Alimentation PV hors réseau pour un concentrateur d’O2 ou une machine CPAP

Avec l’avènement de nouvelles variantes du coronavirus à l’esprit et d’autres maladies qui seront présentes lors d’un effondrement lorsqu’aucun médecin ne pourra être trouvé, nous pourrions être confrontés aux soins à long terme de nos proches. La production d’oxygène et/ou l’exploitation d’un Pression positive continue des voies aériennes (CPAP) pourrait être nécessaire. Ce qui suit est ma tentative de « notes au dos d’une enveloppe » – un point de départ qui va vers une solution. J’offre simplement au lecteur mon estimation de ce qu’il faudrait pour y parvenir. C’est le le minimum Exigences de production et de stockage d’énergie photovoltaïque que je recommanderais pour le fonctionnement de chacune de ces machines de sauvetage.

Avis de non-responsabilité et réserves : Je n’ai aucune relation avec aucune des sociétés mentionnées. Je ne suis pas un professionnel de la santé ni un ingénieur électricien, mais comme la plupart des préparateurs, je m’efforce de faire de mon mieux et d’offrir cette estimation éclairée aux autres comme point de départ de leurs propres recherches. Il s’agit uniquement d’une étude de faisabilité pour ceux qui l’installeraient eux-mêmes.

Mon estimation est basée sur mon expérience de vie hors réseau en utilisant uniquement un petit système photovoltaïque hors réseau. Les mathématiques simples ne peuvent être qu’un guide, car de nombreuses variables ne peuvent pas être prises en compte. Par conséquent, il est préférable de sur-concevoir pour compenser une conception électriquement inefficace et les pertes cachées au sein d’un système. Je ne recommande pas un onduleur, ni ne calcule la perte de puissance due à l’utilisation d’un onduleur. Il est de loin préférable d’utiliser un appareil DC qui utilise directement 12 VDC, s’il peut être trouvé.

Si l’on ne trouve pas d’appareil 12VDC approprié, l’achat d’un onduleur coûteux et de qualité est nécessaire. Les onduleurs bon marché ne sont pas recommandés car leur fiabilité est discutable et la puissance sale qu’ils produisent peut endommager l’appareil. Si l’utilisation d’un onduleur est requise, ajoutez environ 20 % à la puissance recommandée du générateur photovoltaïque et à la capacité de stockage de la batterie, et au moins 2 000 $ au coût global. Cette estimation est basée sur un concentrateur d’oxygène sur le marché qui nécessite le moins d’énergie et qui peut fonctionner directement avec une alimentation 12 VDC, si cela est trouvé. C’est le système le plus efficace, le plus petit, le moins cher et le plus fiable pour l’argent.

Voici un lien vers un article utile qui détaille la consommation électrique de plusieurs modèles de concentrateurs d’oxygène.

Dans l’ensemble, il est moins coûteux d’acheter un appareil plus efficace qui nécessite le moins d’énergie pour fonctionner, plutôt que d’acheter l’équipement nécessaire pour générer plus d’énergie. La plupart des patients n’ont besoin que de 2 litres par minute, ce qui signifie qu’une machine utilisera moins d’énergie que si elle fonctionnait à son débit maximum de 5 litres si elle est conçue pour le faire. Cependant, certaines machines peuvent ne pas produire un maximum de 5 litres et, par conséquent, leur consommation électrique peut être inférieure. Déterminez le niveau d’oxygène requis, puis achetez une unité qui utilise moins d’énergie. Réduire la demande sur un parc de batteries coûte moins cher que d’acheter un parc de batteries plus grand et plus de panneaux. Je base mon estimation sur une consommation de 120 watts (soit : 10 ampères à 12 VDC), pour un fonctionnement 24h/24 et 7j/7.

Pour trois ans de fonctionnement continu (la limite est due au type de batterie utilisé, batteries plomb-acide inondées et une décharge de 50 pour cent par jour), le système photovoltaïque requis, au minimum, doit être d’environ 1 600 watts. Plus c’est toujours, plus c’est mieux… Le parc de batteries ne doit pas être inférieur à 1 AH par watt, ou au moins 1 600 AH si des batteries plomb-acide inondées sont utilisées. Ce système pourrait produire suffisamment d’énergie pendant environ trois ans. Il s’agit de la durée de vie habituelle des batteries lorsqu’elles sont déchargées quotidiennement à 50 pour cent de leur capacité.

