Solar-Router

Mehr Fotos: siehe unten.

Zielsetzung

Ziel war es, einen vom Stromnetz unabhängigen Freifunk-Router zu bauen, der idealer Weise ununterbrochen laufen kann. Er sollte bei jedem Wetter draußen einsetzbar und kompakt sein. Wechselbare Antennen sollen bei Bedarf die Umrüstung auf Richtfunk-Antennen ermöglichen.

Um den Nachbau zu erleichtern und um einfach an Ersatzteile zu kommen, sollten gängige Einzelteile verwendet werden.

Die angestrebte Baugröße und das verfügbare Budget erlaubten eine Ausstattung, die bei den meisten Wetterbedingungen einen durchgehenden Betrieb ermöglicht. 100% Verfügbarkeit kann nicht garantiert werden.

Die Kosten von ca. 315,- Euro können vorallem durch die Wahl einer Bleibatterie, eines günstigeren Spannungsreglers und ggf. eines günstigeren Solarladereglers auf mindestens die Hälfte verringert werden.

Eigenschaften

• stromnetz-unabhängig und mobil
• läuft ca. 3,5 Tage ohne Solarzelle/Nachladung
• läd auch bei (nicht zu starker) Bewölkung
• kompakt: 21cm x 14cm x 12cm (ohne Solarzelle)
• leicht: 2kg (ohne Solarzelle)
• regensicher (was noch zu beweisen wäre )
• wechselbare Antennen
• gängige Bauteile

WLAN-Router

Der TP-LINK TL-WR841ND verbraucht nur ca. 1 bis 2W und hat zwei abnehmbare Antennen. Gemessen habe ich im Mittel 1,2W (95mA an 12,6V). Er besteht im Inneren aus nur einer Platine und kann daher auch gut ohne Gehäuse betrieben werden. Das spart jede Menge Platz. Zudem ist er leicht zu bekommen und günstig.

Dank seines Schalt-Spannungsreglers kann er direkt an 12V angeschlossen werden.

Akku

Es wurde ein Lithium-Eisen-Phosphat-Akku (LiFePo) gewählt, da er im Vergleich zu Blei-Akkus eine höhere Energiedichte, eine längere Lebensdauer und ein geringeres Gewicht aufweist. Dieser Energiespeicher ist die weitaus teuerste Komponente dieses Solarrouters.

Es gibt günstige Bleiakkus gleicher Baugröße (12V/7Ah, 30 - 40 Euro). Realistisch darf man hier nur mit 4 - 5Ah Speicherkapazität und einer kürzeren Lebensdauer (1 bis 2 Jahre bei Dauereinsatz) rechnen.

Solarmodul

Das Solarmodul wurde schnell und günstig über das Internet bestellt. Keine Auswahl nach Funktion, Qualität oder sonstwas getroffen Halt… doch, die 50W sind natürlich wichtig. Damit ist der Akku in einem einzigen Sonnentag bis an den Rand voll und trotzdem werden die bei diesem Akku maximal erlaubten 5A Ladestrom nie erreicht/überschritten.

Die Leistung dieses Moduls ermöglicht das Nachladen auch bei Bewölkung. Hier ein paar gemessene Richtwerte von einem wechselhaften Tag im April:

Modulaursichtung 60 Grad Neigung, Richtung Süden, zwischen 11:00h und 14:00h

• klarer Himmel 2,6A
• Schleierwolken vor der Sonne 0,8A
• bedeckt mit Mix aus hellen und dunklen Wolken 0,5A
• bedeckt mit dunklen Wolken 0,2A

Solar-Laderegler

Der Steca Solsum 6.6F verbraucht selbst nur ca. 4mA, ist weit verbreitet und günstig. Auch er besteht aus nur einer Platine. Das Gehäuse ist also nur Zierde/Berührungsschutz.

Kosten

Um die 315,- Euro. Siehe auch Teileliste.

Mit einem klassischen Blei-Akku gleicher Baugröße wird es ca. 150,- Euro günstiger. Die Ausdauer ohne Energiezufuhr sinkt dann von ca. 3,5 auf ca. 2 Tage.

