Drône Photovoltaïque !

[invite7e954b3f]

Bonjour à tous,

Avec un ami on désire équiper un drône type Quad-Flyer GAUI d'un panneau photovoltaïque.
(http://www.flashrc.com/gaui/5943-330..._scorpion.html)


Je suis bloqué pour le moment pour savoir si mon installation va pouvoir (au moins) ralonger le temps de vol du drône.
Je vais disposer de maximum 27 cellules de 62,5mm de côté, en polycristallin.
Le format 62,5 vient des cellules 125mm que nous fabriquons qui sont découpé au laser en 4. Je suis obligé de prendre ce format là car c'est le seul qui peut rentrer sur le drône.

Mes calculs jusqu'à maintenant (en vracs) sont les suivants:

Surface de l'ensemble des cellules:
0,625m x 0,625m x 27 cellules = 0.1133m² = 1133cm²

Nos cellules ont un rendement d'environ 16%, on obtient sur les cellules 125:
4,5A sur une surface de 157,5cm² pour un ensolleilement de 1000W/m² . Ce qui donne 4,5A/157,5cm² = 0.029A/cm² soit 2.85A/m².

Donc, 1133cm² x 0.029A/cm² = 32.857A

La batterie de Quad-Flyer: 14,8V - 3300mAh - 25C
Alors 3,3A pour 1h, on aura 0,66A pour 12min (temps de vol)
Ce qui donne 0,66A x 14,8V = 9.768W pour 14,8V x 3,3Ah = 48,84W max.

En fouillant sur le net je trouve 1220 à 1760 mWh/m²/an pour l'ensolleilement. Soit 114 W/h/m². (0.114kWh)

En utilisant ces valeurs j'obtiens:
32.857A x 14.8V = 486,28W

Et, 486,28W x 0.114 = 55.44W
Alors j'aurais: 11.09W pour 12min de vol.

Logiquement, si la batterie demande 48,84Wh, soit 9,768W pour 12min, je vais lui apporter 11,09W et donc alimenté entièrement le drône avec le photovoltaïque, non ?

Est-ce que tous mes calculs sont bon ?
Lesquels sont archi-faux ?
Si c'est faux, comment je le corrige ?
J'ai fait des tonnes de calculs dessus et je pense que je commence sérieusement à me perdre moi-même...

Merci de votre aide.
-----

[f6bes]

Bjr à toi,
Hum , bien beau de METTRE des panneaux PV sur ton drone, mais je pense qu'il ne t'échappe pas que tu AUGMENTES le poids à ...sustenter ?
Donc ça représente QUOI en poids SUPPLEMENTAIRE et quelle puissance SUPPLEMENATIRE il te faudra pour COMPENSER cela ?.
Une fois que tu auras "compenser" , tu seras EXACTEMENT dans la mmee configuration qu'AVANT la modif. Tu n'auras RIEN gagner.
Il te faudra donc compenser 'lénergie du au poids supplémentaire et AVOIR en plus de l'énergie supplémentaire pour "prolonger" ton temps de vol.
Faut donc commencer par là !!

Ca m'apporte quoi d'avoir "20 watts" supplémentaire si je dois les dépenser à compenser le poids rajouter. Autant ne rien mettre !
En core faut il que les moteurs daignent fournir l'effort supplémenatire. Ce qui n' a rien d'évident.
Donc on ne sait quelle surcharge accepte ton drone , ni le poids de ton "adjonction" A toi de calculer.
A+

[invite7e954b3f]

Oui tu as entièrement raison.

Ce type de drône est capable d'embarquer jusqu'à 500g. Rien n'est dit dans la documentation si ses 500g supplémentaires est pris en compte dans le temps de vol (oui à 80% à mon avis) ou s'il faut faire des calculs pour le savoir... Je penche quand même pour que cet embarquation soit contenue dans les 12min de vol.

Après concernant le panneau il sera inférieur à 500g. Dans mon entreprise de PV j'ai les matériaux suffisant pour le rendre très léger tout en garantissant le même rendement (plus ou moins).

[Antoane]

Bonjour et bienvenu (Alors, F6bes, on 'oublie ),

0,625m x 0,625m x 27 cellules = 0.1133m² = 1133cm²

J'ai bien peur que 62,5mm<=>6,25cm<=>0,0625m, donc au final ça ne fait que 0,1054m², soit 1054cm² (erreur de calcul, sans doute).

