Office alimentat de baterie. Sistem solar cu comutare automată a panourilor solare est / vest și turbină eoliană: 11 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Proiectul:

Un birou de 200 de metri pătrați trebuie să fie alimentat cu baterie. Biroul trebuie să conțină, de asemenea, toate controlerele, bateriile și componentele necesare pentru acest sistem. Energia solară și eoliană vor încărca bateriile. Există o ușoară problemă de a avea opțiuni de montare la sol și vest numai pentru panourile solare cu o casă aliniată nord / sud direct între panouri. Orientarea casei provoacă multă umbră atât pe panourile laterale de est, cât și de vest pe tot parcursul zilei.

Banca principală de baterii a sistemului (24v 100AH) depășește problema umbrelor și se încarcă folosind energia solară de la răsărit până la apus pentru un frigider, congelator și computer. Banca de baterii secundară mai mică (24V 35AH) este încărcată de aceleași panouri solare (la umbră și timp maxim de soare) plus o turbină eoliană. Banca de baterii mai mică este destinată monitoarelor / camerelor de sistem de securitate de 12 volți, televizorului, luminilor și ventilatoarelor.

Acest instructable se va concentra în principal pe 4 puncte cheie:

1. Configurația panoului solar est și vest - două șiruri de panouri care vor avea niveluri de tensiune diferite în funcție de ora din zi și o modalitate de a depăși această problemă.2. Protecția bateriei. Folosirea unui comutator de transfer automat și cum să vă construiți propriul cu două componente simple pentru a vă proteja împotriva bateriilor care se descarcă. Adăugarea unei turbine eoliene la un sistem solar în caz de perioade lungi de zile fără soare. Instalarea întregului sistem de control și a bateriilor în zona biroului. Spațiul utilizat este de 2,6 metri pătrați.

Părți:

2 baterii de 100 AH Banca principală de baterii - Cârligată în serie realizând 24volt @ 100AH folosind o bară pentru toate conexiunile negative

2 baterii de 35AH Baterie secundară de baterii - Cârligată în serie realizând 24 de volți @ 35AH folosind o bară pentru toate conexiunile negative

Invertor de 24 volți Invertor de 2000 wați pentru funcționarea a 120 aparate vac

Sârmă cu 6 calibre care rulează de la bateria principală a bateriei la siguranța de 100 amp și negativ

Siguranță de 100 Amperi pentru invertor și bateria de 24V

Comutator de transfer automat pentru a proteja banca de baterii 24v 100AH de sub niveluri de tensiune

Solar Controler 40 amp, 1200 watt, 150 volți max intrare pv

Al doilea controler solar Pentru bateria de 24 volți 35AH intrare 100 volți max pv

Panourile solare 8 dintre acestea ar fi practic aceleași ca în acest sistem

Sârmele cu conectori sunt scumpe, dar ușor de conectat pentru distanțe mai mici (10 awg)

Extensorul de 8 awg cu conectori este scump, dar ușor de conectat pentru distanțe mai mari (8 awg)

Conectori de panou pentru a vă crea propriile cabluri

Releu est / vest pentru comutarea între cele două șiruri de panouri solare

Temporizator digital pentru controlul releului est / vest

Releu în stare solidă pentru a face propriul comutator de întrerupere a bateriei consumate (pentru bateria de 35AH)

Dispozitiv de protecție de joasă tensiune pentru a controla releul în stare solidă (protejând bateria de 35AH)

Convertor de 24 volți la 12 volți pentru a rula articolele de 12 volți de la principalele baterii de baterii de 24 v, dacă este necesar

Comutatorul cuțit DPDT x 2 pentru a direcționa care baterie de baterii este conectată la cutia de siguranțe de 12 volți și pentru a comuta între eolian și solar pentru banca de baterii de 24v 35AH.

Cutie de siguranțe de 12 volți pentru distribuirea și protejarea tuturor dispozitivelor de 12 volți

Sârmă de conectare de 10 gabarite împreună cu o altă rolă de sârmă pe care am avut-o anterior

Instrument de sertizare împreună cu urechi pentru a crea o mulțime de cabluri personalizate. Ar fi trebuit să primesc un set diferit de urechi

Turbină eoliană pentru perioade lungi de timp fără soare într-o întrerupere a curentului electric - conectată la banca de baterii 24v 35AH cu al doilea controler solar

Comutator cuțit TPDT pentru sistemul de rupere a turbinei eoliene folosind 3 rezistențe pentru rupere

2 dulapuri audio din lemn pentru componentele principale ale întregului sistem, menținând piciorul imprimat până la 2,6 metri pătrați. Acestea le-am folosit de multă vreme.

