Oficina amb bateria. Sistema solar amb panells solars de commutació automàtica est / oest i turbina eòlica: 11 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:10

El projecte:

Una oficina de 200 peus quadrats ha de funcionar amb bateria. L'oficina també ha de contenir tots els controladors, bateries i components necessaris per a aquest sistema. L’energia solar i eòlica carregarà les bateries. Hi ha un petit problema de tenir només opcions de muntatge a terra oest i est per als panells solars amb una casa alineada nord / sud directament entre els panells. L’orientació de la casa provoca molta ombra als panells laterals est i oest durant tot el dia.

El banc principal de bateries del sistema (24v 100AH) supera el problema de l’ombra i es carrega amb energia solar des de la sortida fins a la posta de sol per a una nevera, un congelador i un ordinador. El banc de bateries secundàries més petit (24V 35AH) està carregat pels mateixos panells solars (a l’ombra i al màxim temps de sol) més un aerogenerador. El banc de bateries més petit és per a monitors / càmeres de sistemes de seguretat de 12 volts, televisió, llums i ventiladors.

Aquest instructable se centrarà principalment en 4 punts clau:

1. Configuració de panells solars est i oest: dues cadenes de panells que tindran nivells de voltatge diferents segons l’hora del dia i una manera de superar aquest problema. Protecció de la bateria. Utilitzar un commutador de transferència automàtic i com construir el vostre propi amb dos components simples per protegir-vos de les bateries que s’esgoten. Afegir un aerogenerador a un sistema solar en cas de llargs períodes de dies sense sol. Instal·lació de tot el sistema de control i bateries a l’interior de l’oficina. La superfície utilitzada és de 2,6 peus quadrats.

Parts:

2 bateries de 100 AH Banc de bateries principal: enganxat en sèrie fabricant 24 volt @ 100AH mitjançant una barra de bus per a totes les connexions negatives

2 bateries de 35AH Banc de bateries secundari: enganxat en sèrie fent 24 volts @ 35AH mitjançant una barra de bus per a totes les connexions negatives

Inversor de 24 volts Inversor de 2000 watts per funcionar amb 120 aparells vac

Cable de calibre 6 que va des del banc de bateries principal fins al fusible de 100 ampers i la barra negativa

Fusible de 100 amperes entre el convertidor i el banc de bateries de 24 V.

Interruptor de transferència automàtic per protegir el banc de bateries de 24v 100AH de nivells inferiors a la tensió

Controlador solar de 40 amp, 1200 watts, entrada de pv màxim de 150 volts

2n controlador solar Per al banc de bateries de 24 volts 35AH Entrada de 100 volts màx

Els panells solars 8 serien bàsicament els mateixos que en aquest sistema

Els cables amb connectors són cars però fàcils de connectar per a distàncies més curtes (10 awg)

L'extensor de 8 awg amb connectors és car, però fàcil de connectar per a distàncies més llargues (8 awg)

Connectors de panell per fabricar els vostres propis cables

Relé est / oest per canviar entre les dues cordes de panells solars

Temporitzador digital per controlar el relleu Est / Oest

Relé d'estat sòlid per fer el vostre propi interruptor de tall de bateria baixa (per a la bateria 35AH)

Dispositiu de protecció de baixa tensió per controlar el relé d'estat sòlid (protecció de la bateria de 35AH)

Convertidor de 24 a 12 volts per executar els articles de 12 volts dels principals bancs de bateries de 24 v si cal

Interruptor de ganivet DPDT x 2 per dirigir quin banc de bateries està connectat a la caixa de fusibles de 12 volts i per canviar entre el vent i el solar per al banc de bateries de 24v 35AH.

Caixa de fusibles de 12 volts per distribuir i protegir tots els dispositius de 12 volts

Filferro de connexió de calibre 10 juntament amb un altre rotllo de filferro que tenia anteriorment

Eina de premsat junt amb les orelles per crear una gran quantitat de cables de longitud personalitzada. Hauria d’haver tingut un joc diferent de tirants

Aerogenerador durant llargs períodes sense sol en una interrupció de l'energia: connectat al banc de bateries de 24v 35AH amb el segon controlador solar

Interruptor de ganivet TPDT per al sistema de trencament de turbines eòliques que utilitza 3 resistències per al trencament

2 armaris de bastidor d'àudio de fusta per als components principals de tot el sistema que mantenen la impressió del peu fins a 2,6 peus quadrats. Els feia servir des de fa molt de temps.