Nos cellules ont un rendement d'environ 16%, on obtient sur les cellules 125:
4,5A sur une surface de 157,5cm² pour un ensolleilement de 1000W/m².

1000W/m², c'est ok dans le sud de la France à midi, mais si tu est dans les Côtes du Nord... (voir par exemple ici : http://forums.futura-sciences.com/ha...-342-w-m2.html)

Ce qui donne 4,5A/157,5cm² = 0.029A/cm² soit 2.85A/m².

1m²<=>1000cm², donc 0,029A/cm² <=> 290A/m².

Donc, 1133cm² x 0.029A/cm² = 32.857A
La batterie de Quad-Flyer: 14,8V - 3300mAh - 25C
Alors 3,3A pour 1h, on aura 0,66A pour 12min (temps de vol)

Non : 3300mAh, c'est un temps multiplié par un courant, donc 3,3A pendant 1h, ou 19,8A pendant 12minutes.

Ce qui donne 0,66A x 14,8V = 9.768W pour 14,8V x 3,3Ah = 48,84W max.

problème d'unité : A*V=W, A*V*h=3600 J.
Donc : puissance du système : 19,8*14,8=~300W
En fait, on ne va pas décharger entièrement la batterie, histoire de ne pas la tuer trop rapidement, donc c'est probablement un peu sur-estimé.

En fouillant sur le net je trouve 1220 à 1760 mWh/m²/an pour l’ensoleillement. Soit 114 W/h/m². (0.114kWh)

En utilisant ces valeurs j'obtiens:
32.857A x 14.8V = 486,28W

Là ça cloche : se serait la puissance fournie par le panneau solaire si... il sortait les 33A sous 14,8V

Et, 486,28W x 0.114 = 55.44W
Alors j'aurais: 11.09W pour 12min de vol.

Je vois pas d'où vient le 0,114.

Sachant qu'ici, tu ne prend pas en compte le fait qu'il va falloir une petite électronique entre le panneau et le circuit volant, son rendement ne sera pas de 1 (0,6 sans problème, 0,7 : ça devrait le faire sans devoir vraiment se fatiguer, 0,9 si tu fait des efforts et que tu as des sous). De plus, comme F6bes le soulève, il y a le problème du poids.

Un détail : tu trimbales généralement 3 ou 4, voir 5 chiffres significatifs. Dans la mesure ou l'incertitude, principalement du 1000W/m² est grande (ici de l'ordre de 50%), c'est se fatiguer pour pas grand chose

PS :

Ce type de drône est capable d'embarquer jusqu'à 500g. Rien n'est dit dans la documentation si ses 500g supplémentaires est pris en compte dans le temps de vol (oui à 80% à mon avis) ou s'il faut faire des calculs pour le savoir... Je penche quand même pour que cet embarquation soit contenue dans les 12min de vol.

J'en doute : le but est de mettre des chiffres vendeurs, donc aussi grand que possible. Donc l'autonomie et la vitesse max sont données sans charge, et peut-être même avec le vent de dos pour la vitesse

[A voir en vidéo sur Futura]

[ftorama]

1m²<=>1000cm², donc 0,029A/cm² <=> 290A/m².

hummmm

1 m² <=> 100 dm² <=> 10000 cm²

Si déjà on bloque là-dessus, on va pas avancer

[PA5CAL]

Bonjour

Si le poids des cellules PV est inférieur à la charge maximale acceptable, ça veut simplement dire que l'appareil a encore quelques chances de pouvoir voler. Mais ça ne signifie aucunement qu'il soit rentable d'installer ces cellules.

Qu'importe si la durée de vol prend ou non en compte la charge. Ce qui est sûr, c'est que par leur présence, les cellules PV induisent une dépense supplémentaire d'énergie du fait de leur poids et des perturbations aérodynamiques qu'elles génèrent.

Ce qu'il faut savoir, c'est si la puissance supplémentaire qu'elles apportent arrive à compenser les pertes qu'elles impliquent par ailleurs.

[Antoane]

Bien reçu, Ftorama,

1m²<=>1000cm²

Au temps pour moi, lire :
1m²<=>10000cm²,
le reste est bon, j'ai bien divisé par 10^4, donc 0,029A/cm² <=> 290A/m².

[PA5CAL]

Par ailleurs, il est illusoire de faire un calcul en prenant des valeurs correspondant au cas idéal. Dans la pratique, le soleil n'est pas toujours au zénith, le ciel pas toujours clair, et les cellules PV orientées perpendiculairement aux rayons solaires.

