Офис на батарейках. Солнечная система с автоматическим переключением между восточными и западными панелями солнечных батарей и ветряной турбиной: 11 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Проэкт:

Офис площадью 200 квадратных футов должен питаться от батареи. В офисе также должны быть все контроллеры, батареи и компоненты, необходимые для этой системы. Солнечная и ветровая энергия заряжают батареи. Существует небольшая проблема, связанная с наличием вариантов монтажа солнечных панелей только на западе и востоке, когда дом выровнен с севера на юг непосредственно между панелями. Ориентация дома вызывает много тени как на восточных, так и на западных панелях в течение дня.

Главный аккумулятор системы (24 В, 100 Ач) решает проблему с затенением и заряжается от солнечной энергии от восхода до заката для холодильника, морозильной камеры и компьютера. Меньший аккумуляторный блок (24 В, 35 Ач) заряжается теми же солнечными батареями (в тени и в пиковое время на солнце) плюс ветряная турбина. Меньший аккумуляторный блок предназначен для 12-вольтовых мониторов / камер системы безопасности, телевизора, освещения и вентиляторов.

Это руководство будет сосредоточено в основном на 4 ключевых моментах:

1. Восточная и западная конфигурация солнечных панелей - две группы панелей, которые будут иметь разные уровни напряжения в зависимости от времени суток, и один способ решения этой проблемы. Защита аккумулятора. Использование автоматического переключателя и как сделать свой собственный из двух простых компонентов для защиты от разрядки батарей. Добавление ветряной турбины в солнечную систему на случай продолжительных периодов без солнечной погоды 4. Установка всей системы контроллера и аккумуляторов внутри офиса. Используемая площадь составляет 2,6 квадратных фута.

Части:

2 батареи по 100 Ач. Главный аккумуляторный блок - подключен последовательно, обеспечивая 24 В при 100 Ач, с использованием сборной шины для всех отрицательных подключений.

2 батареи по 35 Ач Блок вторичных аккумуляторов - подключен последовательно, обеспечивая 24 В при 35 Ач, с использованием сборной шины для всех отрицательных подключений

Инвертор на 24 В Инвертор на 2000 Вт для работы с приборами на 120 В переменного тока

Провод калибра 6, идущий от основной аккумуляторной батареи к предохранителю на 100 А и отрицательной шине

Предохранитель на 100 А между инвертором и батареей 24 В

Автоматический переключатель резерва для защиты аккумуляторной батареи 24 В 100 Ач от пониженного напряжения

Контроллер солнечной энергии 40 А, 1200 Вт, 150 В макс. Вход PV

2-й солнечный контроллер Для блока батарей 24 В, 35 Ач, макс. Вход ПВ 100 В

Панели солнечных батарей 8 из них будут в основном такими же, как в этой системе.

Провода с разъемами дороги, но их легко подключить на меньших расстояниях (10 AWG).

Расширители 8 AWG с разъемами дороги, но их легко подключить на большие расстояния (8 AWG)

Панельные соединители для изготовления собственных кабелей

Реле Восток / Запад для переключения между двумя цепочками солнечных панелей

Цифровой таймер для управления реле Восток / Запад

Твердотельное реле для автоматического отключения разряда батареи (для батареи 35AH)

Устройство защиты от низкого напряжения для управления твердотельным реле (защита батареи 35AH)

Преобразователь 24 В в 12 В для работы 12 В элементов от основных батарей 24 В при необходимости

Двухпозиционный рубильный выключатель x 2, чтобы указать, какой блок батарей подключен к блоку предохранителей на 12 В, и переключать между ветром и солнечным светом для блока батарей 24 В 35 Ач.

Блок предохранителей на 12 В для распределения и защиты всех устройств на 12 В

Соединительный провод 10-го калибра вместе с другим рулоном проволоки, который у меня был ранее

Обжимной инструмент вместе с наконечниками для создания большого количества кабелей нестандартной длины. Должен был быть другой набор проушин

Ветряная турбина в течение длительного периода без солнца при отключении электроэнергии - подключена к батарее 24 В 35 Ач с помощью 2-го солнечного контроллера

Рубильник TPDT для тормозной системы ветряной турбины с использованием 3 резисторов для прерывания

2 деревянных стойки для аудиосистемы для основных компонентов всей системы, занимающие площадь до 2,6 квадратных футов. Я использовал их очень давно.