Les panneaux photovoltaïques (PV) monocristallins extérieurs dureront des décennies. Doubler la taille du banc de batteries augmenterait considérablement la durée de vie du banc de batteries, car la profondeur de décharge serait réduite. Je prévois de limiter la profondeur de décharge de mon groupe de batteries à pas plus de 10 %. Cela me donnera la durée de vie de la batterie la plus longue possible, jusqu’à 8 ans à l’extrême, mais plus probablement au moins 6 ans. Si vous utilisez uniquement un CPAP, le minimum que je peux recommander est d’environ 500 watts et deux batteries de voiturette de golf 6 VDC 210 ampères-heure. Ce serait bien mieux d’avoir quatre batterie de voiturette de golf et obtenez cinq à six ans d’utilisation ensemble au lieu de seulement trois ans. Les sources d’énergie générées seront nécessaires pendant les mois d’hiver si vous ne vivez pas dans les États les plus au sud. Il y aura sans aucun doute d’autres demandes électriques, alors dimensionnez votre système de manière appropriée.

On peut baisser le prix des panneaux en les achetant à la palette. Sans compter les frais de transport, les grands panneaux reliés au réseau peuvent coûter aussi peu que 60 cents le watt. Cependant, un contrôleur de charge MPPT plus coûteux nécessaire pour ce type de panneau augmentera le coût du système. Si vous utilisez un contrôleur de charge de type PWM, des longueurs prolongées de fil de gros calibre augmenteront le coût des composants. J’ai choisi le système le plus fiable possible et j’ai acheté des panneaux de 100 watts de marque Renogy au coût de 100 $ chacun, frais de port et de manutention inclus. J’ai utilisé un câblage de pompe de puits mis au rebut de calibre 6 pour contenir le coût d’un système de 800 watts. Le bon Dieu a fourni gratuitement 4 500 pieds de câble en cuivre usagé, et exactement quand j’en avais besoin ! Vraiment génial.

J’utiliserais également le type de batterie le plus fiable et le moins cher, à savoir les batteries à décharge profonde au plomb-acide. Ce sont également les types de batteries les moins chers. Cependant, il peut encore y avoir une pénurie de ces batteries sur le marché. Les batteries marines ne sont pas des batteries à décharge profonde si leur puissance est exprimée en CCA (Cold Cranking Amps). Les batteries marines sont en fait un hybride ou un compromis et certaines sont meilleures que d’autres. Je ne les utiliserais qu’en dernier recours. Mon estimation approximative des composants de ce système DYI pourrait être de 5 000 $ pour un système de 1 600 watts et d’environ 1 500 $ pour un système de 500 watts. Un onduleur n’est pas inclus dans cette estimation approximative des coûts. L’utilisation de batteries au lithium ou AGM entraînerait un coût beaucoup plus élevé.

Je recommande l’utilisation des contrôleurs de charge Morningstar. Un contrôleur de charge à moindre coût pour un système de 500 watts destiné à un CPAP pourrait être le Morningstar Sun Saver Duo (25 ampères). Il s’agit d’un contrôleur de charge de type PWM, et il peut charger deux jeux de batteries indépendamment l’un de l’autre. C’est un énorme avantage. Pour un système de 1600 watts, je recommanderais deux contrôleurs de charge Morningstar TS60. Ce sont parmi les RF les plus silencieux, les plus économiques et les plus fiables de l’industrie, avec une durée de vie de 15 ans.

Les TS45 et TS60 sont également de type PWM pouvant gérer des systèmes jusqu’à 48 volts, et pourraient également être utilisés pour gérer l’énergie d’une éolienne, ou d’un micro-barrage hydroélectrique, que je prévois personnellement d’installer un jour. Les contrôleurs de charge MPPT ont leurs problèmes et peuvent être bruyants en RF. Peut-être que les RF sont suffisamment bruyantes pour que l’emplacement de quelqu’un puisse être DF. Certains contrôleurs de charge MPPT peuvent être si bruyants en RF que le fonctionnement d’un émetteur-récepteur peut être problématique.

Oui, les contrôleurs de charge MPPT sont populaires, et ils permettent l’utilisation d’un câblage moins coûteux et offrent jusqu’à 20 à 30 % d’augmentation de puissance de sortie, mais ils ne sont pas aussi fiables que les contrôleurs de charge Morningstar que j’ai mentionnés. Si 25 % supplémentaires sont nécessaires, le coût par watt est désormais si bas qu’il est moins coûteux d’acheter simplement un autre panneau ou deux que de passer à un coûteux contrôleur de charge MPPT. Je dois également ajouter qu’à 12 VDC, le système est beaucoup plus facile à installer, à utiliser et à entretenir pour le propriétaire. Et même si un contrôleur de charge MPPT pouvait se justifier, je préférerais payer un peu plus pour le simplicité et fiabilité. Si je prévois un voyage sur la lune, alors j’aimerais revenir.