4 capace din plexiglas pentru componentele sistemului intern. Acestea le-ar fi folosit de multă vreme.

Pasul 1: panourile din partea de vest

Primele 4 panouri au fost instalate acum câteva luni pe partea de vest.

Acestea sunt panouri Renogy de 12 volți și 100 de wați. În prezent nu sunt disponibile, dar pentru referință erau pe Amazon.

Ora din zi în poză cu pisica Charlie este în jurul orei 15:40. Panourile solare sunt înfășurate pe doi poli de 12 '. Acești doi stâlpi de 12 'sunt montați pe punte, mai întâi găurind două găuri în partea laterală a punții, apoi glisând stâlpii în găurile punții. Celelalte capete ale stâlpilor de 12 'sunt înșurubate la doi stâlpi mai scurți de 5', plantați în pământ. În partea de jos a stâlpilor de 5 'sunt plăci metalice orizontale de 8 . Sunt imposibile ca vântul să se ridice din pământ. Am avut noroc să găsesc stâlpii de 5' și nu pot adăuga o legătură cu ele.

Este foarte ușor să curățați panourile montate atât de jos.

Aceste panouri solare sunt conectate la releu începând cu 30ft de 8 awg sârmă de prelungire, plus încă 30 de picioare de 10 awg cablu.

Pasul 2: panourile din partea de est

Iată încă 4 panouri solare de 12v 100watt pe partea de est la aproximativ 15:30. Au fost instalate pe 18/10/20.

Panourile sunt montate pe punte cu un stâlp orizontal de montare a antenei satelitare și apoi folosind doi stâlpi de 12 picioare de 1,5 , cravate și câteva blocuri de cenușă cu piese de cărămidă chiar la capăt (vezi imagini).

Cablurile pentru partea de vest costă aproape la fel de mult ca un panou solar! Am vrut să încerc ceva mai ieftin pentru cablurile laterale de 50 de picioare est. Mi-am amintit acest truc dintr-un videoclip de pe YouTube despre utilizarea unor prelungitoare obișnuite, tăierea capetelor și legarea celor trei cabluri. Așadar, am folosit un prelungitor de 100 de picioare și funcționează bine. Dimensiunea firului a ajuns să fie de aproximativ 10 gabarit pentru ambele cabluri de 50 de picioare pe care le-am făcut. Cu o tensiune mai mare (80v) provenită de la panouri, acest fir de dimensiune ar trebui să fie normal fără prea multe pierderi deocamdată. Am folosit acest kit de adaptor 9 In 12AWG pentru a conecta capetele firelor de 50 de picioare la panourile solare cu conectori cu răsucire.

Pasul 3: Controlere solare și releu - Comutarea panourilor laterale est și vest

Controlerele solare:

Controler solar principal 40 Amp Epever Acest controler este destinat încărcării bateriei de 24v 100AH. Acest controler are o tensiune de intrare maximă de 150 volți a panoului solar. Puterea maximă de intrare a panoului este de 1 200 (acum limita pentru acest sistem).

Controlerul solar secundar 40 Amp Epever Acest controler este destinat încărcării bateriei de 24v 35AH. Încărcătorul are o intrare maximă de panou solar de 100 volți (acum limita pentru acest sistem) și o putere maximă de intrare de 1, 500. Există, de asemenea, o turbină eoliană cu controlerul său care ajută la încărcarea acestei baterii.

Releul:

O jumătate a releului DPDT (double pole double throw) este utilizat pentru a comuta între cele 4 panouri solare est și 4 vest, conectându-le la controlerul principal. Cealaltă jumătate a releului comută panourile solare pentru controlerul secundar. Iată la ce oră de comutare este setată acum, pentru fiecare zi a săptămânii:

De la 7:00 la 12:00 Timerul digital pornește releul de 80 AMP care conectează / comută cele 4 panouri din partea de est la controlerul de încărcare principal (și banca de baterii 24v 100AH). Notă: releul folosește aproximativ 6 wați de putere din sistem pentru aceste 6 ore. Cele 4 panouri laterale vestice sunt, de asemenea, comutate la controlerul de încărcare secundar în acest moment (încărcând banca de baterii 24v 35AH). Ar trebui să existe o putere de încărcare bună de la 10am la 1pm de la panourile de vest. Releul ia acum putere zero din sistem. Cele 4 panouri de est sunt, de asemenea, trecute la controlerul de încărcare secundar în acest moment. Ar trebui să se încarce bine încă 2 ore (13:00 - 15:00).