4 крышки из оргстекла для внутренних компонентов системы. Использовал их с давних пор.

Шаг 1: западные панели

Первые 4 панели были установлены несколько месяцев назад на западной стороне.

Это панели Renogy на 12 вольт и 100 ватт. В настоящее время они недоступны, но для справки были на Amazon.

Время дня на фотографии с котом Чарли - около 15:40. Солнечные панели привязаны стяжками к двум 12-дюймовым полюсам. Эти две 12-дюймовые шесты крепятся к палубе, сначала просверлив два отверстия в боковой части палубы, а затем вставив шесты в отверстия палубы. Другие концы 12-дюймовых столбов прикреплены болтами к двум более коротким 5-дюймовым столбам, установленным в земле. Внизу 5-дюймовых столбов расположены горизонтальные 8-дюймовые квадратные металлические пластины. Их невозможно поднять из-под земли ветром. Мне просто повезло найти 5-футовые столбы, и я не могу добавить к ним ссылку.

Панели, установленные так низко, очень легко чистить.

Эти солнечные панели подключаются к реле, начиная с 30 футов удлинительного провода 8 AWG и еще 30 футов кабеля 10 AWG.

Шаг 2: панели восточной стороны

Вот еще 4 солнечные панели 12v 100watt на восточной стороне около 15:30. Установлены 18.10.20.

Панели крепятся к палубе с помощью горизонтальной опоры для установки спутниковой антенны, а затем с помощью двух 12-футовых 1,5-дюймовых опор, стяжек и некоторых шлакоблоков с кирпичными кусками в самом конце (см. Рисунки).

Кабели для западной стороны стоят почти столько же, сколько солнечная панель! Я хотел попробовать что-нибудь подешевле для 50-футовых восточных кабелей. Я вспомнил этот трюк из видео на YouTube об использовании обычных удлинителей, отрезании концов и связывании трех проводов вместе. Итак, я использовал удлинитель длиной 100 футов, и он отлично работает. Размер провода в итоге был около 10 калибра для обоих 50-футовых кабелей, которые я сделал. При более высоком напряжении (80 В), поступающем от панелей, провод такого размера должен быть в порядке. без особых потерь на данный момент. Я использовал этот комплект адаптера 9 дюймов 12AWG для подключения концов 50-футовых проводов к солнечным панелям с помощью скрученных разъемов.

Шаг 3: солнечные контроллеры и реле - переключение восточной и западной панелей

Солнечные контроллеры:

Основной контроллер солнечной энергии Epever на 40 А Этот контроллер предназначен для зарядки аккумуляторной батареи 24 В, 100 Ач. Этот контроллер имеет максимальное входное напряжение солнечной панели 150 В. Максимальная входная мощность панели составляет 1 200 (сейчас предел для этой системы).

Вторичный солнечный контроллер Epever на 40 А Этот контроллер предназначен для зарядки аккумуляторной батареи 24 В 35 Ач. Зарядное устройство имеет максимальное входное напряжение солнечной панели 100 вольт (теперь предел для этой системы) и максимальную входную мощность 1 500. Существует также ветряная турбина с контроллером, помогающим заряжать эту батарею.

Реле:

Одна половина реле DPDT (двухполюсный, двухпозиционный) используется для переключения между 4 восточными и 4 западными солнечными панелями, соединяя их с главным контроллером. Другая половина реле переключает солнечные панели для вторичного контроллера. Вот какое время переключения сейчас установлено для каждого дня недели:

С 7 утра до 12 вечера Цифровой таймер включает РЕЛЕ 80 AMP, которое соединяет / переключает восточные 4 панели с главным контроллером заряда (и блоком батарей 24 В 100 Ач). Примечание: реле потребляет около 6 Вт энергии от системы в течение этих 6 часов. 4 западные боковые панели в это время также переключаются на контроллер вторичной зарядки (зарядка батареи 24 В 35 Ач). Должна быть хорошая зарядка с 10:00 до 13:00 от западных панелей с 12:00 до 7:00 Цифровой таймер отключает РЕЛЕ, которое подключает / переключает 4 панели на западной стороне к главному контроллеру заряда. Реле теперь потребляет нулевое питание от системы. 4 восточные панели также подключены к контроллеру вторичного заряда. Должна быть хорошая зарядка еще 2 часа (с 13:00 до 15:00).