[invite7e954b3f]

J'ai bien peur que 62,5mm<=>6,25cm<=>0,0625m, donc au final ça ne fait que 0,1054m², soit 1054cm² (erreur de calcul, sans doute).

Oui c'est vrai j'ai écrit 27 cellules alors qu'il y en a 29 =) Autant pour moi.

Non : 3300mAh, c'est un temps multiplié par un courant, donc 3,3A pendant 1h, ou 19,8A pendant 12minutes.

Là tu me perds... Comment tu fais ton calcul pour que 3,3A pendant 1h devienne 19,8A pendant 12 minutes... Moi je trouve 0,66A pendant 12 minutes, non ?

Donc : puissance du système : 19,8*14,8=~300W
En fait, on ne va pas décharger entièrement la batterie, histoire de ne pas la tuer trop rapidement, donc c'est probablement un peu sur-estimé.

Ca me parait énorme 300W pour un simple drône...

Je vois pas d'où vient le 0,114.

Il vient de ça: En fouillant sur le net je trouve 1220 à 1760 mWh/m²/an pour l’ensoleillement. Soit 114 W/h/m². (0.114kWh)
J'ai trouvé les mêmes valeurs que toi.

Sachant qu'ici, tu ne prend pas en compte le fait qu'il va falloir une petite électronique entre le panneau et le circuit volant, son rendement ne sera pas de 1 (0,6 sans problème, 0,7 : ça devrait le faire sans devoir vraiment se fatiguer, 0,9 si tu fait des efforts et que tu as des sous).

Si je comprend bien, mon panneau va me donner des watts et avec l'électronique que je vais câbler pour relier le système du drône et le panneau je vais perdre une partie des watts produit ? Je ne suis pas très familier de cette partie là...

Par ailleurs, il est illusoire de faire un calcul en prenant des valeurs correspondant au cas idéal. Dans la pratique, le soleil n'est pas toujours au zénith, le ciel pas toujours clair, et les cellules PV orientées perpendiculairement aux rayons solaires.

Oui c'est vrai. C'est pour ça que je comptais diviser par 2 le résultat obtenu afin de coller au mieux avec la réalité...

[Antoane]

Là tu me perds... Comment tu fais ton calcul pour que 3,3A pendant 1h devienne 19,8A pendant 12 minutes... Moi je trouve 0,66A pendant 12 minutes, non ?

La question c'est : pendant combien de temps je peux tirer un courant I de ma batterie avant qu'elle soit vide ?
La batterie a une capacité de 3,3A.h, soit 14,8*3,3*3600=176kJ d'énergie.
On est d'accord que si on tire 3,3A, la batterie va tenir 1h. Maintenant, si on tire le double, 6,6A, combien de temps va tenir la batterie ? Le double de temps ? moitié moins ?
Faisons le calcul : supposons que se soit le double, dans ce cas, l'énergie fournie vaudra : 6,6A*14,8V*2h*3600=703kJ. Soit plus que ce que contenait la batterie...

Autre façon de comprendre : la batterie fait 3,3 A.h, donc on multiplie le temps par le courant : c'est le produit I*t qui est constant, donc si on multiplie l'un par 2, il faut diviser d'autant l'autre.


Sachant que c'est simplifié : plus on décharge la batterie avec un fort courant, plus sa capacité est faible : Pour une 1Ah, par exemple, on pourra peut-être tirer 1mA pendant 1500h (et pas 1000), ou 1A pendant 50minutes (et pas 60), ou 10A pendant 4minutes...
C'est à étudier au cas par cas, avec les données du fabriquant.

Si je comprend bien, mon panneau va me donner des watts et avec l'électronique que je vais câbler pour relier le système du drône et le panneau je vais perdre une partie des watts produit ? Je ne suis pas très familier de cette partie là...

C'est ça, toute l'électronique aura besoin d'énergie pour fonctionner.

[invite7e954b3f]

Ok, oui merci j'ai compris. J'avais pris le calcul à l'envers... =(

[invite7e954b3f]

Après, je peux aussi prendre une autre batterie pour le drône ?
Sur les suivantes, lesquelles pourront être plus performantes que celle que j'ai prise pour mes calculs ?

