Éteindre un MacBook hors réseau

J'ai travaillé jusqu'au nord du Nigeria en tant que technologue (ingénierie des infrastructures et des réseaux), où la fiabilité de l'alimentation électrique est toujours un problème. En effet, la fiabilité de l'énergie est un problème endémique à de nombreuses nations moins développées dans le monde. Plus près de chez nous, de nombreuses personnes cherchent à s'isoler du réseau pour échapper à la routine, tout en restant connectées au reste du monde.

Puisque l'alimentation d'un Mac (ma solution peut être utilisée pour alimenter n'importe quel appareil à courant alternatif) semble être d'une utilité plus large pour un plus grand nombre de personnes, j'ai pensé que je partagerais ma documentation sur les considérations de conception et la connectivité physique pour éviter à d'autres de faire la même chose très complexe - problème. De nombreuses photos annotées sont incluses à la fin du post pour détailler visuellement la connectivité physique entre les composants.

1. APERÇU DU SYSTÈME : Je vais expliquer le système de manière conceptuelle en (2) parties :
   1. COLLECTION : Panneaux solaires envoie Courant continu (DC) à une batterie de 12v (également DC) via une " Contrôleur solaire "qui régule le transfert du CC des panneaux à la batterie à ~12v. Sans un contrôleur de charge solaire, les panneaux solaires peuvent créer une condition de surtension en envoyant jusqu'à 20v+ à une batterie de 12v.
   2. DISTRIBUTION : De l'autre côté de la batterie, un " Onduleur de courant alternatif "est connectée, ce qui permet de convertir la batterie Courant continu (DC) à Courant alternatif (CA) lorsque les appareils connectés de l'utilisateur final consomment du courant.
   3. ÉQUILIBRE DU POUVOIR : Le site COLLECTION du système devrait idéalement remplacer ce qui est tiré de la batterie du côté de l'alimentation. DISTRIBUTION côté. Si l'on en retire plus qu'on n'en remplace, la batterie commencera à se vider. Profondeur de la décharge (" DoD ) et l'onduleur auquel vos appareils sont connectés se coupera.
2. LE CHOIX DES COMPOSANTS DU SYSTÈME : Considérations clés :
   1. PANNEAUX SOLAIRES : Ils convertissent la lumière du soleil en courant continu qui est envoyé vers une batterie 12v (également en courant continu) pour le stockage. La puissance nominale d'un panneau solaire est la somme de tous les panneaux configurés en réseau : par exemple, mes panneaux solaires de 200 watts sont en fait un réseau de (4) panneaux solaires de 50 watts.
      1. EFFICACITÉ DES PANNEAUX SOLAIRES Vous verrez un chiffre tel que "19,8" dans les spécifications du fabricant. Ainsi, pour mes panneaux de 200 watts, cela correspondrait à une conversion de 1000 watts/m2. Dans des conditions d'essai idéales . La Terre tourne et la durée et l'intensité de l'ensoleillement peuvent varier en fonction des saisons et de la géographie. "200 watts", c'est nominal ; efficace La puissance sera un peu plus faible.
      2. PUISSANCE APPROPRIÉE : Calculez vos besoins en électricité FIRST et ALORS achetez des panneaux solaires qui permettront de recharger la batterie au moins au même niveau que les appareils qui la consomment. Vous ne pouvez savoir de quels panneaux vous avez besoin qu'après avoir déterminé les appareils que vous voulez alimenter avec le système d'énergie solaire, par exemple, un MacBook 2018 de 96 watts et une imprimante de X watts.
      3. POIDS : Mes panneaux de 200 watts pèsent 5,15 KGs. Si j'avais acheté le modèle 150 watts- (3)x50watt- j'aurais pu réduire leur poids de 25%. Veillez à ce que la puissance des panneaux soit aussi proche que possible de vos besoins réels en électricité afin de ne pas réduire le poids de vos bagages.
      4. DIMENSIONS PHYSIQUES : Vérifiez les mesures de longueur et de largeur de tous les panneaux (entièrement pliés) AVANT d'acheter pour vous assurer qu'ils tiendront dans votre valise !
   2. CONTRÔLEUR DE CHARGE SOLAIRE : Ce dispositif se place entre vos panneaux solaires et la batterie qui stocke la sortie CC du panneau. Le contrôleur régule le flux d'électricité des panneaux vers la batterie en s'assurant que les panneaux n'envoient pas 20v à une batterie de 12v.
      1. (2) Types : "PWM" vs "MPPT" : Réf : https://www.solar4rvs.com.au/buying/buyer-guides/choosing-the-right-solar-charge-controller-regulat/
         1. PWM ("PULSE MODULATION WIDTH") :
         2. MPPT ("Maximum Power Point Tracking") :
      2. REDONDANCE : Si le contrôleur échoue, vous êtes hors jeu. Ils ne sont pas chers et très légers, donc seulement un inconvénient à ne pas en garder un de rechange.
      3. COMPATIBILITÉ DES BATTERIES : S'assurer que la batterie à connecter au contrôleur solaire est compatible avec la batterie. Ne connectez PAS le contrôleur à une batterie quelconque sans vérifier la compatibilité, ou vous pourriez endommager le contrôleur. Le manuel d'utilisation du contrôleur aurait dû contient des détails sur la compatibilité des piles, en fournissant les codes des types de piles qui fonctionnent avec lui. Les batteries seront abordées dans le §3 "BATTERIE 12v"(seulement b00-b03 ). Utilisez la liste ci-dessous pour interpréter les codes spécifiés dans le manuel du contrôleur si nécessaire :
