pero me leí todo lo que cayó en mis manos sobre energía solar.

Resumiendo, finalmente llegué a la conclusión que con una placa solar de no menos de 50w y una batería de como mínimo 18-20 amperios, se podría poner en marcha el proyecto. Buscando mucho por internet encontré una placa de 120 w, que estaba en oferta y que salía a precio de euro el vatio. Sin pensarlo la compré y comenzamos las pruebas.

Evidentemente también es necesario un regulador de corriente, que cargue la batería y evite las sobretensiones cuando la placa está a pleno sol. Hay que recordar que estamos funcionando con un voltaje de 12,8 v, pero la placa puede llegar a generar hasta 20v y te cargas todo el sistema. También el regulador de carga corta la corriente cuando baja de un límite, nosotros lo tenemos establecido en 11,8 v. Esto puede suceder si la placa carga poco debido a dias nublados o se cubre varios días de nieve. Una vez que salga el sol y vuelva a cargar el sistema se reactiva y se reinicia automáticamente. En nuestro caso aún no hemos tenido este problema. El controlador soporta hasta 30 A.

Por último queda quizá lo más importante, la batería. Es casi sabido por todos que las baterías deben ser solares, o sea, de ciclo profundo. Estas baterías son justo lo contrario que las de cualquier coche, administran la energía de forma constante y se descargan muy lentamente. Además admiten descargas profundas sin sufrir denasiado, aunque lo ideal es que no se descarguen muy a menudo para alargar su vida, que puede llegar a superar los 4 años. Las hay básicamente de 2 tipos, AGM y de Gel (estas últimas más caras).

Tras mucho rebuscar compré en autosolar una AGM de 33 Ah de la marca Ritar. La batería aumenta mucho el peso del conjunto, en concreto esta pesa en torno a 10 kg.

Con estos 3 elementos iniciamos en verano nuestras pruebas, viendo autonomía de la instalación y los resultados fueron excelentes.

El secreto de todo este tinglado está en que la Raspberry B+ tiene un consumo mínimo. Cuando está en reposo hemos comprobado en nuestro controlador digital que no consume más de 150 MAh.

Si sumamos el consumo que puede tener el modem y un programador que corta la corriente del sistema todos los días para que se refresque y evitar cuelgues, no llegamos a los 200 mAh.

Todo esto se metió en una caja de derivaciones comprada en Leroy de 46x42x21 y se situó tras la placa solar, que se había reforzado con una estructura metálica.

El conjunto terminado podía ser transportado por 2 personas, con un peso aproximado de unos 40 kg. Lo situamos en La Veredilla, pero se pordría transportar a cualquier otro sitio.

El día 28 de Agosto, día de San Agustín, patrón de Zafrilla, trasladamos la estación a la aldea. Se colocó sobre una estructura de troncos de pino, y en principio no le dimos mucha inclinación a la placa ya que temíamos que la alta resistencia al viento que allí sopla con fuerza, pudiera dar con todo al traste. Se colocó solo con unos grados sobre la horizontal, y si fuera necesario por falta de energía siempre se puede aumentar la inclinación.

Posteriormente se cercó con unps troncos y alambre de espino, sobre todo para que caballos, ciervos y demás ganado no dañaran los elementos de la estación.

Nuestro principal problema, que ya conocíamos y que aún no hemos solucionado, es la cobertura. La única compañía que se recibe es Movistar y llega de forma muy irregular y por rebotes sobre una zona de roca en una de las colinas que rodean el valle. Hemos probado ya 2 antenas, una direccional y otra omnidireccional y no han funcionado.

Actualmente tenemos el modem USB sacado fuera, alimentado por un cable amplificado y protegido de la lluvia. Con esto logramos momentos esporádicos de cobertura totalmente arbitrarios, pero que suelen producirse cuando hace sol, ya que mejora la propagación en VHF. El mes que viene probaremos una 3ª antena de banda corrida entre 800 Mhz y 2100 Mhz. A ver si tenemos suerte.

En cuanto a autonomía, Gcares fue a visitar la estación en el puente del Pilar, tras 1 mes y medio desde su montaje, y la batería estaba cargada a tope.

Esto me ha hecho volver a trabajar sobre el tema y ya tengo preparada una segunda estación, de peso reducido para su montaje en sitios deshabitados. No he dicho que La Veredilla es una aldea que se desalojó en los años 70 y que posteriormente ha sido repoblada por gente del pueblo, que se han construido varias casas y la visitan durante todo el año.

