Σκοπός του έργου

Στόχος της κατασκευής είναι η εφαρμογή τεχνολογιών του Διαδικτύου των Πραγμάτων (ΙοΤ) για την παρακολούθηση της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από τον ήλιο και της κατανάλωσής της. Μέσα από την καταγραφή και οπτικοποίηση των δεδομένων παραγωγής και κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας  αναμένεται η καλλιέργεια συνήθειών και πρακτικών φιλικότερων προς το περιβάλλον με στόχο την αποδοτική διαχείριση και εξοικονόμηση ηλεκτρικής ενέργειας.

Το έργο μας εντάσσεται στην κατηγορία της «Πράσινης Παραγωγής Ενέργειας» και της «Εξοικονόμησης Ενέργειας.

Πιο συγκεκριμένα, κατασκευάσαμε διάταξη στην οποία παράγεται ηλεκτρική ενέργεια από φωτοβολταϊκό πάνελ και αποθηκεύεται σε μπαταρία. Στη διάταξη υπάρχει υποδοχή USB ώστε  ο μικροελεγκτής Arduino UNO να τροφοδοτείται από την ενέργεια που παράγεται από τον ήλιο, καθιστώντας το σύστημα αυτόνομο από την πλευρά της ενέργειας. Ως συσκευές-ενεργοποιητές που καταναλώνουν ηλεκτρική ενέργεια έχουμε συνδέσει ταινία led 12V και ανεμιστήρα fan 12V. Η λειτουργία της διάταξης παρακολουθείται από αισθητήρες ρεύματος ώστε να καταγράφονται και να οπτικοποιούνται  τα δεδομένα παραγωγής και κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας, προσομοιώνοντας με τον τρόπο αυτό τη λειτουργία ενός έξυπνου μετρητή. Χρησιμοποιήσαμε τον μικροελεγκτή Arduino Uno Wifi REV2, ο οποίος έχει τη δυνατότητα να συνδέεται σε δίκτυο wifi, ώστε να επικοινωνεί με τον MQTT broker για την αποστολή και λήψη δεδομένων. Ο MQTT broker  είναι εγκατεστημένος σε Raspberry pi 4B.

Γενικότερα, η εξοικείωση με τη λειτουργία των έξυπνων συσκευών για τον έλεγχο και τη μείωση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας, αναμένεται να συμβάλει στην αλλαγή ενεργειακών συμπεριφορών των μαθητών του σχολείου.

Τεχνικά χαρακτηριστικά – περιγραφή

Βασικό στοιχείο της διάταξης αποτελεί το φωτοβολταϊκό πάνελ το οποίο φορτίζει την μπαταρία μόλυβδου με την υποστήριξη ενός ελεγκτή ηλιακής φόρτισης.

 

Η καταγραφή της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από το φωτοβολταϊκό πάνελ, αλλά και η κατανάλωση της ηλεκτρικής ενέργειας από τη λάμπα (ταινία led) και τον ανεμιστήρα πραγματοποιείται με χρήση αισθητήρων  Voltage Sensor Module και Current Sensor Module. Τα κυκλώματα των αισθητήρων συνδέονται με τον μικροελεγκτή Arduino Uno Wifi REV2. Οι τιμές εμφανίζονται σε πραγματικό χρόνο σε Display Character LCD.

Ως εξυπηρετητής για την αποθήκευση, επεξεργασία και οπτικοποίηση των δεδομένων θα χρησιμοποιηθεί ένα Raspberry Pi 4B. Η σύνδεση και μεταφορά δεδομένων μεταξύ του Arduino και του Raspberry Pi γίνεται γίνεται μέσω του δικτύου Wifi του σχολείου.

Οι γλώσσες προγραμματισμού που έχουν επιλεγεί είναι το Arduino IDE και η Python.

Για την διαχείριση των ΙοΤ συσκευών και την αποθήκευση και οπτικοποίηση των δεδομένων χρησιμοποιήσαμε το λογισμικό NodeRed.

Κάντε κλικ στην εικόνα για να παρακολουθήσετε το σχετικό βίντεο