         1. b00 : Batterie au lithium
         2. b01 : Batterie scellée
         3. b02 : Batterie au gel
         4. b03 : Inondation
         5. b04 : Fer Lithium 4 brins
         6. b05 : Fer Lithium 5 Brins
         7. b06 : Lithium Ion 3 brins
         8. b07 : Lithium Ion 4 brins
   3. BATTERIE : La batterie de 12 V reçoit le courant continu fourni par les panneaux solaires (par l'intermédiaire de l'interrupteur). Contrôleur de charge solaire ) et fournit également un onduleur qui lui est connecté et qui convertit le courant continu de la batterie en courant alternatif pour les appareils de l'utilisateur final ; votre MacBook. Vous avez besoin d'un "vocabulaire" de la batterie lorsque vous recherchez sur Google une batterie appropriée, sinon vous ne saurez pas quoi chercher, ou vous ne serez pas en mesure d'interpréter les résultats.
      1. COMPATIBILITÉ AVEC LE CONTRÔLEUR SOLAIRE : Lisez le manuel d'utilisation de votre contrôleur pour déterminer la batterie à utiliser. L'utilisation d'une batterie qui ne l'est PAS peut potentiellement endommager le contrôleur !
      2. CAPACITÉ DES BATTERIES (Ah) : La capacité d'une batterie est décrite en termes de "Ah" ("Ampère-heure"), c'est-à-dire une batterie de 100 Ah. théoriquement peut alimenter un appareil de 1 ampère pendant 100 heures, ou un appareil de 10 ampères pendant 10 heures. Cependant, il s'agit d'une nominal et MUST être multiplié par le " Profondeur de la décharge " pour déterminer pratique la capacité de la batterie.
      3. " PROFONDEUR DE DÉCHARGE " (" DoD ") : Les grandes batteries 12v sont pas conçues pour être entièrement vidées comme les piles d'une lampe de poche. DoD est le *USABLE de la capacité d'une batterie Ah c'est-à-dire qu'une batterie de 100 Ah avec un DoD 50 signifie qu'à toutes fins utiles, votre onduleur est connecté à un réseau de distribution d'électricité. 50Ah batterie. Oubliez l'autre 50Ah, vous ne pouvez pas l'utiliser...
      4. TYPES DE BATTERIES :
         1. DÉMARRAGE, ÉCLAIRAGE, ALLUMAGE "SLI". : Batteries conçues pour démarrer une voiture et alimenter ses feux. "Batteries "STI PAS souhaitable pour une utilisation avec les systèmes d'énergie solaire. Faible profondeur des cycles de décharge - environ ~10%. Pas très approprié pour les systèmes d'énergie solaire.
         2. CYCLE PROFOND : Batterie idéale pour les systèmes d'énergie solaire. Cycle profond Les batteries sont conçues pour avoir une plus grande DoD sur une période prolongée - généralement autour de 50% - puis démarrage qui peuvent avoir un DoD aussi élevé que 70%. Consultez Amazon et Google pour trouver des "12v Deep Cycle Batteries" et vous verrez que de nombreux magasins les vendent dans les catégories suivantes :
            1. BATTERIE AU PLOMB : Bien que le "CALCIUM" soit un type de batterie "ACIDE DE PLOMB", on le trouve dans " SLI "(cranking) et doivent être évités. Il est probablement préférable d'utiliser un convertisseur alimenté par l'allume-cigare pour alimenter vos appareils à partir de la batterie du véhicule de location. (2) Types de batteries au plomb-acide :
               1. INONDATION : Lorsque le terme "INONDÉ" apparaît dans le manuel d'utilisation d'un régulateur solaire, il s'agit d'une "inondation". humide " Batterie plomb-acide trouvée dans les voitures. Être " inondé ", non souhaitable pour les environnements de chaleur et de froid extrêmes. Identifié par les deux ouvertures pour ajouter de l'eau et une " bousculade "bruit lorsqu'il est déplacé. Ils sont moins chers à l'achat et ont une excellente durée de vie comparative, mais nécessitent un entretien. À moins que vous ne soyez prêt à prendre la peine de les entretenir, évitez les piles à eau.
               2. PLOMB ACIDE RÉGULÉ PAR VANNE (" VRLA ") : Contrairement aux batteries "Flooded" qui JE NE PEUX PAS Les batteries VRLA sont dites "scellées" parce qu'il faut y ajouter de l'eau. Les batteries VRLA sont dites "scellées" parce qu'elles ne nécessitent pas ou peu d'entretien. Elles sont plus chères que les batteries "Flooded". (2) Types :
                  1. Matelas de verre absorbé (" AGA ")
                  2. GEL
            2. BATTERIE AU LITHIUM-ION : Plus chères que les batteries LEAD ACID et ont une durée de vie de 3 ans seulement. quelle que soit l'utilisation .
      5. DIMENSIONNEMENT DES BATTERIES : Mettons tout ça ensemble. Votre objectif est de vous assurer que la batterie reste à niveau - en y mettant une quantité égale à ce que les appareils connectés à l'onduleur en tirent. Vous voulez éviter - ou retarder - autant que possible plus de consommation que de recharge car si vous descendez au maximum de la DoD, l'onduleur va (espérons-le) commencer à biper et s'éteindre. Idéalement, dimensionnez la batterie un peu plus que ce dont vous avez besoin, sauf si vous pouvez garantir que demain ne sera pas un jour nuageux. Comme la batterie est évaluée en Ah, et nos panneaux et notre onduleur en watts, nous devons convertir les wattheures (" Wh ") pour les panneaux et les appareils puisant dans la batterie par l'intermédiaire de l'onduleur en Ah . En utilisant un exemple de panneaux solaires de 200 watts chargeant la batterie et (2) x 96 watts MacBook Pros (2018) puisant dans cette batterie pendant une période de 1 heure : Panneaux solaires : 200 watts x 1 heure = 200 Wh. MacBook : 192 Watts x 1 heure = 170 Wh. Prochain convertisseur Wh en Ah : Panneaux solaires : 200 Wh / 12,7 volts = 15,74 Ah (Puissance Collection ). MacBook : 192 Wh / 12,7 volts = 15,12 Ah (Puissance Distribué ) ( https://convert-formula.com/ah-wh ). Si vous aviez une batterie de 75 Ah démarrage avec un DoD de 10%, c'est seulement 7.5 Ah disponible pour les deux MacBooks. Et ce n'est pas tout ! Il y a environ ~10% de perte lorsque l'onduleur convertit le DC de la batterie en AC pour les MacBooks ! J'espère que cela souligne l'importance de l'utilisation de l'énergie solaire. Cycle profond batteries.
