Instal·lació solar fotovoltaica (PV) per a bricolatge: 7 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

A continuació es mostra un tutorial sobre com instal·lar un sistema solar fotovoltaic (PV) per a un autocaravana, una furgoneta o un camper de bricolatge. Els exemples, les imatges i els vídeos que es mostren són específics de l’autocaravana personalitzada que estic construint per a la meva recollida de 6 peus, però haurien d’oferir una pauta per a qualsevol persona que intenti fer un tipus d’instal·lació solar similar. Molts dels passos i components del sistema poden ser excessivament complicats o innecessaris pel tipus d’instal·lació que realitzeu. Seguiu cada pas i incloeu components al vostre criteri. La seguretat, però, NO és opcional. NO treballeu amb cables CALENTS !! Tots els circuits han de tenir algun tipus de protecció contra falles (fusibles / interruptors) i capacitats d’aïllament.

Pas 1: mida del sistema

El primer pas per configurar un sistema solar fotovoltaic (PV) per a un autocaravana o un camper és calcular quanta potència consumiran tots els dispositius elèctrics que es connectaran. Cal suposar quantes hores al dia funcionarà cada dispositiu (alimentació). A causa de la pèrdua d'energia en convertir un corrent continu de 12 volts (CC) a un corrent altern de 120 volts (CA), es recomana evitar l'ús de dispositius de 120 V CA sempre que sigui possible i utilitzar dispositius de 12 V CC.

La informació més important és determinar els amplificadors (A) que dibuixarà cada dispositiu i quantes hores (h) funcionarà, ja que les mides de les bateries es proporcionen en Amp-hores (Ah). Sempre és una bona idea sobrevalorar les hores per assegurar-vos que dimensionareu el banc de bateries correctament. No obstant això, alguns dispositius necessitaran una alimentació de 120 V CA, de manera que encara serà necessari un inversor. A l’hora de determinar la potència necessària per als dispositius de 120 V CA, una bona regla general és assumir un 80% d’eficiència de conversió per a l’inversor. La potència extreta d’un dispositiu de 120 V CA normalment es pot trobar a la font d’alimentació o al mateix dispositiu. Es mostra un exemple d’on trobar la potència de la font d’alimentació i com calcular la potència de 12 V per a dos ordinadors portàtils.

Un cop determinats els requisits d’alimentació total, es poden triar les capacitats de la bateria per satisfer aquestes necessitats d’energia (L’exemple anterior mostra que necessitaria 305 Ah per dia). Les mides (potència) dels panells solars també es poden determinar calculant el Watt-hora d’energia produïda pels panells (suposem deu hores de sol al dia) i després convertint-la en Amp-hores dividint-la per 12V. S'inclou una taula amb els dispositius i els requisits de potència per al campista que estic construint. Es recomana configurar un full de càlcul amb les equacions proporcionades per facilitar la mida del sistema.

El següent pas és crear un diagrama de cablejat i determinar quins dispositius poden / han de ser en circuits compartits o tenir el seu propi circuit aïllat.

Pas 2: creeu un diagrama de cablejat

El diagrama de cablejat no necessita fer-se mitjançant programari informàtic amb imatges reals dels dispositius a connectar, com a l'exemple. El diagrama de cablejat es pot dibuixar a mà i es poden utilitzar paraules, números o un sistema de codificació (per exemple, CA per a l’aire condicionat o FB10 per a caixa de fusibles-10A) en lloc de les imatges. És imprescindible que el diagrama sigui clarament comprensible per a tothom que pugui treballar en el sistema.

El sistema consta d’alguns components necessaris: 1. Panells solars (connectats en paral·lel [(+) a (+) i (-) a (-)] per a 12V, o en sèrie [(+) a (-)] per a tensions més altes).2. Controlador de càrrega (controla els voltatges i amplificadors d’entrada a les bateries per evitar sobrecàrregues / danys). Banc de bateries (si utilitzeu més d’una bateria de 12V, connecteu totes les bateries en paral·lel i designeu una bateria principal per a la resta de connexions: el controlador de càrrega, l’inversor i els circuits de 12V només haurien d’estar connectats a la bateria principal i no a les bateries secundàries). 4. Interruptors de matar / fusibles (connectats en línia per tallar l'alimentació per emergències o per treballar al sistema). Caixa de fusibles (s'utilitza per a dispositius de 12V per evitar un consum excessiu de potència que pot danyar el sistema o altres dispositius). Inversor (converteix la potència de 12 V CC a 120 V CA).7. Dispositius elèctrics (connectats a 12 V CC o 120 V CA segons calgui).