Vedeți imaginea releului pentru informații despre cablare plus schema circuitului principal la pasul 9.

Cablurile negative de la șirurile de panouri solare est și vest sunt legate între ele și merg la un întrerupător înainte de a se conecta la intrările negative ale controlerelor solare. Am avut comutatorul de decuplare negativ așezat și l-am adăugat. Acest lucru nu se reflectă în desenul principal. Orice tip de comutator cu amplificator ridicat ar trebui să funcționeze bine, dar nu este necesar.

Pasul 4: Banca și invertorul principal de baterie 24Volt 100AH

În prezent, bateria principală de baterii este alcătuită din două baterii de 12 volt 100AH în serie, formând o baterie de 24 volt 100AH. Un invertor de 24v 2000 watt este utilizat pentru alimentarea unui frigider, congelator, calculatoare sau cuptor cu microunde. Există o siguranță de 100 amp între invertor și bateria principală. Pentru aceste articole de 120vac, există o bandă de alimentare care se desprinde de pe comutatorul de transfer automat.

Sistemul folosește baterii sigilate și nu trebuie să scurgă hidrogen gazos. Am avut un detector de CO2 și am citit că vor detecta și hidrogen gazos, așa că l-am instalat. În curând va fi adăugat un sistem de ventilație.

Pasul 5: Salvarea bateriei principale de 24 volt 100AH de la tensiune scăzută

Comutatorul de transfer automat 50A 5500 W de la Spartan este în jur de 115 USD. Ar fi distractiv să construim și unul.

Puteți preseta nivelul de tensiune scăzut al bateriei cu aceasta pentru a întrerupe automat toată puterea utilizată de la invertorul de 2000 wați. Apoi comută puterea pentru elementele A / C la rețeaua electrică, asigurându-ne că economisim bateriile de la descărcare peste nivelul de pericol. Nu puteți observa trecerea instantanee.

Acest dispozitiv va lăsa apoi bateriile să se încarce la un nivel înalt, înainte de a reveni la alimentarea bateriei. Dispozitivul consumă în mod constant 6 wați de putere atunci când este trecut în modul de alimentare al invertorului.

Este ușor de conectat. Doar conectați invertorul la intrarea etichetată „invertor”. Conectați aparatele care în mod normal ar fi fost conectate la invertor la secțiunea „ieșire”. Conectați-vă puterea casei la secțiunea „puterea publică”. În cele din urmă, conectați banca principală a bateriei sistemelor solare (după siguranță) la secțiunea „baterie”. Toate cele trei terenuri A / C se conectează împreună pe o mini bară separată. Vezi schema circuitului principal.

Pasul 6: Banca secundară de baterii 24v 35AH. Adăugarea unei turbine eoliene și a comutatorului pentru energie solară sau eoliană

Controlerul solar secundar al acestui sistem solar și banca de baterii de 24v 35AH menține panourile solare în uz tot timpul. Datorită configurației est / vest, cea mai mare parte a puterii panoului solar merge la bateria de baterii 100AH și mai puțină energie este la banca de baterii de 35AH (care are nevoie de mai puțin). Banca de baterii de 35AH poate fi comutată la energia eoliană în timpul orelor de vârf.

Turbina eoliană A / C a fost adăugată în principal pentru un scenariu cel mai rău de întreruperi electrice lungi și multe zile înnorate. Ar trebui să existe suficientă energie eoliană pentru a menține încărcate telefoanele mobile și laptopurile, împreună cu câteva articole de 12 volți (radio, televizor și lumini).

Setul de turbine eoliene Yaegarden 400W de 130 USD cu controler de la Amazon a arătat ca o afacere bună după o mică cercetare. Vine cu un controler de încărcare a bateriei de 12v / 24v.

Am folosit un suport unghiular pentru a ajuta la montarea turbinei la un stâlp. Puteți scoate partea centrală a antenei principale din această consolă și puteți utiliza orificiul respectiv pentru șurubarea uneia dintre cele 4 găuri ale piesei circulare de montare a turbinei (vezi imagini).

În partea de sus a dulapului de sistem, există un monitor video conectat la o cameră îndreptată către turbina eoliană. Este minunat să vedem ce se întâmplă cu viteza turbinei în timp ce ne uităm la contoare. Este, de asemenea, distractiv să vezi pauza în acțiune.

Pentru a comuta din modul de încărcare solară sau eoliană, se folosește jumătate dintr-un comutator cuțit DPDT. Firele de masă ale încărcătorului solar și ale regulatorului / încărcătorului de vânt sunt legate de bara (barele) de masă a sistemului principal

Este bine să aveți un sistem de rupere pentru a împiedica rotirea lamelor atunci când turbina nu încarcă bateriile.