Информацию о подключении см. На изображении реле, а также на принципиальной схеме на шаге 9.

Отрицательные провода от восточной и западной цепочек солнечных панелей связываются вместе и идут к выключателю перед подключением к отрицательным входам солнечных контроллеров. Я положил отрицательный выключатель и просто добавил его. Это не отражено на основном рисунке. Любой переключатель с высоким усилителем должен работать нормально, но в этом нет необходимости.

Шаг 4: Основной аккумуляторный блок 24 В, 100 Ач и инвертор

В настоящее время основной аккумуляторный блок состоит из двух последовательно соединенных батарей по 12 В по 100 Ач, составляющих 24 В, 100 Ач. Инвертор 24 В 2000 Вт используется для питания холодильника, морозильной камеры, компьютеров или микроволновой печи. Между инвертором и основной батареей есть предохранитель на 100 ампер. Для этих элементов на 120 В переменного тока есть удлинитель, выходящий из автоматического переключателя.

В системе используются герметичные батареи, и в ней не должно быть утечки газообразного водорода. У меня был детектор CO2, и я читал, что они также обнаруживают газообразный водород, поэтому я его установил. Скоро будет добавлена система вентиляции.

Шаг 5: Сохранение основного блока батарей 24 В, 100 Ач от низкого напряжения

Автоматический переключатель 50А мощностью 5500 Вт от Spartan стоит около 115 долларов. Было бы тоже интересно построить такой.

С его помощью вы можете предварительно установить низкий уровень напряжения батареи, чтобы автоматически отключить всю мощность, потребляемую от инвертора на 2000 Вт. Затем он переключает питание элементов кондиционера на сетевое питание, гарантируя, что мы уберем батареи от разрядки выше опасного уровня. Мгновенное переключение не заметить.

Затем это устройство позволит батареям зарядиться до установленного максимального значения, прежде чем снова вернуться к питанию от батареи. Устройство постоянно потребляет 6 Вт мощности при переключении в режим инверторного питания.

Подключиться легко. Просто подключите инвертор к входу с надписью «инвертор». Подключите приборы, которые обычно были бы подключены к вашему инвертору, к секции «выход». Подключите электропитание вашего дома к разделу «общественное питание». Наконец, подключите основную батарею солнечной системы (после предохранителя) к секции «батарея». Все три заземления A / C соединяются вместе на отдельной мини-шине. См. Основную принципиальную схему.

Шаг 6: Вторичный аккумуляторный блок 24 В 35 Ач. Добавление ветряной турбины и переключателя для солнечной или ветровой энергии

Вторичный солнечный контроллер этой солнечной системы и аккумуляторная батарея на 24 В 35 Ач позволяют использовать солнечные панели все время. Из-за конфигурации восток / запад большая часть энергии солнечной панели идет на батарею 100 Ач и меньше энергии идет на батарею 35 Ач (которая требует меньше). Аккумуляторную батарею на 35 Ач можно переключить на ветровую энергию в любое непиковое солнечное время.

Ветряная турбина A / C была добавлена в основном для наихудшего сценария длительных отключений электроэнергии и большого количества пасмурных дней. Энергии ветра должно быть достаточно, чтобы поддерживать зарядку сотовых телефонов и ноутбуков, а также работать несколько 12-вольтных устройств (радио, телевизор и освещение).

Комплект ветряных турбин Yaegarden 400 Вт с контроллером от Amazon за 130 долларов после небольшого исследования выглядел как выгодная сделка. Поставляется с контроллером заряда аккумулятора 12В / 24В.

Я использовал угловой кронштейн, чтобы закрепить турбину на опоре. Вы можете снять центральную часть основной антенны с этого кронштейна и использовать это отверстие для крепления болтами к одному из 4 отверстий на кольцевой детали крепления турбины (см. Рисунки).

В самом верху системного шкафа находится видеомонитор, подключенный к камере, направленной на ветряную турбину. Приятно видеть, что происходит со скоростью турбины, глядя на счетчики. Также интересно наблюдать за перерывом в действии.

Для переключения из режима солнечной или ветровой зарядки используется половина рубильника DPDT. Заземляющие провода солнечного зарядного устройства и ветряного контроллера / зарядного устройства привязаны к шине (шинам) заземления главной системы

Хорошо иметь тормозную систему, чтобы лопасти не вращались, когда турбина не заряжает батареи.

