Instalare fotovoltaică solară (PV) pentru autovehicul DIY: 7 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Următorul este un tutorial despre cum să instalați un sistem solar fotovoltaic (PV) pentru un camper DIY, van sau RV. Exemplele, imaginile și videoclipurile prezentate sunt specifice camperului personalizat pe care îl construiesc pentru pickup-ul meu de 6 ft, dar ar trebui să ofere un ghid pentru oricine încearcă să facă un tip similar de instalare solară. Mulți dintre pașii și componentele sistemului pot fi excesiv de complicate sau inutile pentru tipul de instalare pe care îl efectuați. Urmați fiecare pas și includeți componente la discreția dvs. Cu toate acestea, siguranța NU este opțională! NU lucrați cu fire HOT! Toate circuitele trebuie să aibă un fel de protecție împotriva defectelor (siguranțe / întrerupătoare) și capacități de izolare.

Pasul 1: dimensionarea sistemului

Primul pas în configurarea unui sistem solar fotovoltaic (PV) pentru un camper sau RV este de a calcula cât de multă energie va fi consumată de toate dispozitivele electrice care vor fi conectate. Va trebui să se facă presupuneri cu privire la câte ore pe zi va funcționa fiecare dispozitiv (energie electrică). Datorită energiei pierdute la conversia de la curent continuu de 12 volți (curent continuu) la curent alternativ de 120 de volți (curent alternativ), se recomandă evitarea utilizării dispozitivelor de curent alternativ de 120 V ori de câte ori este posibil și utilizarea dispozitivelor de curent continuu de 12 V.

Cele mai importante informații sunt stabilirea amplificatorilor (A) care vor fi trase de fiecare dispozitiv și pentru câte ore (h) va funcționa, deoarece dimensiunile bateriei sunt furnizate în Amp-ore (Ah). Este întotdeauna o idee bună să supraestimați orele pentru a fi siguri că veți dimensiona corect bateria bateriei. Anumite dispozitive vor necesita energie de 120V AC, totuși, așa că va fi necesar un invertor. Atunci când se determină consumul de energie necesar pentru dispozitivele de 120 V c.a., o regulă bună este de a presupune o eficiență de conversie de 80% pentru invertor. Puterea de la un dispozitiv de 120V AC poate fi găsită de obicei pe sursa de alimentare sau pe dispozitivul însuși. Este prezentat un exemplu de unde se găsește puterea pe sursa de alimentare și cum se calculează consumul de energie de 12V pentru două computere laptop.

Odată ce au fost determinate cerințele totale de energie, capacitățile bateriei pot fi alese pentru a satisface aceste cerințe de energie (Exemplul de mai sus arată că aș avea nevoie de 305 Ah pe zi). Dimensiunile (puterea) panourilor solare pot fi, de asemenea, determinate prin calcularea Watt-orelor de energie produse de panouri (presupunem zece ore de soare pe zi), apoi transformând-o în Amp-ore împărțind la 12V. Un tabel este inclus cu dispozitivele și cerințele de alimentare pentru camperul pe care îl construiesc. Este recomandat să configurați o foaie de calcul cu ecuațiile furnizate pentru a ușura dimensionarea sistemului.

Următorul pas este de a crea o schemă de cablare și de a determina ce dispozitive pot / ar trebui să fie pe circuite partajate sau să aibă propriul lor circuit izolat.

Pasul 2: Creați o diagramă de cablare

Schema de cablare nu trebuie realizată folosind software de calculator cu imagini reale ale dispozitivelor care urmează să fie conectate, ca în exemplu. Schema de cablare poate fi desenată manual, iar cuvintele, numerele sau un sistem de codificare (de ex. AC pentru aparatul de aer condiționat sau FB10 pentru cutia de siguranțe-10A) pot fi utilizate în locul imaginilor. Este imperativ ca diagrama să fie clar înțeleasă de oricine ar putea lucra la sistem.