      6. APPROVISIONNEMENT EN BATTERIE À L'ÉTRANGER : Identifier les sources qui vendent/louent CYCLE PROFOND les types de piles compatibles avec votre régulateur solaire AVANT de partir en voyage, ou vous risquez de passer un ou plusieurs jours à chercher des piles adaptées ou d'échouer complètement. Aux États-Unis ou en Europe, recherchez une batterie à décharge profonde. devrait Mais plus votre destination est éloignée, plus il sera difficile de trouver une batterie pour votre système d'alimentation solaire dans le pays.
   4. INVERSEUR : Convertit le courant continu (DC) de la batterie en courant alternatif (AC) lorsqu'il est utilisé par des appareils connectés à l'onduleur.
      1. TYPES :
         1. ONDE SINUSOÏDALE PURE : Meilleure sortie de forme d'onde de tension, fonctionne avec tous les appareils
         2. ONDE SINUSOÏDALE MODIFIÉE : Une alternative moins chère que Pure Sign Wave mais CAN (pas garanti ) introduisent des interférences dans les équipements audio, les moniteurs et les téléviseurs. Il n'est pas recommandé pour les appareils ayant besoin d'une alimentation de démarrage à forte surtension. L'onde sinusoïdale modifiée peut également ne pas fonctionner avec les outils électriques et/ou les chargeurs de batterie pour les outils sans fil. Enfin, j'ai lu que de nombreuses personnes utilisent des onduleurs à onde sinusoïdale modifiée pour alimenter des ordinateurs sans problème ; YMMV
      2. PUISSANCE APPROPRIÉE (2) éléments à prendre en compte lors du choix d'un wattage.
         1. PUISSANCE DE SORTIE CONTINUE EN C.A. DE L'ONDULEUR : Si l'onduleur est de "1000" watts et que la puissance continue est de 1000 watts, théoriquement, vous devriez être en mesure d'alimenter 10 appareils de 1000 watts (en supposant que la batterie et les panneaux solaires puissent le supporter !). Cependant, j'ai acheté un onduleur de 500 watts Onduleur à onde sinusoïdale modifiée (il n'était pas cher) pour lire dans le manuel d'utilisation la *continu n'était que de 400 watts, soit 20 % de moins que ce qui était annoncé. Faites vos devoirs pour éviter les surprises. Déterminez d'abord vos besoins en watts pour les appareils que vous allez y connecter.
         2. PUISSANCE DE SURTENSION DE L'ONDULEUR : Vérifiez que la puissance en watts de l'onduleur que vous envisagez d'acheter peut répondre à la demande d'alimentation de pointe afin d'accommoder les appareils qui sont gourmands au démarrage.
         3. CALCUL : Ajoutez la puissance des appareils que vous souhaitez alimenter avec l'onduleur ; c'est une simple addition. Par exemple, (4) x 96 watts MacBook Pros 2018 et (1) x 85 watts MacBook Pro (2014) égalent 469 watts. Mon onduleur à onde sinusoïdale modifiée de "500" watts serait insuffisant pour ces besoins Je recommanderais d'utiliser un onduleur à onde sinusoïdale pure plutôt qu'un onduleur à onde sinusoïdale modifiée et d'augmenter la puissance en watts par rapport à vos besoins.
      3. TAUX D'EFFICACITÉ : Pourcentage de l'entrée CC qui est converti en sortie CA par l'onduleur. Par exemple, un rendement de 90% implique une perte de 10% de la conversion. Ainsi, sur le COLLECTION du système, vous devez prendre en compte cette perte dans vos calculs de dimensionnement des panneaux solaires et de la batterie.
      4. Dimensionnement des câbles de l'onduleur : Bien que les câbles soient fournis avec un onduleur, si vous devez en acheter de plus longs, assurez-vous d'acheter le calibre correct pour la puissance de votre onduleur : Recommandations générales : (Taille de l'onduleur/jauge du câble) 1000 Watts/#4, 1500 Watts/#2, 2000 Watts/#1/0, 2500 Watts/#1/0, 3000 Watts/#3/0
3. INSTRUCTIONS D'INSTALLATION : Connectivité physique
   1. PRÉPARATIONS :
      1. Panneaux solaires : Fermé (plié)
      2. Onduleur : Commuté sur la position "Off".
      3. NE JAMAIS LAISSER LIVE FILS ÉLECTRIQUES TOUCH !!!!!
   2. CONNEXION :
      1. Connectez-vous à CONTRÔLEUR DE CHARGE SOLAIRE à BATTERIE FIRST
         1. NEGATIF FIRST
         2. Positif en dernier lieu
      2. Connectez-vous à CONTRÔLEUR DE CHARGE SOLAIRE à PANNEAUX SOLAIRES
      3. Connectez-vous à INVERSEUR à BATTERIE
   3. DISCONNECTION :
      1. Déconnexion INVERSEUR des BATTERIES
         1. POSITIF FIRST
         2. Négatif Dernier
      2. Déconnexion PANNEAUX SOLAIRES de CONTRÔLEUR DE CHARGE SOLAIRE
      3. Déconnexion CONTRÔLEUR DE CHARGE SOLAIRE de BATTERIE DERNIER !