Teileliste

• Router: TP-LINK TL-WR841ND, 22,- Euro
• Solarzelle: Sunline MAP 50 C, 12V/50W, 50,- Euro
• Solarladeregler: Steca Solsum 6.6F, 26,- Euro
• Akku: Vision LFP1210, 12V/10Ah, 180,- Euro
• Spannungsregler: Conrad W78-9V0, 12V/9V/1A, 14,- Euro (braucht man nicht)
• Flachsicherungshalter, 1,- Euro
• Flachsicherung 10A
• 2x KFZ-Flachstecker
• 4qmm-Litze zur Verdrahtung
• Gehäuse Lock&Lock HPL818, 1,9l, 7,- Euro
• Stecker zur Solarzelle
• Kabel zur Solarzelle: 4qmm

Links zu anderen Solar-Router-Projekten

• Bollerwagen-Solar-Router: http://wiki.freifunk.net/Solar_powered_router
• Anregungen und Entwürfe: http://wiki.freifunk.net/Solar-Router
• http://wiki.solarnode.de/index.php/Main_Page
• http://blog.michiwend.com/2013/11/24/solarfunk-autarker-freifunk-router/

Fotos

Achtung! Nicht ohne günstiges, großes Datenpaket ausprobieren! Siehe unten.

In der Schachtel ist ja noch Platz Da bietet es sich an, dem stromnetz-unabhängigen Router noch einen mobilen Internetzugang zu spendieren.

Verbaut habe ich einen vom Gehäuse befreiten TP-Link TL-MR3020 mit einem Huawei E169-Stick.

Die neueste Firmware des MR3020 erlaubt wieder das Deaktivieren des WLANs!

Das dem MR3020 beiliegende „Flachband-Ethernetkabel“ kann man am Stecker so zurecht schnitzen, dass es problemlos in den WAN-Port und unter den Deckel passt. Direkt in das Stromversorgungs-USB-Kabel habe ich einen 5V-Schalt-Spannungsregler gelötet (links im Bild unter Schrumpfschlauch). So kann das andere Ende direkt an die Last-Klemmen des Solar-Ladereglers angeschlossen werden.

Ein kurzes USB-Verlängerungskabel erlaubt das Verlegen des 3G-Sticks auf die gegenüber liegende Seite.

Der Verbrauch des Solarrouters erhöht sich bei Betrieb mit dem mobilen Internetzugang von ca. 1,2W auf 2,6W.

Zusätzliche Einmal-Kosten: um 100,- Euro (3G-Router, 3G-Stick, SIM-Karte, USB-Verlängerungskabel, Festspannungsregler, Kleinteile). Laufende Kosten: je nach Anbieter nicht zu knapp Richtwert: 3GB/Monat inkl. VoIP-Möglichkeit ca. 15,- Euro.

Dieser Aufbau ist empfangstechnisch wie energietechnisch sicher nicht optimal. Als erste Studie taugt er aber allemal.

Erfahrungen aus dem realen „Offgrid-Betrieb“ schreibe ich hier nieder, sobald ich welche gemacht habe…

Erfahrungen

… Jetzt habe ich die ersten Erfahrungen gemacht:

Mir ist mein Uplink-Knoten wegen einem defekten Netzteil spät nachts ausgefallen. Da kein Ersatznetzteil direkt verfügbar war, habe ich als „Notfall“-Versorgung den 3G-Solarrouter angeschaltet. Kurze Zeit später waren alle Knoten wieder online inkl. eines brauchbaren Internetzugangs. Technisch geht es also

Am Morgen danach kam die große Überraschung: Die Routersoftware (?) scheint ca. alle vier bis fünf Minuten 4MB zu übertragen! Je 24 Stunden kommen da 1,2 bis 1,5GB zusammen. Da ist auch ein fettes Datenpaket schnell weg ohne dass die Clients daran beteiligt sind. Ich recherchiere das noch genauer aber nach meinem jetzigen Stand ist die 3G-Nutzung als Uplink nur für stundenweise Nutzung vertretbar. Schade, wenn es so wäre!

… Ja, es ist so. Das eingesetzte B.a.t.m.a.n.-Protokoll tauscht in einem Meshnetz mit vielen Knoten einiges an Daten aus. Gut zu wissen!

howto solar outdoor