La nueva estación portátil la compone una placa de 50w, un controlador de 10A y una batería solar de 18 Ah. He echado cuentas y está algo justo, pero creo que la mayoría del tiempo estaría activa. Ya tenemos todos los componentes y la montaremos en Navidad. Como siempre estaremos limitados por la cobertura, pero al ser zonas más altas he comprobado cobertura y no es tan sumamente mala como La Veredilla.

Espero que este minitutorial anime a los que aún no se han decidido a montar estaciones en sitios remotos o donde no hay luz eléctrica como es nuestro caso. No he dicho que el precio de la primera estación no llega a los 400 euros todo incluido, y el de la segunda a los 200.

¿Quién se resiste por ese precio a tener una estación online en un polo del frío?

Animo y podéis preguntar lo que queráis. En temas de Raspberry tenéis el tutorial de Jantoni y os atenderá con sumo gusto siempre que lo necesitéis.

Gracias por la atención y un saludo

Francisco


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Re:Proyecto de Estación Solar
« Respuesta #1 en: 15 de Octubre del 2015, 17:31:46 pm »
Paco magnífico.

Ultimamente están apareciendo muchos proyectos para instalar estaciones autónomas en zonas aisladas y, en buena lógica, con muy poca cobertura de telefonía y sin instalación eléctrica.

A ver como se comporta en los meses de febrero y marzo, donde esa estación registrará las mínimas y las baterías podrían resentirse. Bueno, a esas temperaturas cualquier cosa se resiente.

Saludos.

PD: Los tutoriales del antiguo foro están pendientes de recuperar, aunque al final casi lo mejor va a ser empezar uno nuevo con la nueva filosofía.....pero me vendrían muy bien  :D :D :D juraría que tenía alguna copia en algún sitio........
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Re:Proyecto de Estación Solar
« Respuesta #2 en: 15 de Octubre del 2015, 18:01:41 pm »
Gracias Jantoni

Sería fundamental recuperar esos tutoriales, nos han ayudado mucho.

Respecto al tema energético, efectivamente ahora empieza lo crudo, días cortos, temperaturas a diario por debajo de cero, nieve con bastante frecuencia y allí os aseguro que aguanta bastante. Pensando en que el frío no le sienta nada bien a las baterías dejamos la batería solar dentro de su caja de cartón original, para protegerla un poco más.

Hoy parece que ya se ha iniciado la temporada de frío,  aunque curiosamente el viento ha estropeado una inversión que apuesto no hubiera quedado muy lejos de los -8ºC. Finalmente ha bajado más el pueblo, algo muy poco frecuente.

Para los que quieran seguir la evolución termométrica de la estación lo pueden hacer en:

http://www.meteoveredilla.site90.net

Y los que quieran seguir con pelos y señales el proyecto desde su inicio, lo pueden hacer en el blog.

http://www.meteotrassierra.blogspot.com

Aquí, aparte de otros temas voy comentando todo lo relacionado con el proyecto y con el que acometeremos en Navidad.

Gracias y un saludo

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Re:Proyecto de Estación Solar
« Respuesta #3 en: 15 de Octubre del 2015, 19:04:52 pm »
Hola Paco:
Con respecto a la cobertura del conjunto modemUSB-antena, ¿cuanta longitud de cable hay entre ambos?

No se si conocéis el adaptador llamado "extender USB", que permite alargar sin problema hasta 50 metros ó mas mediante cable de red UTP la distancia entre el modemUSB y la Raspi. De esta forma podeis sacar el modem al exterior y en una caja estanca colocarlo junto a la antena y conectarlo con solo 40 ó 50 cms de cable y por tanto se reducen las perdidas y debería aumentar de forma considerable la cobertura 3G

No sé si es adecuado/posible para vosotros, pero he pensado que lo tenía que comentar por si no sabiáis de su existencia.

En tiendas virtuales como dx.com o lightinthebox.com se encuentran por 7-8 €.
Yo he pedido hace un par de días uno para otro proyecto (no meteorologico), y aún no sé como se comportan.

