Billet
Pendant le camp CHATONS 2022 j'ai présenté un atelier intitulé "Un chaton nomade et autonome en énergie".
Plus tard dans la soirée, au cours d'une discussion avec røzlav qui nous parlait du projet de chaton d'attac, le chattac, le nom de charavane a émergé.
Je reproduis ci-dessous les notes prises par les participant de l'atelier :
Atelier Camp CHATONS 2022 : "Un chaton nomade et autonome en énergie"
Animateur : 12B - électronicien de formation, code dans son activité
Hackerspace nomade Le Distrilab
Itinérance pour 1 an ou deux
Objectif : poser du serveur web dans des endroits privés d'Internet ou avec une connection très limitée et potentiellement privé de source d'électricité.
2 chantiers :
Autonomie en énergie
Hébergement de services sur connexion 4G
Présentation du prototype d'expérimentation / démonstration en cours de construction :
Système modulaire
3 panneaux solaires (PS)
PS #1 : 28w crête : maximum (neuf, pas trop chaud, ciel dégagé, panneau bien orienté), suffisant pour petite batterie, chargeur de téléphone. Un Raspbery Pi, maybe.
PS #3 : 200W crête - 191W observé sur une journée ensoleillée
Petit rappel d'unités en éléctricité
Analogie avec la baignoire, qu'on renpli avec un robinet
Puissance (en W) = débit du robinet
Quantité d'énergie (en W.h) = quantité d'eau dans la baignoire
Composition de l'installation
1. un panneau solaire :
débranché, fournit de la tension, mais pas d'intensité = 0W
branché en court circuit , intensité max, mais tension nulle = 0W aussi
entre les deux il y a un point de fonctionement optimal où la puissance fournie par le paneau solaire est maximale. Mais ce point dépends de plusieurs paramètres : le panneau solaire, la température, l'ensoleillement, l'age du capitaine, ...
2. contrôleur de charge : 1er type sort le max de puissance (MPPT - maximum power point tracking : cherchent le point maximum - haut de la cloche, pour trouver le meilleur ratio tension / intensité pour avoir la puissance maximum, cherche le point par tests et mesures successives) Protège aussi la batterie (plomb, lithium-ion, lithium-fer-phosphate, etc), le MPPT s'adapte en fonction de la batterie. Il est plus cher que le PWM mais répond aux normes européennes.
ou deuxième type de controleur : PWM (pulse width modulation) - Low cost. S'assurent de ne pas surcharger la batterie mais ne fait pas fonctionner le panneau à sont point optimal).
3. Batterie(s)
Li-Fe-Po moins sensible à la combustion spontanée, pas un bon choix pour un projet de mobilité
Li-Fe-Po : 768wh => 9.5kg, Li-Fe-Po conserve 80% de sa capacité après 2.500 cycles de charge/décharge
Li-Ion : 1000 wh, 350-400g - 80% de capacité après ~800 cycles
plomb : le moins cher, le plus gros poids rapporté à la capacité Sur application mobile : poids et encombrement critère le plus important (donc Li-Ion)
Sur un système stationnaire, la batterie au plomb est un bon compromis en fonction de l'usage
batteries Li-Ion, et Le-Fe-Po, supportent bien la décharge / charge profonde ou partielle
batteries plomb : Moins chères. Perte plus rapide de capacité en général (batteries de démarrage - très fort courant pendant un temps court, supportent mal décharge profonde. Batteries plomb dites de traction suportent décharge profonde- mais il est recommandé de ne pas dépasser plus de 50% de décharge pour une durée de vie optimale
Sinon : batteries d'onduleur (au plomb, 12V, décharge profonde)
Une vidéo intéressante sur les differents types de batteries au plomb : https://www.youtube.com/watch?v=ryqKYLWlubE
4. Fusible sur batterie : 25A
5. Convertisseur de tension continu-continu
La batterie 12V (en réalité, 12.8V, varie entre 10 et 14,4V)
Certains appareils ont des tolérances beaucoup plus faibles
Convertisseurs tension batterie en 12 V stable
Convertisseurs en 15V, 5V pour l'USB, USB C poxer delivery jusqu'à 20V), chargeurs d'ordinateurs plutôt 20V
6. Onduleur
Transforme courant continu en alternatif
Pas complètement silencieux. Moins bonne efficacité (perte d'energie) que convertisseur courant continu.