4 cobertes de plexiglàs per als components interns del sistema. Les havíeu utilitzat des de fa molt de temps.

Pas 1: els panells de West Side

Els primers 4 panells es van instal·lar fa uns mesos al costat oest.

Es tracta de panells Renogy de 12 volts de 100 watts. Actualment no estan disponibles, però per referència eren a Amazon.

L’hora del dia a la imatge amb el gat Charlie és cap a les 3:40 de la tarda. Els panells solars estan empaquetats a dos pols de 12 '. Aquests dos pals de 12 'es munten a la coberta, primer perforant dos forats al costat de la coberta, i després lliscant els pals als forats de la coberta. Els altres extrems dels pols de 12 'estan cargolats a dos pals més curts de 5' plantats a terra. A la part inferior dels pols de 5 'hi ha plaques metàl·liques quadrades de 8 horitzontals. És impossible que el vent surti del terra. Acabo de trobar els pols de 5' i no hi puc afegir cap enllaç.

És molt fàcil netejar els panells muntats tan baix.

Aquests panells solars es connecten al relé començant per un cable d’extensió de 30 peus de 8 awg, a més d’un cable de 30 peus de 10 awg.

Pas 2: els panells del costat est

Aquí hi ha 4 panells solars més de 12v 100watt al costat est cap a les 15:30 aproximadament. Es van instal·lar el 18/10/20.

Els panells es munten a la coberta amb un pal de muntatge de la parabòlica horitzontal i, a continuació, mitjançant l'ús de dos pals de 1,5 de 12 peus, embolcalls de corbata i alguns blocs de cendres amb peces de maó al final (vegeu les imatges).

Els cables del costat oest costen gairebé el mateix que un panell solar. Volia provar alguna cosa més barata per als cables laterals est de 50 peus. Vaig recordar aquest truc d’un vídeo de youtube sobre l’ús de cables d’extensió regulars, tallar els extrems i lligar els tres cables. Per tant, he utilitzat un cable d’extensió de 100 peus i funciona bé. La mida del cable va acabar sent d’uns 10 calibres per als dos cables de 50 peus que vaig fabricar. Amb la tensió més alta (80v) provinent dels panells, aquest cable de mida hauria de ser normal sense massa pèrdues per ara. He utilitzat aquest kit d'adaptador de 9 en 12AWG per connectar els extrems dels cables de 50 peus als panells solars amb connectors de gir.

Pas 3: els controladors i relés solars: canviar els panells laterals est i oest

Els controladors solars:

El controlador solar principal de 40 Amp Epever Aquest controlador serveix per carregar el banc de bateries de 24v 100AH. Aquest controlador té una tensió d’entrada màxima de 150 volts del panell solar. La potència màxima d'entrada del tauler és d'1.200 (ara és el límit d'aquest sistema).

El controlador solar secundari de 40 Amp Epever Aquest controlador serveix per carregar el banc de bateries de 24v 35AH. El carregador té una entrada màxima de panells solars de 100 volts (ara el límit d’aquest sistema) i una potència d’entrada màxima d’1.500. També hi ha un aerogenerador amb el controlador que ajuda a carregar aquest banc de bateries.

El relleu:

La meitat del relé DPDT (doble pol de doble tir) s’utilitza per canviar entre els 4 panells solars est i 4 oest, connectant-los al controlador principal. L’altra meitat del relé commuta els panells solars pel controlador secundari. A continuació, es defineix l'hora de canvi per a tots els dies de la setmana:

De 7:00 a 12:00 El temporitzador digital engega el relé de 80 AMP que connecta / commuta els 4 panells del costat est al controlador de càrrega principal (i al banc de bateries de 24v 100AH). Nota: el relé consumeix aproximadament 6 watts de potència del sistema durant aquestes 6 hores. Els 4 panells laterals oest també es canvien al controlador de càrrega secundari en aquest moment (carregant el banc de bateries de 24v 35AH). Hauria d’haver una bona potència de càrrega des de les 10.00 fins a les 13.00 des dels panells oest. De les 12.00 a les 7.00 hores El temporitzador digital apaga el RELAY que connecta / commuta els 4 panells del costat oest al controlador de càrrega principal. Ara el relé no consumeix energia del sistema. En aquest moment, els quatre panells est també es canvien al controlador de càrrega secundari. Hauria de ser una bona càrrega durant 2 hores més (de 13:00 a 15:00).