Com a mínim, els interruptors automàtics (preferiblement combinats amb un fusible) s’han de connectar entre les plaques solars i el controlador de càrrega, així com entre les bateries i els dispositius elèctrics primaris (caixa de fusibles i inversor). En aquest exemple, l'inversor inclou un fusible i té un interruptor integrat situat a la part posterior del dispositiu, de manera que no és necessari un interruptor de separació separat. Per a més seguretat, es podria instal·lar un altre interruptor de destrucció entre el controlador de càrrega i les bateries, cosa que permet aïllar completament els components del sistema si es desitja. Els interruptors Kill s’han d’instal·lar sempre a la línia de tensió positiva que connecta els components.

Circuits compartits o circuits aïllats: decidir quines línies elèctriques voleu posar al mateix circuit o quines es mantenen al seu propi circuit depèn completament de vosaltres. És possible que vulgueu aïllar les línies elèctriques per la seva ubicació (frontal, posterior, etc.), la quantitat d'amperatge o el tipus de circuit (llums, bombes d'aigua, preses de 12V, etc.). Els dispositius que treuen grans quantitats d’amperatge s’han d’aïllar amb el seu propi fusible. Recomano col·locar qualsevol dispositiu que tregui més de 5 amperis en un circuit aïllat. Els dispositius que treuen menys amplificadors es poden combinar en circuits compartits. Assegureu-vos de posar-los en un fusible que excedeixi l’amperatge total possible si tots els dispositius s’alimenten simultàniament. Per exemple, els llums LED de 12 V (dels quals n'hi ha 12 en total) treuen 3 W de potència cadascun, el que significa que consumeixen 0,25 A de corrent (3 W / 12 V = 0,25 A). Suposant que cada LED estigui encès al mateix temps, els amplificadors totals serien 0,25A * 12 = 3A. Amb això com a màxims amplificadors dibuixats per tots els LEDs, és segur posar totes les llums i un petit ventilador (0,25 A) per al bany (en total 3,25 A) en un circuit de 5 A (fusible a la caixa de fusibles). Nota: Les mides de fusibles estàndard generalment consten de 5, 10, 15 i 20 amperes. Assegureu-vos de no superar les capacitats d'amperatge de cada port de la caixa de fusibles, així com el total d'amperis per a la caixa de fusibles (per exemple, la caixa de fusibles que estic fent servir és de 8 ports, pot gestionar 30A per port i 100A en total). Primer, determineu quants dispositius es combinaran al seu propi circuit abans de decidir quina mida (nombre de ports) voleu comprar.

Un cop es presenta el diagrama de cablejat, es tenen en compte tots els components i s’inclouen els dispositius de seguretat necessaris, la instal·lació pot començar.

Pas 3: instal·leu el cablejat (desconnectat)

A part d’instal·lar els cables dels panells solars a la ubicació central dels components elèctrics primaris (controlador de càrrega, bateries, caixa de fusibles, inversor, etc.), aquest pas es pot ometre si no és necessària una instal·lació de cablejat completa. Per exemple, si s’instal·la en un autocaravana totalment construït o un RV, és possible que ni tan sols sigui possible instal·lar cables. Per al campista que estic construint des de zero, però, volia diferents punts de venda en determinats llocs del campista. Això no és necessari, però, i es pot deixar a la vostra preferència.

Per al cablejat entre els components principals (bateria, circuits de 12V, inversor de bateria, etc.), assegureu-vos d'utilitzar un cable gran (estic fent servir un calibre 4) que pugui manejar fàcilment qualsevol amperatge que el travessi. Per al cablejat de 12 V, assegureu-vos d’utilitzar un cable que pugui controlar l’amperatge i la distància de les línies. Estic fent servir un calibre 10, que pot ser una mica excessiu, però és millor estar segur que lamentar-ho.

La instal·lació de cablejat i preses de corrent és un pas opcional. Totes les connexions es poden fer a la caixa elèctrica central. Es pot connectar un protector de corrent / sobretensió a l’inversor i tots els dispositius de 120 V s’hi poden connectar. Les preses de 12V (endolls de l’encenedor) es poden connectar directament a la caixa de fusibles (o al bus de 12V si s’inclouen fusibles en línia, que eren per a les preses de 12V que he comprat).

Instal·leu tots els cables, commutadors i preses de corrent. NO connecteu cap dels cables de la caixa elèctrica central ni als panells solars. Es poden fer connexions als endolls d’ús final (preses i dispositius) i als commutadors per a llums i dispositius (NO interruptors de destrucció). Tots els cables no connectats als punts finals haurien de ser tapats per evitar electrocucions un cop connectats a la caixa elèctrica central.