Sistemul constă din câteva componente necesare: 1. Panouri solare (conectate în paralel [(+) la (+) & (-) la (-)] pentru 12V, sau în serie [(+) la (-)] pentru tensiuni mai mari).2. Controler de încărcare (controlează volți și amperi de intrare la baterii pentru a preveni supraîncărcarea / deteriorarea). Battery Bank (dacă utilizați mai multe baterii de 12V, conectați toate bateriile în paralel, desemnând o baterie principală pentru toate celelalte conexiuni - controlerul de încărcare, invertorul și circuitele de 12V trebuie conectate numai la bateria principală, nu la bateriile secundare). 4. Kill Switches / Fuses (conectate în linie la întreruperea alimentării pentru situații de urgență sau pentru a lucra la sistem). Cutie de siguranțe (utilizată pentru dispozitive de 12V pentru a preveni consumul excesiv de energie care poate deteriora sistemul sau alte dispozitive). Invertor (convertește puterea de 12V DC la 120V AC).7. Dispozitive electrice (conectate la 12V DC sau 120V AC, dacă este necesar).

Cel puțin, întrerupătoarele kill (de preferință combinate cu o siguranță) trebuie conectate între panourile solare și controlerul de încărcare, precum și între baterii și dispozitivele electrice primare (cutie de siguranțe și invertor). În acest exemplu, invertorul a venit cu o siguranță și are un comutator încorporat situat în partea din spate a dispozitivului, deci nu este necesar un comutator de distrugere separat. Pentru o siguranță sporită, ar putea fi instalat un alt comutator kill între controlerul de încărcare și baterii, permițând izolarea completă a componentelor sistemului, dacă se dorește. Comutatoarele Kill trebuie instalate întotdeauna pe linia de tensiune pozitivă care conectează componentele.

Circuite partajate sau circuite izolate: să decideți ce linii electrice să puneți pe același circuit sau care să păstreze pe propriul lor circuit depinde în totalitate de dvs. Poate doriți să izolați liniile electrice după locația lor (față, spate etc.), cantitatea de amperaj sau tipul de circuit (lumini, pompe de apă, prize de 12V etc.). Dispozitivele care trag cantități mari de amperaj trebuie izolate pe siguranța lor. Recomand orice dispozitiv unic care trage mai mult de 5 amperi să fie plasat pe un circuit izolat. Dispozitivele care trag mai puține amplificatoare pot fi combinate pe circuite partajate. Doar asigurați-vă că le puneți pe o siguranță care depășește amperajul total posibil dacă toate dispozitivele sunt alimentate simultan. De exemplu, luminile cu LED de 12V (din care sunt 12 în total) trag 3W de putere fiecare, ceea ce înseamnă că consumă 0,25A de curent (3W / 12V = 0,25A). Presupunând că fiecare LED este aprins în același timp, amplificatoarele totale ar fi 0,25A * 12 = 3A. Având acest amplificator maxim tras de toate LED-urile, este sigur să puneți toate luminile plus un ventilator mic (0,25 A) pentru baie (în total 3,25 A) împreună pe un circuit de 5 A (siguranță în cutia de siguranțe). Notă: Dimensiunile standard ale siguranțelor constau în general din 5, 10, 15 și 20 amperi. Asigurați-vă că nu depășiți capacitățile de amperaj ale fiecărui port de pe cutia de siguranțe, precum și totalul de amperi pentru cutia de siguranțe (de exemplu, cutia de siguranțe pe care o folosesc este de 8 porturi, poate gestiona 30A per port și 100A în total). Mai întâi stabiliți câte dispozitive vor fi combinate pe propriul circuit înainte de a decide ce dimensiune (numărul de porturi) cutie de siguranțe să cumpere.

Odată ce schema de cablare este prezentată, toate componentele sunt luate în considerare și dispozitivele de siguranță necesare sunt incluse, instalarea poate începe.