Comutatorul TPDT este utilizat pentru a trece de la modul de rulare la modul de pauză. Acest lucru se face mai întâi prin conectarea celor 3 fire A / C care vin de la turbina eoliană la secțiunea comună a comutatorului. Pauza (trei rezistențe de 100 wați de 10 ohmi) se află pe partea A a comutatorului, iar regulatorul de vânt este pe partea B a comutatorului.

Pasul 7: Cutia de siguranțe de 12 volți, comutatorul de baterie și convertorul de 24v la 12v

Jumătate dintr-un comutator DPDT direcționează alimentarea fie de la banca principală de baterii de 24v 100AH, fie de la banca secundară de baterii de 24v 35AH, la convertorul de 24 volt la 12 volți DC.

Ieșirea de 12 volți a convertorului este conectată la intrarea cutiei de siguranțe de 12 volți.

Pentru a distribui puterea de 12 volți, există în prezent trei cutii mici de proiectare cu voltmetre digitale instalate împreună cu mufe de tip banană care rulează de la cutia de siguranțe. Am suflat deja o siguranță. Este întotdeauna bine să ai siguranțe!

Iată o imagine a barei de blocuri de borne conectată la cutia de 12 volt cu prize banane. Circuitul este un amplificator audio de 12 volți pentru sistemul TV. Timerul digital pentru releu este, de asemenea, conectat la cutia de siguranțe.

Pasul 8: Salvarea bateriei secundare de baterii de la subtensiune

Pentru banca de baterii de 24v 35AH, sunt necesare doar două articole pentru a vă construi propriul dispozitiv de protecție a bateriei sub tensiune.

1. Controlerul de descărcare a bateriei cu litiu TeOhk XY-CD60. NOTĂ * autocolantul schemei de cablare de pe această unitate este greșit. Deschideți-l și uitați-vă la marcajele de pe placa de circuit.

2. Un releu regulat de amplificator mare sau un releu de stare solidă.

Când controlerul TeOhk XY-CD60 detectează o tensiune scăzută prestabilită, va declanșa releul pentru a deconecta bateria de toate încărcăturile. Vezi schema circuitului principal.

Dacă utilizați baterii cu litiu, le puteți lăsa să se scurgă până la aproximativ 80% (cred). Dar dacă utilizați baterii tip AGM / Sealed sau plumb acid, nu ar trebui să lăsați niciodată bateriile să scadă sub 50%. Am citit să nu las bateriile etanșe de 12 volți să scadă sub 11,2 volți (22,4 v pentru două baterii din serie).

Pasul 9: Diagrama circuitului principal

Schema specială a circuitului desenat manual.

Pasul 10: Răsăritul soarelui până la ora 14:00 Testul comutatorului panoului est-vest

Va fi o zi grozavă afară. 54 de grade acum la 8am. Răsăritul de azi a fost la 6:58 dimineața.

Vântul este destul de puternic. În prezent, bateria de 24v 35AH este la 25,4 volți. Vom menține turbina eoliană pornită pentru acea baterie de baterii toată ziua și vom vedea cum va fi mai târziu. [A ajuns la 26,0 volți]

14.11.2020, Sistem principal (baterie 24v 100AH)

Test de comutare manuală est / vest:

8:00 am test. Cu controlerul solar comutat în partea de est, citirea este de 27,6v @ 1,5 amperi sau 41 wați.

Dacă trec manual controlerul către panourile de vest, vom obține doar o citire de 27,5v @.1 amperi sau 2,75 wați.

Rezultatele testului pe tot parcursul zilei:

8:00 am >> est = 41 wați vest = 2,75 wați

9:00 am >> est = 78 wați vest = 7 wați

11:00 am >> est = 120 wați vest = 80 wați

12:18 pm >> est 99 wați vest 105 wați

14:00 >> est 153 wați vest 168 wați

Vrem ca bateria principală să utilizeze tot timpul puterea cea mai mare. Deci, se pare că undeva în jurul orei 12:00 este bine să opriți releul și să comutați la panourile de vest

Pasul 11: Apus - Nivel de tensiune

Cu panourile solare cu fir din seria 4, bateriile se vor încărca aproape până la apus. Primeam aproximativ 26 de volți de la panourile de vest când a fost făcută această imagine (nu prea mult curent).

Vă rugăm să votați pentru acest proiect în cadrul concursului alimentat de baterie.

Mulțumiri!

Joe