Consulteu la imatge del relé per obtenir informació sobre el cablejat més el diagrama del circuit principal al pas 9.

Els cables negatius de les cadenes de panells solars est i oest estan lligats entre si i van a un interruptor de tall abans de connectar-se a les entrades negatives dels controladors solars. Tenia l’interruptor de tall negatiu col·locat i el vaig afegir. Això no es reflecteix en el dibuix principal. Qualsevol tipus d’interruptor d’alt amplificador hauria de funcionar bé, però no és necessari.

Pas 4: el banc i l’inversor de bateria principal de 24 Volts 100AH

Actualment, el banc principal de bateries està format per dues bateries de 12 volts de 100AH en sèrie que formen un banc de bateries de 24 volts de 100AH. Un inversor de 24 v de 2000 watts s’utilitza per alimentar una nevera, un congelador, ordinadors o un forn de microones. Hi ha un fusible de 100 A entre l’inversor i el banc principal de bateries. Per a aquests articles de 120vca, hi ha una tira de corrent que surt del commutador de transferència automàtica.

El sistema utilitza bateries segellades i no ha de filtrar cap hidrogen gasós. Tenia un detector de CO2 i he llegit que també detectaran hidrogen gasós, així que el vaig instal·lar. Aviat s’afegirà un sistema de ventilació.

Pas 5: desar el banc principal de bateries de 24 volt 100AH de baixa tensió

El commutador de transferència automàtic 50A de 5500 watts de Spartan ronda els 115 dòlars. També seria divertit construir-ne un.

Podeu preestablir el nivell de baix voltatge de la bateria amb això per tallar automàticament tota la potència que s’utilitza de l’inversor de 2000 watts. A continuació, canvia l’alimentació dels elements d’A / C a la xarxa elèctrica, assegurant que estalviem les bateries de no funcionar més enllà del nivell de perill. No es pot notar la commutació instantània.

Aleshores, aquest dispositiu deixarà que les bateries es carreguin a un punt màxim, abans de tornar a alimentar-la. El dispositiu consumeix constantment 6 watts de potència quan es passa al mode de potència de l’inversor.

És fàcil connectar-lo. Només cal que connecteu l'inversor a l'entrada amb l'etiqueta "inversor". Connecteu els aparells que normalment s'haurien connectat al vostre inversor a la secció "sortida". Connecteu l’alimentació de la vostra casa a la secció “poder públic”. Per últim, connecteu el banc principal de bateries dels sistemes solars (després del fusible) a la secció "bateria". Els tres terrenys de climatització es connecten junts en una mini barra separada. Vegeu el diagrama del circuit principal.

Pas 6: el banc de bateries secundàries de 24v 35AH. Afegir una turbina eòlica i el commutador per a energia solar o eòlica

El controlador solar secundari d’aquest sistema solar i el banc de bateries de 24v 35AH mantenen els panells solars en ús tot el temps. A causa de la configuració est / oest, la major part de l'energia del panell solar es destina al banc de bateries de 100 Ah i menys potència al banc de bateries de 35 Ah (que necessita menys). El banc de bateries de 35AH es pot canviar a l’energia eòlica durant tot el temps de baixa hora de sol.

L’aerogenerador A / C es va afegir principalment per al pitjor dels casos de llargues interrupcions elèctriques i molts dies ennuvolats. Hi hauria d’haver prou energia eòlica per mantenir els telèfons mòbils i els portàtils carregats juntament amb uns quants articles de 12 volts en funcionament (ràdio, televisió i llums).

El kit de turbina eòlica Yaegarden 400W de 130 dòlars amb controlador d’Amazon semblava un bon negoci després d’una petita investigació. Ve amb un controlador de càrrega de la bateria de 12v / 24v.

Vaig utilitzar un suport angular per ajudar a muntar la turbina a un pal. Podeu treure la part central de l'antena principal d'aquest suport i utilitzar aquest forat per cargolar a un dels 4 forats de la peça circular de muntatge de la turbina (vegeu les imatges).

A la part superior de l’armari del sistema, hi ha un monitor de vídeo connectat a una càmera dirigida cap a l’aerogenerador. És fantàstic veure què passa amb la velocitat de la turbina mentre es mira els comptadors. També és divertit veure el descans en acció.