Pasul 3: Instalați cablajul (deconectat)

În afară de instalarea firelor de la panourile solare la locația centrală pentru componentele electrice primare (controler de încărcare, baterii, cutie de siguranțe, invertor etc.), acest pas poate fi omis dacă nu este necesară o instalare completă de cabluri. De exemplu, dacă instalați pe un camper sau RV construit complet, instalarea firelor nu poate fi nici măcar posibilă. Cu toate acestea, pentru camperul pe care îl construiesc de la zero, am dorit diferite prize în anumite locații ale camperului. Totuși, acest lucru nu este necesar și poate fi lăsat la preferința dvs.

Pentru cablarea între componentele principale (baterie, circuite de 12V, invertor de baterie etc.), asigurați-vă că utilizați un fir mare (folosesc calibru 4) care poate gestiona cu ușurință orice amperaj îl traversează. Pentru cablarea de 12V, asigurați-vă că utilizați un fir care poate gestiona amperajul și distanța liniilor. Folosesc calibru 10, care poate fi un pic excesiv, dar este mai bine să fii sigur decât să îmi pare rău.

Instalarea cablajelor și a prizelor este un pas opțional. Toate conexiunile se pot face la cutia electrică centrală. La invertor se poate conecta o bandă de alimentare / un protector de supratensiune, iar toate dispozitivele de 120V se pot conecta la acesta. Ieșirile de 12V (mufe de brichetă) pot fi conectate direct la cutia de siguranțe (sau la magistrala de 12V dacă sunt incluse siguranțe în linie, care erau pentru prizele de 12V pe care le-am cumpărat).

Instalați toate cablurile, întrerupătoarele și prizele. NU conectați niciun fir din cutia electrică centrală sau la panourile solare. Conexiunile POATE fi făcute la prizele de uz final (prize și dispozitive) și comutatoare pentru lumini și dispozitive (NU comutatoare de oprire). Toate firele neconectate de la punctele finale trebuie acoperite pentru a preveni electrocutarea odată conectate în cutia electrică centrală.

Nu fiecare dispozitiv are nevoie de propria linie pentru a fi rulată înapoi la cutia electrică centrală. Dacă dispozitivul va fi pe același circuit (siguranță) în cutia electrică, atunci liniile pot fi despărțite la cea mai apropiată joncțiune de locația dispozitivului pentru a reduce lungimea totală a firului electric necesar. Circuitul pentru luminile cu LED-uri discutate în schema de cablare, de exemplu, poate fi despicat de pe aceeași linie. Pentru a împărți liniile, am tăiat liniile, apoi le-am atașat oa treia linie folosind borne inelare, o piuliță și un șurub cu șaibă de blocare. Asigurați-vă că ați izolat orice fir expus (în special pentru linia fierbinte) cu bandă electrică sau tuburi termocontractabile.

Pentru cablarea de 120 V c.a., am ales să canibalizez un cablu prelungitor de 50 ft. Cu toate acestea, dacă costul nu este o problemă, se recomandă utilizarea cablajului adecvat pentru instalațiile electrice de acasă.

Pasul 4: prize de cablu și comutatoare

Cablarea electrică standard de 120 V c.a. este formată cel mai frecvent din trei fire (fierbinte, neutru și împământare). Cablajul standard este: negru = fierbinte; alb = neutru; sârmă verde / goală = pământ. Partea din spate a unei prize electrice va avea conexiuni cu șurub. În mod obișnuit, numai „fierbinte” (de obicei culoarea alamei) este etichetată, partea opusă (de obicei culoarea oțelului) este conexiunea neutră, iar masa este desemnată printr-un șurub verde.

