Information about setting up a Solar Powered Amateur Radio Station

Soon  after  having  written  this  article,  I  was  informed  that  deep  cycle  batteries  can  be  discharged  regularly  by  about  50%  or  more...  Wikipedia  indicates  that  this  is  the  best  lifespan  versus  cost  ratio  for  most  deep  cycle  batteries...  So,  I  telephoned  the  company  again  from  which  the  battery  was  purchased  and  was  told  that  they  recommend  that  this  lead  acid  battery  shown  in  this  article  should  be  discharged  by  about  20%  to  maximize  the  life  span  of  the  battery...  It  would  pay  to  check  the  recommendations  for  your  particular  battery...

Updated. Feb. 22nd. 2021.

 

 

  
                 

 
                 

    

There's  an  interest  nowadays  in  alternative  forms  of  power  but  the  most  popular  for  Amateur  Radio  Operators  would  have  to  be  Solar  Power... 

Although  I  don't  know  much  about  solar  systems,  I  can  share  with  you  what  I  do  know...

There  are  basically  3  components  to  a  Solar  Installation...  The  Battery,  the  Solar  Panel  and  the  Controller  to  regulate  the  current  and  voltage  sent  to  the  battery  from  the  solar  panel...

The  sizes  of  these  depend  on  the  amount  of  current  you  need  to  draw  from  the  battery  and  the  duration...  Once  you  work  out  these  2  requirements,  you're  able  to  figure  out  the  capacities  of  the  3  components...  In  my  case  for  example,  I  operate  CW  on  HF  so  the  current  draw  on  the  battery  would  be  about  20  Amps...  By  the  way,  for  a  100  watt  radio,  using  Ohm's  Law,  you  would  expect  the  current  drawn  using  a  12  volt  supply  to  be  about  8  amps  or  so  ( 100W  =  12V  x  8.3A  )  but  because  most  modern  solid  state  radios  are  only  about  50  or  60%  efficient  on  CW  and  a  little  more  efficient  on  SSB,  the  current  drawn  is  nearly  double  that...  That's  why  most  100  watt  radios  which  have  13.8  volt  dc  power  supplies  are  rated  at  around  about  20  amps  or  more... 

To  illustrate, let's  say  the  transmitter  was  run  key  down  drawing  20  amps  for  1  hour.  This  means  that  the  battery  has  used  20  Amp Hours  in  that  period  (20A x 1H)...  Batteries  are  rated  in  terms  of  their  voltage  and  the  number  of  Amp  Hours  they  can  supply...  However,  batteries  used  with  solar  panels  need  to  be  of  the  ' Deep  Cycle '  type...  They  should  only  be  discharged  up  to  about  20%  of  their  capacity  to  extend  their  lifespan...  If,  for  example,  you  have  a  100  Amp  Hour  battery,  it  shouldn't  be  discharged  by  more  than  20%.  ie  20  Amp  Hours  so  that  80  Amp  Hours  of  the  battery's  capacity  should  still  be  available...

2007 - CW using a Yaesu FT-1000MP Field. 

 

 

The  battery  shown  in  these  images  has  a  rating  of  670  Amp  Hours...  20%  of  that  is  approximately  130  Amp  Hours...  So,  if  the  transmitter  was  to  run  for  6  and  a  half  hours  at  20  Amps,  the  battery  would  be  down  to  the  allowable  ' discharge  level '...  There  are  many  different  types  of  batteries  available  nowadays  but  I  bought  a  'wet'  lead  acid  type  made  by  Exide  in  the  USA  because  it's  a  proven  and  reliable  type  of  battery,  old  technology...  It  consists  of  2  volt  cells  in  series  to  form  6  volt  batteries,  2  of  which  make  up  the  12  volt  supply...  A  battery  this  size  can  power  a  small  house  but  you  would  need  a  number  of  panels  to  recharge  the  battery  quickly  due  to  the  regular  current  drain  by  house  hold  appliances  etc...  The  expected  life  span  is  10  years  or  more  if  looked  after  properly...  ie.  not  run  down  too  far  and  also  topped  up  with  distilled  water...  (This  battery  is  still  in  use  after  11  years  -  March 2020)...

 

 

BPSK31 using an Icom IC-7600.