Per canviar del mode de càrrega solar o eòlica, s’utilitza la meitat d’un interruptor de ganivet DPDT. Els cables de terra del carregador solar i el controlador / carregador de vent estan lligats a les barres de terra del sistema principal

És bo tenir un sistema de trencament per evitar que les pales girin quan la turbina no carrega les bateries.

El commutador TPDT s’utilitza per canviar del mode d’execució al mode de ruptura. Això es fa primer connectant els 3 cables A / C que provenen del aerogenerador a la secció comuna del commutador. El trencament (tres resistències de 100 watts de 10 ohms) es troba al costat A del commutador i el controlador de vent al costat B del commutador.

Pas 7: la caixa de fusibles de 12 volts, el commutador del banc de bateria i el convertidor de 24v a 12v

La meitat d’un commutador DPDT dirigeix l’alimentació des del banc de bateries principal de 24v 100AH o del banc de bateries secundari de 24v 35AH al convertidor de 24 volts a 12 volts de CC.

La sortida de 12 volts del convertidor està connectada a l’entrada de caixa de fusibles de 12 volts.

Per distribuir l’alimentació de 12 volts, actualment hi ha instal·lades tres petites caixes de projectes de circuits amb voltímetres digitals instal·lats juntament amb preses estil banana que surten de la caixa de fusibles. Ja vaig bufar un fusible. Sempre és bo tenir fusibles!

Aquí teniu una imatge d’una barra de blocs de terminal connectada a la caixa de 12 volt amb endolls de plàtan. La placa de circuit és un amplificador d'àudio de 12 volts per al sistema de televisió. El temporitzador digital per al relé també està connectat a la caixa de fusibles.

Pas 8: desar el banc de bateria secundari de la baixa tensió

Per al banc de bateries de 24v 35AH, només es necessiten dos elements per construir el vostre propi dispositiu de protecció de bateria sota tensió.

1. El controlador de descàrrega de càrrega de la bateria de liti TeOhk XY-CD60. NOTA * l’adhesiu del diagrama de cablejat d’aquesta unitat no és correcte. Obriu-lo i observeu les marques del tauler de circuits.

2. Un relé regular o relé d'estat sòlid d'alta intensitat.

Quan el controlador TeOhk XY-CD60 detecti una baixa tensió preestablerta, activarà el relé per desconnectar la bateria de totes les càrregues. Vegeu l’esquema del circuit principal.

Si feu servir bateries de liti, podeu deixar que s’esgotin fins al 80% (crec). Però si utilitzeu bateries tipus AGM / Sealed o plom àcid, no hauríeu de deixar que les bateries baixin del 50%. He llegit per no deixar que les bateries segellades de 12 volts baixin dels 11,2 volts (22,4 v per a dues bateries de sèrie).

Pas 9: Diagrama del circuit principal

Esquema de circuits especials dibuixats a mà.

Pas 10: prova de commutació del panell est-oest a les 14:00 hores

Serà un gran dia fora. 54 graus ara a les 8 del matí. Avui ha sortit la sortida del sol a les 6:58 del matí.

El vent és força fort. Actualment, el banc de bateries de 24v 35AH està a 25,4 volts. Mantindrem el aerogenerador encès per a aquest banc de bateries tot el dia i veurem com és més tard. [Va acabar a 26,0 volts]

14/11/20, sistema principal (banc de bateries de 24v 100AH)

Prova de commutació manual est / oest:

Prova de les 8:00 h. Amb el controlador solar commutat al costat est, la lectura és de 27,6 v @ 1,5 amperes o 41 watts.

Si canvio manualment el controlador als panells oest, només obtindrem una lectura de 27,5 v @.1 amperes o 2,75 watts.

Els resultats de la prova durant tot el dia:

8:00 am >> est = 41 watts oest = 2,75 watts

9:00 am >> est = 78 watts oest = 7 watts

11:00 am >> est = 120 watts oest = 80 watts

12:18 pm >> est 99 watts oest 105 watts

14:00 h >> est 153 watts oest 168 watts

Volem que el banc principal de bateries utilitzi el costat de potència més alt en tot moment. Per tant, sembla que en algun moment cap a les 12 de la nit està bé tancar el relé i canviar als panells oest

Pas 11: Capvespre - Nivell de tensió

Amb els panells solars cablejats de la sèrie 4, les bateries es carregaran gairebé fins a la posta de sol. Estàvem rebent uns 26 volts dels panells oest quan es va fer aquesta imatge (poc corrent).

Voteu aquest projecte al concurs amb bateria.

Gràcies!

Joe