Переключатель TPDT используется для перехода из рабочего режима в режим паузы. Сначала это делается путем подключения 3 проводов кондиционера, идущих от ветряной турбины, к общей секции переключателя. Разрыв (три резистора 100 Вт 10 Ом) находится на стороне A переключателя, а регулятор ветра - на стороне B переключателя.

Шаг 7: Блок предохранителей на 12 В, переключатель батарейного блока и преобразователь 24 В на 12 В

Половина переключателя DPDT направляет питание либо от основного блока батарей 24 В 100 Ач, либо от вторичного блока батарей 24 В 35 Ач, на преобразователь постоянного тока с 24 вольт на 12 вольт.

Выход преобразователя на 12 В подключается к входу блока предохранителей на 12 В.

Для распределения 12-вольтной мощности в настоящее время есть три небольших монтажных коробки с цифровыми вольтметрами, установленными вместе с гнездами бананового типа, идущими от блока предохранителей. Я уже перегорел один предохранитель. Всегда хорошо иметь предохранители!

Вот изображение клеммной колодки, подключенной к коробке на 12 В с помощью банановых вилок. Печатная плата представляет собой 12-вольтовый усилитель звука для телевизионной системы. Цифровой таймер реле также подключен к блоку предохранителей.

Шаг 8: Сохранение банка вторичных батарей от пониженного напряжения

Для батарейного блока 24 В 35 Ач необходимо всего два элемента, чтобы создать собственное устройство защиты батареи от пониженного напряжения.

1. Контроллер заряда литиевых батарей TeOhk XY-CD60. ПРИМЕЧАНИЕ * наклейка со схемой подключения на данном устройстве неправильная. Откройте его и посмотрите на маркировку на печатной плате.

2. Обычное реле высокого тока или твердотельное реле.

Когда контроллер TeOhk XY-CD60 обнаруживает заранее заданное низкое напряжение, он запускает реле, чтобы отключить аккумулятор от всех нагрузок. См. Основную принципиальную схему.

Если вы используете литиевые батареи, вы можете позволить им разрядиться примерно до 80% (я думаю). Но если вы используете аккумуляторы AGM / Sealed или свинцово-кислотные аккумуляторы, никогда не допускайте, чтобы уровень заряда аккумуляторов опустился ниже 50%. Я прочитал, чтобы не позволять 12-вольтовым герметичным батареям опускаться ниже 11,2 вольт (22,4 В для двух последовательно соединенных батарей).

Шаг 9: принципиальная электрическая схема

Специальная рисованная принципиальная схема.

Шаг 10: от восхода до 14:00 Испытание переключателя панелей с востока на запад

На улице будет отличный день. 54 градуса сейчас в 8 утра. Восход солнца сегодня был в 6:58.

Ветер довольно сильный. В настоящее время аккумуляторная батарея 24 В 35 Ач имеет напряжение 25,4 В. Мы будем держать ветряную турбину включенной для этого блока аккумуляторов в течение всего дня, а потом посмотрим, как это будет. [Кончилось на 26,0 вольт]

14.11.20, Основная система (аккумуляторная батарея 24 В, 100 Ач)

Тест ручного переключения Восток / Запад:

8:00 утра тест. Когда контроллер солнечной энергии переключен на восточную сторону, показание составляет 27,6 В при 1,5 А или 41 Вт.

Если я вручную переключу контроллер на западные панели, мы получим только 27,5 В при 0,1 А или 2,75 Вт.

Результаты тестирования в течение дня:

8:00 >> восток = 41 Вт запад = 2,75 Вт

9:00 >> восток = 78 Вт запад = 7 Вт

11:00 >> восток = 120 Вт запад = 80 Вт

12:18 >> восток 99 Вт запад 105 Вт

14:00 >> восток 153 Вт запад 168 Вт

Мы хотим, чтобы основная батарея всегда использовала самую высокую мощность. Итак, похоже, что где-то около 12 часов можно выключить реле и переключиться на западные панели

Шаг 11: Закат - Уровень напряжения

С проводными солнечными панелями серии 4 аккумуляторы будут заряжаться почти до заката. Когда была сделана эта фотография, мы получали около 26 вольт от западных панелей (ток небольшой).

Пожалуйста, проголосуйте за этот проект в конкурсе "Питание от батареи".

Спасибо!

Джо