11.1V/5200mAh/25C lithium batteries
11.1V/4000mAh/25C polymer lithium batteries
14.8V/3300mAh/25C polymer lithium batteries
14.8V/2250mAh/35C polymer lithium batteries
4000mAh/14.8V/25C G4 nanometer polymer lithium battery
3300mAh/11.1V/25C G4 nanometer polymer lithium battery
2600mAh/14.8V/25C G4 nanometer polymer lithium battery
2200mAh/11.1V/40C G4 nanometer polymer lithium battery
2250mAh/11.1V/35C G4 nanometer polymer lithium battery
2200mAh/11.1V/25C G4 nanometer polymer lithium battery


D'avance, merci.

[Antoane]

Il faut :
- la même tension : bon fonctionnement du montage alimenté ;
- la même technologie (lithium-ion, lithium-polymère...) : pour que les circuits de protection (anti-décharge profonde) fonctionnent ;
- une capacité à sortir des courants au moins identiques, voir plus : pour ne pas tuer la batterie. C'est le 25C qui est indiqué : C représente la capacité en A.h, et 25C le courant max que peut sortir la batterie sans dommage, soit, pour une 2000mAh : 50A ;
- et une capacité C en A.h plus grande.
Prévoir aussi un chargeur dédié : les batteries au Lithium sont fragiles...

La seule qui semblerait convenir est :
4000mAh/14.8V/25C G4 nanometer polymer lithium battery

Attention aussi au fait que certain systèmes demandent à leur batterie de s'identifier (il y a alors trois broches sur le connecteur), de manière à en prendre soin, et accessoirement à empêcher l'utilisateur d'en changer .
C'est peut-être ce que signifie : G4 nanometer., je sais pas.

[f6bes]

Bonjour et bienvenu (Alors, F6bes, on 'oublie ),

)

Bjr à toi,
Non non pas d'oubli...passer DEUX messages , je considére que ce n'est plus un " nouveau" venue...mais déjà ....un habitué !!
Bonne journée

[invite7e954b3f]

Ok ok.. Merci pour toutes vos réponses.

Passons donc maintenant au plan B du projet:
Faire une station photovoltaïque au sol.

Le but sera de pouvoir recharger une batterie (type Lipo 2200mAh, 11,1V (3S)) uniquement avec le panneau PV.

Dans quel sens je dois prendre mes calculs pour arriver à mes fins ?

Au niveau du panneau je suis bien plus libre, je peux tout à fait assembler un panneau de 30 cellules de 125 de côté (ou de 150 si besoin). Donc, pour 30 cellules 125, j'obtiens 18V (cellules en série) et 4,5A.
Soit une puissance de 81W.

Est-ce suffisant pour recharger une batterie ?
Si oui, en combien de temps ?

Je n'arrive pas à trouver ce type d'information sur le net donc, merci d'avance...

[Antoane]

Les accus LiPo sont très délicats à charger, il faut en prendre soin, sous peine d'incendie/explosion, voir ici : http://www.ni-cd.net/accusphp/theorie/lithium/index.php
Tu peux monter toi-même un chargeur, par exemple avec un de ces circuits : http://parametric.linear.com/battery...6%20%28Li%29|3 , mais si tu as un chargeur dédié, il sera plus simple de l'utiliser directement (à condition de réussir à le faire fonctionner en basse-tension.

Raisonne en termes d'énergie, c'est souvent (assez) simple :
Quantité d'énergie à mettre dans la batterie : E=3,3Ah*3600*4,2*3, en joules (car 3600s dans 1h, tension en charge des accus : 4,2V * 3accus).
Tu apportes P=81W, donc il faut E/P secondes. On ajoute 10 ou 20% d'énergie (<=> de temps) perdu dans le chargeur, et encore un peu pour les nuages.

Il faut aussi prendre en compte le fait que c'est pas parce que tes panneaux pourraient fournir 81W que le chargeur va accepter de donner autant à la batterie : la procédure de charge est... amusante ?

[invite7e954b3f]

Merci pour ta réponse si rapide =)

Ca m'aide beaucoup ce que tu me dis. Maintenant, reste à trouver combien de watts peut récupérer un chargeur !!

Je pense que pour utiliser les lipo je vais acheter un chargeur de qualité. Car comme tu l'as si bien dit les lipo demandent du soin et je n'ai pas du tout envie de perdre du temps à les changer pour X ou Y raisons.

Tu me conseils quoi comme chargeur pour l'application du drône GAUI ?