Un saludo
Manolo

Desconectado pachu

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Re:Proyecto de Estación Solar
« Respuesta #4 en: 15 de Octubre del 2015, 19:59:35 pm »
Intersante... ;)

Yo tengo algo muy parecido pero lo tengo instalado en el garaje de casa.
Hace mucho tiempo que tenía la placa solar y el regulador y al montar la estación pues  conecté la raspberry y la webcam a la placa como ahorro energético  ;D ;D

Hasta principios de este verano lo tenía montado con una placa solar de 21.9 v, 30w,1.9A y una batería de coche pero durante el invierno oscuro y largo del norte,como vinieran cuatro días sin sol pues se agotaba la batería. :(

Un amigo que lleva el mantenimiento de los repetidores  de Tv,guardas,etc me dijo que calculan las baterías para que soporten 15 días sin sol,casi ná.

Ahora me ha dado otra placa solar prácticamente igual a la que tenía y que las conecte en paralelo al ser iguales,que no hay problema y he montado una batería de gel 12v 40Ah ya que este tipo de baterías me comenta que cargan mejor que las  de coche al recibir muy poca intensidad como pueden ser días nublados.

De momento va bién la cosa pero vamos haber como se comporta a partir de ahora con el cambio horario y días mas cortos y oscuros. ;)

saludos

Desconectado jantoni

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Re:Proyecto de Estación Solar
« Respuesta #5 en: 15 de Octubre del 2015, 20:28:17 pm »
Pachu, las baterías de gel son más apropiadas para la carga solar que las típicas de plomo-ácido, ya que soportan mejor las descargas profundas y las cargas de muy baja intensidad. Además están diseñadas para que estén soportando una carga contínua, por ejemplo en las alarmas, aunque para ellas la capacidad de la batería con 5Ah es suficiente.

La contrapartida....el precio. Y si te vas a marcas conocidas y reconocidas como Yuasa.....pues más caras :D

El tema de ese "alargador" de USB podría ser muy interesante para instalaciones remotas, siempre que esa extensión te permita coger ese poquito de señal que te haga mandar un paquetito de datos cada 5 minutos.
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Re:Proyecto de Estación Solar
« Respuesta #6 en: 15 de Octubre del 2015, 21:01:29 pm »

La contrapartida....el precio. Y si te vas a marcas conocidas y reconocidas como Yuasa.....pues más caras :D


Por suerte me salen gratis,donde trabajo las cambian todos los años las de las Sai y tengo 8 o 9 de las de 12v 7.2Ah y este año me han guardado una de 40Ah que vuelan  ;D ;D

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Re:Proyecto de Estación Solar
« Respuesta #7 en: 15 de Octubre del 2015, 22:11:46 pm »
Proyecto muy interesante. Me alegro que este saliendo bien y hacia delante.!!

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Re:Proyecto de Estación Solar
« Respuesta #8 en: 15 de Octubre del 2015, 23:00:52 pm »
Bueno, respondo un poco a todos

Respecto al modem USB, nuestro principal problema y el de muchos de vosotros si vais a lugares remotos, os cuento con un poco más de detalle.

Es un modem Vodafone k3565 como habréis visto en la foto. Este modem si se abre tiene un conector para antena externa, oculto pero accesible.

El conector es un CRC-9, que es el más habitual en los modems

La primera antena que probamos fue una 3g de panel de 17 dbi (aparece en la foto). Con ella no logramos apenas cobertura a pesar de apuntar hacia la presunta zona de donde provienen las ondas, una zona de roca desde donde vienen rebotadas. Solo esporádicamente lográbamos señal GPRS. Pensamos que la señal original llega desde los repetidores de Valdemeca, al oeste. Apuntando en esa dirección no se lograba cobertura, y muy esporádicamente justo hacia el lado opuesto, de donde provienen los rebotes. Hay que tener en cuenta que el valle está a unos 1560m, y las montaña de alrededor superan los 1700m.

Bien, tras este primer fracaso optamos por dejar el modem USB fuera de la caja estanca alimentado por un cable USB activo, amplificado. Sumámamos algo más de consumo pero no teníamos más remedio. Comprobé que la antena interna del propio modem captaba mejor la señal que la directiva. Esto tiene su explicación, la señal llega rebotada de múltiples sitios, y la antena omnidireccional rinde mejor.

Unos días después compré una antena 3g omnidireccional de 12 dbi que Gcares llevó al pasado puente del Pilar. Para nuestra desgracia tampoco funcionó. Me contó que cogía cobertura durante unos segundos para luego perderla definitivamente. La probó en el pueblo y allí sí funcionaba. Tuvimos que volver a dejar fuera el modem USB cubierto por una botella de refresco cortada por la mitad en posición invertida, para que no se moje. Así es como está ahora mismo.