Les connexions devraient se présenter comme suit :

Cela peut sembler beaucoup, mais croyez-moi : c'est un sujet énorme et condenser tous les détails clés dans ce document a demandé un effort considérable. J'espère que cela aidera d'autres personnes qui essaient de travailler hors réseau en tapant joyeusement sur leur MacBook (ou Min-Macs, iMacs, etc....). Je posterai sous peu le lien qui accompagne ce post et qui me montre en train de charger mon MacBook 2014 de 85 watts à l'aide de panneaux solaires. La vidéo est terminée, il ne reste plus qu'à la rendre et à la télécharger sur YouTube, mais la connectivité est faible pour le moment.

UPDATE :

De retour du désert d'Oman, j'ai trouvé un câble d'extension de 5 mètres qui permet de placer la batterie et l'onduleur à l'ombre, loin des panneaux solaires. J'ai eu le temps de documenter par l'image une configuration plus idéale.

Pour éviter toute ambiguïté ou confusion, tout est expressément étiqueté.

La tige et le câble de mise à la terre de l'onduleur m'ont coûté la modique somme de 6,50 £ :

Si vous avez encore besoin de précisions, j'ai également créé une vidéo d'accompagnement la mise en œuvre de ma solution d'énergie solaire portable à Oman, qui devrait répondre à toutes les questions sur la façon de configurer un système d'énergie solaire portable