No tots els dispositius necessiten la seva pròpia línia per tornar a la caixa elèctrica central. Si el dispositiu es troba al mateix circuit (fusible) de la caixa elèctrica, les línies es poden separar a la unió més propera a la ubicació del dispositiu per reduir la longitud total del cable elèctric necessari. El circuit per a les llums LED que es discuteix al diagrama de cablejat, per exemple, es pot separar de la mateixa línia. Per dividir les línies, vaig tallar les línies i després els vaig adjuntar una tercera línia mitjançant terminals anells, una femella i un pern amb una arandela de bloqueig. Assegureu-vos d’aïllar qualsevol fil exposat (especialment per a la línia calenta) amb cinta elèctrica o tubs termoretràctils.

Per al cablejat de 120 V CA, vaig optar per canibalitzar un cable d’extensió de 50 peus, tallant-lo en longituds més petites per anar a cada presa de corrent, ja que aquesta era l’opció més barata. No obstant això, si el cost no és preocupant, es recomana utilitzar un cablejat adequat per a instal·lacions elèctriques domèstiques.

Pas 4: connexions i interruptors de cable

El cablejat elèctric estàndard de 120 V CA consisteix normalment en tres cables (calent, neutre i terra). El cablejat estàndard és: negre = calent; blanc = neutre; fil verd / nu = terra. La part posterior d’una presa de corrent tindrà connexions de cargol. Normalment, només s’etiqueta el "calent" (generalment color llautó), el costat oposat (normalment color acer) és la connexió neutra i la terra es designa mitjançant un cargol verd.

Per al cablejat de 12 V CC, es pot utilitzar qualsevol cable de color, però l'estàndard és: vermell = calent; negre = terra. Quan connecteu els terminals posteriors de les sortides de 12 V CC, connecteu el cable vermell a (+) i el cable negre a (-). Per a la majoria del cablejat de 12V, les connexions es fan amb terminals de pala de "desconnexió ràpida" per permetre connectar o desconnectar de manera ràpida i senzilla dispositius i sortides. La caixa de fusibles comprada també va incloure connexions de "desconnexió ràpida". Per a les connexions que mai o rarament es desconnectarien, com les separacions de paret interior o les connexions de terra, s’utilitzaven terminals d’anell.

Quan es connecta un interruptor ON / OFF per a llums o un altre dispositiu, s’ha de tallar el cable calent i connectar-lo als dos terminals de cargol adjacents (l’interruptor connecta els dos terminals en posició ON). Tot i que no és 100% necessari, es recomana connectar el cable de terra al cargol verd de l’interruptor sense trencar-se (retireu una petita secció de fil sense tallar-lo). Un interruptor ON / OFF estàndard per a una alimentació de 120 V CA funcionarà en un circuit de 12 V. Tanmateix, un commutador dimmer de 120 V CA no funcionarà en circuits de 12 V, ja que la resistència és massa alta.

Interruptor de regulador de 12 V (* intenteu-ho al vostre risc *): per atenuar els LED de 12 V, es va utilitzar un potenciòmetre de 10 k-ohm (resistència variable) amb posicions ON / OFF. *** Aquesta opció NO es recomana tret que conegueu els potenciòmetres i el seu funcionament. *** Un potenciòmetre estàndard té tres terminals (1, 2 i 3), mentre que el potenciòmetre ON / OFF té 5 terminals (els 3 estàndards) més 2 a la part posterior). Els dos terminals posteriors (4 i 5) actuen com un interruptor ON / OFF estàndard (connectat en posició ON i desconnectat en posició OFF). 1. Connecteu un dels terminals posteriors (4) directament al terminal estàndard central (2). 2. Connecteu un extrem del cable "calent" tallat a l'altre terminal posterior (5) i 3. Connecteu l'altre extrem del cable "calent" tallat al terminal estàndard (3) que mesura ~ 10k ohms [a la terminal central (2)] quan el dial està en posició OFF. 4. El terminal oposat (1) mesurarà ~ 0 ohms a la posició OFF i hauria d'estar connectat directament al terminal central (2).

He soldat els connectors de pala "de desconnexió ràpida" als terminals dels cables "calents" (3 i 5).

Amb tot el cablejat al seu lloc, podeu començar a fer connexions a la caixa elèctrica central.

Pas 5: connexions de cable a la caixa elèctrica central

*** AVÍS *** *** AVÍS ***

*** TOTS ELS COMMUTADORS DE MATAR HAN DE SER A LES POSICIONS OBERTES / APAGADES ***

Comenceu per cablejar les línies que provenen dels panells solars (els panells solars NO connectats) al controlador de càrrega, assegurant-vos d’instal·lar un interruptor de destrucció en línia per a la connexió positiva. Connecteu tots els cables al controlador de càrrega, però encara no feu les connexions a la bateria o als panells solars. Una vegada més, assegureu-vos que l’interruptor de destrucció estigui en la posició d’obrir / apagar.