Ya he visto otra antena 3g, de 16 dbi, que trabaja en toda la banda de telefonía móvil, que como sabéis abarca un amplio rango de frecuencias, concretamente desde 800 MHz a 2600 MHz según se trate de 2g, 3g o 4g. Pienso que la anterior antena no cubre bien todas las bandas, y de ahí que falle. Con la nueva antena esperamos definitivamente solucionar el problema.

Evidentemente no esperamos una cobertura excelente. Pero si con la antena interna del modem logramos cobertura durante bastantes horas al día, con una externa y de 16 dbi mantendremos muchas más horas esa cobertura. La tarjeta SMS es Movistar. De Vodafone no hay ni rastro.

En cuanto a la propagación, es mejor en días soleados que en nublados. Este tipo de frecuencias se propagan mal con alta humedad. De todas formas la cobertura es caprichosa, y hay días que apenas se pierde en todo el día, y otros días ocurre justo lo contrario. Cuando recibimos señal de que sigue viva nos ponemos eufóricos.

En cuanto a la batería, como os ha dicho Jantoni una batería tradicional de coche no os valdrá. No soportan descargas profundas y entregan los amperios de forma rápida (al arrancar). Es justo lo contrario que aquí necesitamos. Las de ciclo profundo son las adecuadas. Entregan la energía lentamente y se descargan de la misma forma. Tienen un bajo porcentaje de autodescarga (2% mensual) y soportan descargas muy profundas volviendo a recuperarse. De todas formas, aunque algunas aguantan 200 ciclos o más de descargas profundas, mientras menos se descarguen más vida tienen. Es el elemento más costoso junto con la placa, pero no excesivo. La de 35 Ah que tenemos sale por unos 80 euros. Pensad que es una inversión para 2 años como mínimo. El problema es el peso, 10 kg. Más grande sería excesivamente pesada y pensamos que con esta vamos bien de energía. He calculado unos 4-5 días sin que cargara absolutamente nada, algo difícil que suceda.

Con el controlador de carga, elemento fundamental en la instalación, y muy barato, logramos que la carga de la batería sea óptima. El nuestro es digital y nos indica el consumo de todo el sistema (unos 150 MAh si la Raspberry no trabaja). Comienza a cargar en cuanto sale el sol y sigue cargando hasta que la batería tiene 14,2v, momento en que corta la carga. También corta la corriente en caso de que la batería baje de 11,8 v y vuelve a conectar el sistema cuando llega a 12,2 v. Esto es programable.

Aún no hemos tenido problema de energía, pero si el sistema se viniera abajo en días con mucha nieve por imposibilidad de carga de la placa, una vez que volviera a alcanzar la carga mínima todo entra de nuevo en funcionamiento.

Además tenemos un programador de corriente de 12 v que corta la corriente al sistema diariamente y la vuelve a dar. Es un sistema necesario por si el sistema se cuelga, aunque esto es mucho más difícil que en sistemas basados en Windows y weather display.

Es cierto que la placa es un poco grande. Son 120 w, y 1,35 m de alta. De placa vamos sobrados por ahora, pero los días acortan y habrá que ver su comportamiento.

He hecho mis cálculos y he reducido la placa a una de 50w y una batería de 18 Ah. En verano seguro que irá bien, pero en invierno la cosa cambia. Puede quedarse sin energía si se nubla muchos días. Pero vamos a probar y a ver qué pasa.

Evidentemente esto solo es posible si se usa la Raspberry Pi. Si no, olvidaos.

Aunque hay miniordenadores fanless de muy bajo consumo, consumen bastante más que la Pi. Hablamos de 3,5 w frente a 12 w, casi 4 veces más.

Lo mejor es que no es un precio prohibitivo, sino muy asequible. Comparadlo con lo que cuesta el kit solar de Davis y lo entenderéis.
« Última modificación: 15 de Octubre del 2015, 23:05:46 pm por frankmd »

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Re:Proyecto de Estación Solar
« Respuesta #9 en: 15 de Octubre del 2015, 23:21:11 pm »
Muy instructivo Paco.

En realidad para transmitir unos pocos bytes, posiblemente lo mejor es usar GPRS, aunque desconozco si estos módem se pueden programar pasta que usen,  preferentemente GPRS.

