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solarfunk – autarker Freifunk-Router

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tl;dr

Nehme Routerinnenleben, Akku und Ladeelektronik, baue alles in ein wasserdichtes Gehäuse, schließe Solarpanel an und fertig ist ein autarker, mit Solarstrom betriebener Freifunk-Router.

Warum?

Z. B. als Übergangslösung für nicht abgedeckte Bereiche im Freifunknetz, als längerfristige Installation für Standorte ohne Stromanschluss oder für div. Aktionen im Sommer (beim Baden am See, auf einem Infostand in der Stadt, …). Nicht zuletzt aber wollte ich das Konzept eines autarken Routers (das nicht von mir kommt) aufgreifen, weiterentwickeln und dokumentieren. Daher folgen hier jetzt alle Details zu den Komponenten und zum Aufbau, erste Ergebnisse und ein paar Gedanken zur Weiterentwicklung.

Die Komponenten

Komponente Details Preis Bemerkung
Router (board) TP-Link TL-WR842ND 19,00€ Gebraucht bei Amazon Warehouse deals. Auch die Antennen des Routers werden momentan verwendet.
Solarpanel Tievol Solar / TF-40-36M, monokristallin, 40Wp 40,00€ Gibt´s bei eBay. Bei der Frage, wie das Panel zu dimensionieren ist, hat mir der Rechner des PVGIS sehr weiter geholfen. Danach ist es rechnerisch im Winter immer noch zu klein aber ein größeres wollte ich nicht anschaffen. Eher werde ich ein sparsameres Board und/oder einen weiteren Akku verbauen. Mehr unter Zahlen
Akku Kung Long WP10-12, Blei-Vlies 12V, 10Ah 25,75€ Gekauft bei Reichelt
Laderegler IVT 200013 Solar-Laderegler 12/24V 4A mit Tiefentladeschutz 22,45€ Am günstigsten bei Amazon. Soll später ersetzt werden durch Ladeelektronik mit Anbindung an die serielle Schnittstelle des Routers, um Spannung und Strom messen und auswerten zu können. Felicitus hat hier dankeswerter Weise schon etwas entworfen
Gehäuse UK DryBox 609 50€ Man glaubt es kaum, aber das mit dem Gehäuse war fast die schwierigste Aufgabe des ganzen Projekts. Ich habe fast alle großen Elektronikversandhäuser durchgesucht, tagelang. Entweder waren die Gehäuse von Bopla, Fibox und wie sie alle heißen viel zu teuer oder passten nicht. Dieses hier habe ich dann ganz wo anders gefunden. Beim Taucherzubehör :). Auch noch sehr teuer aber dafür passt es perfekt, muss nicht zugeschraubt werden und hat einen Tragegurt.
Sonstiges Steckverbinder SP13 von Weipu, Schutzklasse IP68. Kabel, Klemmen, Hülsen, … ~10€ Den Steckverbinder gibt´s günstig bei Conrad: Buchse, Deckel und Stecker

Bilder

Zahlen

Der aktuell eingesetzte Router zieht bei 12V Versorgungsspannung 212mA ohne Last und Traffic. Wenn drei Clients im WLAN ordentlich Traffic erzeugen, dazu die CPU auf 100% läuft, sind es bis zu 330mA. Das ergibt eine Leistung von 2,64 – 3,96W und damit ein Energieverbrauch von 63,36 – 88,56Wh/Tag, wobei sicher noch mehr möglich ist bei entsprechend stärkerer Belastung. Mit einem geschätzten Schnittwert von 70Wh/Tag habe ich den Rechner vom PVGIS (Stand-alone PV) gefüttert:

Bei beiden Varianten: 40Wp Solarpanel, Himmelsrichtung 0° (Süden), Standort Augsburg, 12V Akku, 70Wh/Tag Verbrauch.

  • Neigung 15°, optimal für die Sommermonate, Akku 10Ah. Rechnerisch lässt sich das Sytem also nahezu unterbrechungsfrei von April bis August einsetzen. Mit etwas Glück beim Wetter außerdem noch im März, September und Oktober.

  • Neigung etwas steiler bei 30°, das ist besser im Frühjahr und Herbst. Im Winter erreicht man noch bessere Werte mit um die 60° geneigtem Panel, Akkukapazität verdoppelt auf 20Ah.

Erstes Fazit und Ausblick

Mit dem aktuell eingesetzen Routerboard lässt sich solarfunk über längere Zeit nur im Sommer einsetzen. Nichtsdestotrotz bringt das Solarpanel auch im Winter immerhin eine Verlängerung der Laufzeit. So erreichte ich im November eine Laufzeit von 60h bei durchgehend bewölktem Himmel. Rechnerisch hat das Panel also ein Plus von 20h gebracht. Auch wenn sich mit einer Verdopplung der Akkukapazität die erzeugte Energie des Panels noch besser nutzen lässt und damit im Frühjahr und Herbst ein sinnvoller Betrieb noch möglich wäre, komme ich um ein sparsameres Routerboard nicht herum.
Und dann fehlt leider noch eine Möglichkeit, Akku und Panel per Software zu überwachen. Eine Schaltung, die das tut, an den Router angeschlossen werden kann und gleichzeitig noch den Laderegler enthält, hat felicitus schon angefangen. Wenn ich weiter gekommen bin, folgen Updates!

Dank

Ich konnte viel von ähnlichen Projekten abschauen. Danke vor allem an felicitus mit seinem solarwind-Projekt und André mit dem Router im Bollerwagen. Und nicht zu vergessen, das OpenLab Augsburg, wo ich Platz, Werkzeug, nette Menschen, Mate, etc… dafür hatte.

3 Kommentare An der Unterhaltung teilnehmen

  1. Hi!
    Ich habe mal vor Jahren das gleiche Vorhaben. M. E. gib es für eine Ganzjahreslösung nur die Kombination Solar & Wind.
    Als günstiges Windrad habe ich mir das von Alu-Windrad rausgesucht: http://www.alu-windrad.de.
    Vielleicht lässt sich Dein Projekt dadurch erweitern.

    Gruß
    -Christian-

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  2. Hey! Danke für diese Zusammenfassung, bin im Geiste schon eine weile dran ein ähnliches Projekt auszubrüten… was das sparsame Board angeht: mesh potatoe. .. braucht wohl um die 2-3watt bei einem breiten Eingangsspannungsbereich, wodurch das teil für die Anwendung ideal scheint…
    Grüße
    tom

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  3. Pingback: WLAN ohne Stromkabel: Freifunk für die Insel › freifunk.net

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