Instal·leu els cables del banc de la bateria a l’inversor (per a 120 V CA) i l’interruptor final a la caixa de fusibles principal (per a 12 V CC), però NO connecteu els cables a les bateries. Una vegada més, assegureu-vos que l’interruptor de destrucció estigui en la posició d’obrir / apagar.

Connecteu tots els cables de terra de 12V al mateix bus de terra. Un cop connectats tots els cables de terra, els cables positius ja es poden connectar als fusibles adequats. Assegureu-vos que connecteu els cables correctes etiquetant-los durant la instal·lació o traçant-los amb un dispositiu de tòner.

Un cop fetes totes les connexions de 12V, comenceu a connectar els cables de 120V. Aquest procés és molt més senzill, ja que el convertidor de potència gestionarà la càrrega de 120 V CA i totes les sortides poden estar al mateix circuit. Primer, connecteu tots els cables de terra (verds), després els neutres (blancs), seguits dels cables calents (negres). L’ordre de connexió no és extremadament important quan no hi ha alimentació a les línies, però és millor tenir l’hàbit de connectar primer els cables de terra.

Si feu servir més d’una bateria, podeu connectar-les juntes en aquest punt (creant un banc de bateries), però NO connecteu la bateria principal a cap altre component (controlador de càrrega, inversor, circuits de 12V, etc.). Utilitzeu un cable gran (utilitzo calibre 4) per connectar les bateries entre si.

Pas 6: instal·leu i connecteu panells solars

Instal·leu els panells solars a la ubicació desitjada. Vaig construir un marc per fixar els panells en lloc de muntar-los directament al terrat. El marc s’adherirà al sostre mitjançant panys i pestells, cosa que permetrà ajustar l’angle i el coixinet dels panells quan estigui parat per maximitzar l’absorció solar. Si s’utilitza aquest mètode, assegureu-vos de fixar correctament els panells abans de tornar a viatjar.

Cobriu els panells solars amb una manta (o alguna cosa més) per evitar que la llum colpegi els panells i que es produeixi electricitat.

Connecteu els panells solars en paral·lel per a un sistema de 12V: 1. Connecteu els cables terminals de terra (-) de cada panell junts. Connecteu els cables terminals positius (+) de cada panell junts. Connecteu els terminals de terra (-) al cable adequat que condueix al controlador de càrrega. Connecteu els terminals positius (+) al cable adequat que condueix al controlador de càrrega. ** Una vegada més, assegureu-vos que el commutador de destrucció estigui en la posició OPEN / OFF abans de fer aquesta connexió. Traieu la coberta / manta dels panells. Per als panells de Renogy utilitzats en aquest tutorial, els connectors MC4 estan preinstal·lats, de manera que no hi ha cap fil exposat.

Pas 7: feu les connexions finals i engegueu el sistema

És hora de fer les connexions finals i engegar el sistema. Abans de fer connexions, assegureu-vos que tots els interruptors de destrucció estan a la posició OPEN / OFF.

Connecteu el controlador de càrrega, el convertidor d’alimentació i els cables del bus de 12V al banc de bateries. (Si utilitzeu més d'una bateria, designeu una bateria principal per connectar-la a altres components. No connecteu una bateria al controlador de càrrega i una altra al convertidor o a la caixa de fusibles) 1. Connecteu el cable de terra (-) del controlador de càrrega, l’inversor i el bus de terra de 12 V al terminal de terra (-) de la bateria principal. Connecteu el cable positiu (+) del controlador de càrrega, inversor i bus / fusible de 12V al terminal positiu (+) de la bateria principal. Tanqueu l’interruptor de destrucció entre el controlador de càrrega i el banc de bateries (si està instal·lat). Tanqueu l’interruptor de destrucció entre els panells solars i el controlador de càrrega. Tanqueu l’interruptor de destrucció entre el banc de bateries i el bus de 12V o la caixa de fusibles. Feu girar (tanqueu) l’interruptor de la part posterior de l’inversor a la posició ON. Proveu preses de corrent, interruptors i altres dispositius per assegurar-vos que funcionen correctament. ** Si alguna cosa no funciona correctament, obriu tots els interruptors de destrucció abans de resoldre els problemes ** Proveu de resseguir les línies o comproveu si hi ha forats / trencaments on els cables s’adhereixen als muntants. Assegureu-vos que totes les connexions estiguin ben fixades i estiguin en bon contacte.

Enhorabona !!

Ara teniu un sistema fotovoltaic solar completament instal·lat i operatiu per a la vostra autocaravana, furgoneta o autocaravana.