Eso facilita mucho la mejora de la cobertura,  aunque no en todos los casos. Pero al ser de un rango de frecuencias más estrecho las antenas deben estar más optimizada que antenas qye valen para todo
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Re:Proyecto de Estación Solar
« Respuesta #10 en: 15 de Octubre del 2015, 23:37:53 pm »
Efectivamente Jantoni

Ahora mismo solo transmitimos la plantilla a meteoclimatic (por cierto, aún no sabemos cómo arreglar los extremos de  presión que provocan el rechazo de la plantilla, Gcares está en ello pero no controla aún la base SQL).

Si mejoramos la cobertura habilitaremos la subida a Wunderground y Awekas. Con la nueva antena, que recorre toda la banda, desde GPRS hasta 4G, debemos mejorar. Aunque son pocos bites hay veces que la gráfica de temperatura se nos queda cortada. La antena es una Superbat 16dBi 698-960/1710-2690MHZ 4G. Buscadla en Google y os saldrá la tienda que la vende. No quiero poner publicidad gratuita.

Supongo que este modem se podrá programar para GPRS. En el e220 que teníamos sí era posible, aunque quizá es mejor dejarle todas las opciones abiertas, para que coja lo que le llegue.


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Re:Proyecto de Estación Solar
« Respuesta #11 en: 16 de Octubre del 2015, 07:51:46 am »
No siempre.  Si funciona como los móviles,  estos,  cuando los pones en modo automático siempre intentan fijar la señal 3G

En mi casa,  muchos días tengo que quitar el 3G en el móvil del trabajo,  pilla un poco desenal pero insuficiente para datos o voz.  En GPRS prefecto.  Pero el móvil no pasa a gprs ni de guasa de forma automática.

Es una posibilidad más
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Re:Proyecto de Estación Solar
« Respuesta #12 en: 16 de Octubre del 2015, 10:07:16 am »
Lo miramos y ya te cuento

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Re:Proyecto de Estación Solar
« Respuesta #13 en: 22 de Octubre del 2015, 12:57:07 pm »
Efectivamente Jantoni. Los modem USB intentan fijar siempre la mejor señal, o sea 3G, y en caso que no la reciban captan la señal 2G/GPRS/Edge. Quizá en estos casos de limitada cobertura lo ideal sería forzar a coger la señál GPRS, que es mejor y que permite el envío de pequeños paquetes de datos, como es nuestro caso. La insistencia en coger la señal 3G  provoca que finalmente no mantenga la conexión y falle el envío de datos.

Con el Huawei e220 recuerdo que se podía forzar a coger solo 3G o solo GPRS. En este modem K3565z supongo que también será posible. La cuestión es que según Gcaresc para realizar esta acción es preciso cambiar el programa de conexión remota con Raspberry que ahora mismo usamos (Putty) y que nos va realmente bien, y no nos queremos arriesgar.

Otra opción es comprar exclusivamente una antena 2G, pero yo no la he encontrado.

Optamos por el momento por esperar a probar la nueva antena y ya veremos qué pasa.

Además parece que llevamos unos días con mejor cobertura y estamos disfrutando de los datos de la estación, ya por fin todos correctos y corregidos los extremos que provocaban el rechazo de la plantilla.

Hoy el viento ha vuelto a estropear una buena inversión térmica, pero ya vendrán noches mejores.
« Última modificación: 22 de Octubre del 2015, 13:06:05 pm por frankmd »

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Re:Proyecto de Estación Solar
« Respuesta #14 en: 23 de Octubre del 2015, 21:38:25 pm »
Llevo 5 años emitiendo con un modem usb, he tenido de todos, Vodafone, Movistar, Yoigo, Ono, . .. algunos duraron más y otros menos, cuestiones de tarifas y otros temas fueron influyendo, pero lo más determinante siempre fue la capacidad de configuración del software.

En este momento, llevo casi 3 años con un pincho GOCLOVER el cual puedes programar para que utilice la red que mejor cobertura tengas, desde GPRS a 4G.

Ahora mismo tengo la estación desactivada por falta de tiempo, pero os aseguro que mientras ha estado operativa con este pincho, y una tarjeta de ONO  los fallos han sido mínimos, nada que ver con los de "marca" los cuales me dieron verdaderos quebraderos de cabeza.

También os digo que desde que ONO ha pasado a manos de vodafone no va igual de fino que antes.
                         
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