7. Prise de terre
8. Panneau électrique avec différentiel
9. Modem routeur 4G : 0.2 13,5 ~ 2.5w
10. Odroid M1 + SSD nvme 1To, 8GB de RAM (avec Yunohost, NextCloud, etc.)
Conso. : odroid M1 : 4w (avec le SSD nvme)
Poids :
batterie : 9.5kg le flycase complèt avec tous les équipement sauf le panneau solaire : il faut que 12b le pèse.
panneau solaire 200W valise : 9.5kg
recherche d'un groupe de personnes intéressées pour échanger là-dessus
réseau de personnes intéressées par le sujet
GoTronic : composants et convertisseurs
boîtiers et allume cigare (avec fusible de protection)
disponibilité
autant que possible
Idéalement, 3 systèmes numériques alimentés par la station électrique photo-voltaïque :
1. Un micro-contrôleurs (très faible consomation électrique) qui fonctionnerait tout le temps, pour piloter l'allumage ou l'arrêt du système et collecter des données de capteurs (voire héberger un mini site web de monitoring) fonctionnement sans WiFi et sans routeur 4G quand la batterie est trop déchargée (eventuellement utilisation de LoRa, protocole de communication sans fil très basse consommation électrique, lent mais longue portée)
2. Un modèle de nano-serveur type odroid M1 de chez HardKernel ou Quartz64 de chez Pine64 (CPU ARM, 8 Go RAM, 1 To SSD) qui fonctionnerait tant que la batterie est suffisamment chargée et qui ferait tourner YunoHost pour héberger localement des services numériques.
3. Un petit serveur x86 plus puissant (32 Go RAM, 1x SSD nvme 1 To, 2x SSD SATA 2 To) qui ne serait allumé que quand il est utilisé (pour faire des sauvegardes ou lancer des VM / LXC utilisés ponctuellement pour faire du dev ou pour héberger des services trop gourmands en ressources, que ce qu'on peut faire fonctionner sur le petit système ARM mais qui n'en ont pas besoin en permanence) autres usages : web-radio, outil pédagogique (sensibilisation à la nature physique du numérique)
camps de réfugié·es / migrant·es autres sources d'énergie : éolienne, voire hydraulique, voire vélos (50 à 100W par cycliste, sur la durée, sur festival par exemple - 4 personnes remplacent le panneau solaire 200W)
autre initiative : CLIC (pour Contenus et Logiciels pour des Internet Conviviaux)
YunoHost préinstallé durée de fonctionnement dans les périodes plus difficiles (jours courts, hiver)
budget de 10W de consomation Avec une batterie de 768wh ca fait 76,8 heures, soit un peu plus de trois jours de fonctionnement sans recharge.
manque la donnée : dimension de panneaux solaires nécessaire pour pouvoir recharger la batterie en hiver (alternances de 2/3 jours sans soleil puis 1 journée partiellement ensoleillée) (le panneau actuel de 200 W permet largement de recharger la batterie en moins d'une journée d'été bien ensoleillée. Mais il sera insuffisant en hiver)
5% de rendement l'hiver. Exempl : sur panneau photovoltaïque 100W, en hiver avec un ciel couvert, production d'a peine 10 à 20W.h par jour (500 à 600 W.h pour une journée d'été ensoleillée)
Perte de 10% de rendement l'été (chaleur),
) (donnée a confirmer/préciser avec le prototype l'hiver prochain)
éolienne : petite produit 20w - autres problèmes : hauteur (et droit), entretien, poids
lentilles de fresnel l'hiver ou miroirs pour concentrer la lumière sur un panneau solaire l'hiver
batterie : 611€
panneau solaire : 375 €
2x 5m câbles 6mm2 + connecteurs MC4 : 19 €
panneaux solaires : 20-30 ans (film de protection en verre ou matériau synthétique qui jaunit ou se dégrade), cellules solaires très durable
batteries au plomb (se recycle très bien, se réemploie potentiellement) beaucoup plus économiques voire batteries usagées
usage d'un smartphone à la place de l'odroid pour réduire la consommation électrique
consommation similaire odroid VS smartphone. quel intérêt d'utiliser un smartphone?
récup de cellules Li-Ion (10wh, 3Ah) + carte USB (par exemple diymore.cc mais se trouve partout), (autonomie de 4h avec 2 batteries, 8h avec 4)
bootloader rPi non-libre
possibilité d'utiliser un SSD nvme et un SSD ou HDD SATA avec l'odroid
projet flou (idéalement : tout le hackerspace)
beaucoup de photos, idéalement de la vidéo (vlog)
yeswiki avec fiche pour chaque étape
rendre accessible les données de l'extérieur
solution classique : VPN - mais requiert donc une partie pas mobile