Pentru cablarea de 12V DC, se poate utiliza orice fir color, dar standardul este: roșu = fierbinte; negru = pământ. Când conectați bornele din spate ale prizelor de 12V DC, conectați firul roșu la (+) și firul negru la (-). Pentru majoritatea cablurilor de 12V, conexiunile sunt realizate cu terminale de tip „deconectare rapidă” pentru a permite conectarea sau deconectarea rapidă și ușoară a dispozitivelor și prizelor. Cutia de siguranțe achiziționată a venit și cu conexiuni de „deconectare rapidă”. Pentru conexiunile care nu ar fi niciodată sau rareori deconectate, cum ar fi despărțirile de perete interior sau conexiunile la sol, au fost utilizate borne inelare.

Când conectați un comutator ON / OFF pentru lumini sau alt dispozitiv, firul fierbinte trebuie tăiat și conectat la cele două borne cu șurub adiacente (comutatorul conectează cele două borne în poziția ON). Deși nu este 100% necesar, se recomandă conectarea firului de împământare la șurubul verde de pe întrerupător fără pauză (curățați o mică secțiune de fir fără să o tăiați). Un comutator ON / OFF standard pentru 120V AC va funcționa pentru un circuit de 12V. Cu toate acestea, un comutator de reglare 120V AC nu va funcționa pentru circuitele de 12V, deoarece rezistența este prea mare.

Comutator Dimmer 12V (* încercați pe propriul risc *): Pentru a estompa LED-urile de 12V, a fost utilizat un potențiometru de 10k-ohm (rezistor variabil) cu poziții ON / OFF. *** Această opțiune NU este recomandată decât dacă sunteți familiarizați cu potențiometrele și cum funcționează. *** Un potențiometru standard are trei terminale (1, 2 și 3), în timp ce potențiometrul ON / OFF are 5 terminale (cele 3 standard plus 2 pe spate). Cele două borne din spate (4 și 5) acționează ca un comutator ON / OFF standard (conectat în poziția ON și deconectat în poziția OFF). 1. Conectați unul dintre terminalele din spate (4) direct la terminalul central standard (2). 2. Conectați un capăt al firului "fierbinte" tăiat la celălalt terminal din spate (5) și 3. Conectați celălalt capăt al firului "fierbinte" tăiat la terminalul standard (3) care măsoară ~ 10k ohmi [la terminalul central (2)] când discul este în poziția OFF. 4. Terminalul opus (1) va măsura ~ 0 ohmi în poziția OFF și ar trebui să fie conectat direct la terminalul central (2).

Am lipit conectoarele de tip „deconectare rapidă” pe terminale pentru firele „fierbinți” (3 și 5).

Cu toate cablurile la locul lor, puteți începe să faceți conexiuni în cutia electrică centrală.

Pasul 5: Conexiuni de cablu în cutia electrică centrală

*** AVERTISMENT *** *** AVERTISMENT ***

*** TOATE COMUTATOarele DE OCURERE TREBUIE SĂ FIE ÎN POZIȚII DESCHISE / OPRITE ***

Începeți prin cablarea liniilor care vin de la panourile solare (panourile solare NU sunt conectate) la controlerul de încărcare, asigurându-vă că instalați un comutator kill în linie pentru conexiunea pozitivă. Conectați toate firele la controlerul de încărcare, dar NU faceți încă conexiunile la baterie sau panouri solare. Din nou, asigurați-vă că comutatorul kill este în poziția deschis / oprit.

Instalați firele de la bateria bateriei la invertor (pentru 120V AC) și comutatorul de oprire la cutia de siguranțe principală (pentru 12V DC), dar NU conectați firele la baterii. Din nou, asigurați-vă că comutatorul kill este în poziția deschis / oprit.

Conectați toate firele de masă de 12V la aceeași magistrală de masă. Odată ce toate firele de masă sunt conectate, firele pozitive pot fi acum conectate la siguranțele corespunzătoare. Asigurați-vă că conectați firele corecte etichetându-le în timpul instalării sau urmărindu-le cu un dispozitiv de toner.