 

The  voltage  at  the  battery  fluctuates  depending  on  its  charging  cycle...  It  may  swing  from  12  volts  or  so  of  a  night  to  about  14.5  volts  or  so  in  the  daytime...  I  have  3  different  radios  that  I've  used  with  this  battery  and  the  voltage  swing  doesn't  seem  to  affect  them...  The  amount  of  current  coming  from  the  solar  panel  is  dependent  on  the  size  of  the  panel,  it's  direction  towards  the  Sun  and  the  availability  of  sunshine...  Since  we're  not  at  the  Radio  QTH  all  the  time  and  drawing  current,  the  battery  doesn't  need  to  be  charged  quickly  on  a  regular  basis...  One  80  watt  panel  is  sufficient  for  my  needs  ie.  to  keep  the  battery  charged...  The  direction  that  the  panel  faces  is  important  to  maximise  the  exposure  to  the  Sun...  Also,  the  angle  to  the  horizon  should  be  optimized  to  ensure  that  the  Sun  hits  the  panel  as  near  as  perpendicular  as  possible  throughout  the  year,  especially  in  the  winter...  High  tech  panel  installations  track  the  Sun...  When  mounting  solar  panels  (usually  framed  in  Aluminium)  on  sections  of  dissimilar  metal,  insulators  should  be  used  to  prevent  corrosion  at  the  point  of  contact.  I  used  sections  of  black  plastic  irrigation  pipe  with  a  hole  drilled  through  the  sides  of  it...  The  plastic  pipe  is  compressed  when  the  nuts  are  tightened...Stainless  steel  nuts,  bolts  and  spring  washers  are  also  recommended...

 

 

 

 

The  ' Charge  Controller '  or  ' Regulator '  sends  the  right  amount  of  current  and  voltage  from  the  panel  to  the  battery... It's  job  is  to  ensure  that  the  battery  is  not  overcharged,  thereby  extending  the  life  of  the  battery...  The  panel  shown,  can  deliver  in  the  order  of  20  volts  or  so  depending  on  the  availability  of  sunshine.  The  controller  regulates  the  voltage  down  to  a  charging  voltage  of  around  13.8  to  14.4  volts  for  'boost'  charging  and  about 13.5  volts  for  'float'  charging...   These  are  approximate  values...  When  there  is  a  large  current  drain  from  the  battery,  the  regulator  will  allow  maximum  regulated  current  to  flow  into  the  battery  from  the  solar  panel...  When  it  is  fully  charged,  little  current  is  sent  to  the  battery... With  the  polycrystalline  panel  shown,  a  maximum  current  of  nearly  5  Amps  can  be  produced  with  a  cloudless  sky...  The  maximum  Amp  Hours  this  panel  can  manage  at  this  QTH  seems  to  be  about  35  AH  or  so  a  day...  When  buying  the  battery  and  panel,  the  sales  people  will  sell  you  the  appropriate  controller  as  well...  A  solar  controller  like  this  one,  with  an  LCD  screen,  is  able  to  tell  you  a  lot  of  information...  eg.  the  voltage  at  the  battery  terminals  at  present,  the  amount  of  current  going  into  the  battery  at  the  moment,  the  number  of  Amp  Hours  already  gone  into  the  battery  so  far  today,  the  total  Amp  Hours  sent  to  the  battery  each  day  etc...  To  reduce  the  risk  of  sparking  when  connecting  the  panel  to  the  controller,  I  have  either  done  it  of  a  night  time  or  thrown  a  thick  blanket  over  the  panel  during  daylight...

 

 

 

  The  other  consideration  is  the  wires  connecting  components...  To  reduce  voltage  drop,  ensure  that  you  use  heavy  gauge  wires  and  also  use  fuses  in  the  main  lines...  Ask  the  sales  people  questions,  they  want  your  business...  By  the  way,  it  pays  to  clean  your  solar  panels  regularly.  Rainwater  does  not  do  the  job  very  well  as  a  film  of  grime  builds  up  on  solar  panels  over  time...

Many  deep  cycle  batteries  can  last  a  long  time  depending  on  usage.  If  you  do  not  demand  too  much  current  from  them,  the  life  expectancy  of  some  can  be  ten  years  or  more...  The  battery  shown  in  this  article,  as  mentioned,  has  been  in  use  for  about  nine  years  now...  Although  deep  cycle  batteries  are  not  cheap,  once  you  have  a  solar  system  up  and  running,  there  are  no  ongoing  power  bills...

I  hope  this  is  helpful  in  building  your  own  Solar  Powered  Amateur  Radio  Station.

 

 

 

 

 

Rob, VK5SW's Original Solar Shack. March. 2011.

 8 minutes.

 

Rob, VK5SW's Remote Radio System. HD Video. Jan. 2021.

 34 minutes.