Odată realizate toate conexiunile de 12V, începeți conectarea firelor de 120V. Acest proces este mult mai simplu, deoarece invertorul de putere va gestiona sarcina de 120V AC, iar toate prizele pot fi pe același circuit. Mai întâi, conectați toate firele de masă (verzi), apoi firele neutre (albe), urmate de firele fierbinți (negre). Ordinea de conectare nu este extrem de importantă atunci când nu există curent pe linii, dar este mai bine să aveți obiceiul de a conecta mai întâi firele de masă.

Dacă utilizați mai multe baterii, puteți conecta bateriile împreună în acest moment (creând un banc de baterii), dar NU conectați bateria principală la alte componente (controler de încărcare, invertor, circuite de 12V etc.). Folosiți un fir mare (folosesc calibru 4) pentru a conecta bateriile împreună.

Pasul 6: Instalați și conectați panourile solare

Instalați panourile solare în locația dorită. Am construit un cadru pentru a atașa panourile în loc să le montez direct pe acoperiș. Cadrul va fi apoi atașat la acoperiș folosind încuietori și zăvoare, ceea ce va permite reglarea unghiului și a rulmentului panourilor atunci când staționează pentru a maximiza absorbția solară. Dacă se utilizează această metodă, asigurați-vă că fixați corect panourile înainte de a călători din nou.

Acoperiți panourile solare cu o pătură (sau altceva) pentru a împiedica lumina să lovească panourile și să se producă electricitate.

Conectați panourile solare în paralel pentru un sistem de 12V: 1. Conectați împreună firele terminale de masă (-) pentru fiecare panou. Conectați firele terminale pozitive (+) pentru fiecare panou împreună. Conectați bornele de masă (-) la firul corespunzător care duce la controlerul de încărcare. Conectați bornele pozitive (+) la firul corespunzător care duce la controlerul de încărcare. ** Din nou, asigurați-vă că comutatorul kill este în poziția OPEN / OFF înainte de a efectua această conexiune. Scoateți capacul / pătura de pe panouri. Pentru panourile Renogy utilizate în acest tutorial, conectorii MC4 sunt pre-instalați, astfel încât să nu fie expus niciun fir.

Pasul 7: Faceți conexiuni finale și porniți sistemul

Este timpul să faceți conexiunile finale și să porniți sistemul. Înainte de a efectua conexiuni, asigurați-vă că toate comutatoarele kill sunt în poziția OPEN / OFF.

Conectați controlerul de încărcare, invertorul de putere și firele magistralei de 12V la banca bateriei. (Dacă utilizați mai multe baterii, desemnați o baterie principală pentru a vă conecta la alte componente. Nu conectați o baterie la controlerul de încărcare și alta la invertor sau la cutia de siguranțe) 1. Conectați firul de masă (-) de la controlerul de încărcare, invertor și magistrala de masă de 12V la terminalul de masă (-) al bateriei principale. Conectați cablul pozitiv (+) de la controlerul de încărcare, invertor și magistrala de 12V / cutie de siguranțe la borna pozitivă (+) a bateriei principale. Închideți comutatorul de oprire între controlerul de încărcare și bateria (dacă este instalat). Închideți comutatorul de distrugere între panourile solare și controlerul de încărcare. Închideți comutatorul de ucidere între banca bateriei și magistrala de 12V sau cutia de siguranțe. Rotiți (închideți) comutatorul din spatele invertorului în poziția ON. Testați prizele, comutatoarele și alte dispozitive pentru a vă asigura că funcționează corect. ** Dacă ceva nu funcționează corect, deschideți toate întrerupătoarele de distrugere înainte de depanare ** Încercați să refaceți liniile sau verificați dacă există perforări / rupturi în cazul în care firele se atașează la știfturi. Asigurați-vă că toate conexiunile sunt fixate în siguranță și asigură un contact bun.

Felicitări!!

Acum aveți un sistem solar fotovoltaic complet instalat și funcțional pentru camper, camionetă sau RV!