Kancelář na baterie. Sluneční soustava s automatickým přepínáním solárních panelů východ/západ a větrnou turbínou: 11 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Projekt:

Kancelář o rozloze 200 čtverečních stop musí být napájena baterií. Kancelář musí také obsahovat všechny ovladače, baterie a součásti potřebné pro tento systém. Solární a větrná energie bude nabíjet baterie. Existuje mírný problém s možností montáže solárních panelů na západ a na východ s domem zarovnaným na sever/jih přímo mezi panely. Orientace domu způsobuje po celý den spoustu stínu na východních i západních bočních panelech.

Hlavní baterie systému (24v 100AH) překonává problém stínu a je nabíjena solární energií od východu do západu slunce pro lednici, mrazničku a počítač. Menší sekundární baterie (24 V 35AH) je nabíjena stejnými solárními panely (ve stínu a špičce slunečního času) plus větrnou turbínou. Menší baterie je určena pro 12voltové monitorovací systémy/kamery, televizi, světla a ventilátory.

Tento Instructable se zaměří hlavně na 4 klíčové body:

1. Konfigurace solárního panelu východ a západ - dva řetězce panelů, které budou mít různé úrovně napětí v závislosti na denní době a jeden způsob, jak tento problém překonat. Ochrana baterie. Pomocí přepínače automatického přenosu a jak si vytvořit vlastní pomocí dvou jednoduchých komponent na ochranu proti vybití baterií. Přidání větrné turbíny do sluneční soustavy v případě dlouhých období bez slunečních dnů. Instalace celého řídicího systému a baterií do kancelářských prostor. Použitá podlahová plocha je 2,6 čtverečních stop.

Díly:

2 x 100 Ah baterie

2 x 35AH baterie Sekundární baterie - zapojeno v sérii, takže 24 voltů @ 35AH pomocí přípojnice pro všechna záporná spojení

24voltový invertor 2000 wattový invertor pro provoz 120 vakuových spotřebičů

Vodič 6 měřicího vedení od hlavní baterie k pojistce 100 amp a negativní přípojnici

Pojistka 100 A mezi měničem a 24V baterií

Přepínač automatického přenosu k ochraně 24v 100AH baterie před pod napětím

Solární regulátor 40 A, 1200 W, max. 150 V, vstup pv

2. solární regulátor Pro 24voltový akumulátor 35AH, maximální vstup 100 voltů pv

Solární panely 8 z nich by byly v zásadě stejné jako v tomto systému

Drát s konektory je drahý, ale snadno se připojuje na kratší vzdálenosti (10 AWG)

Prodlužovač 8 AWG s konektory je drahý, ale snadno se připojuje na delší vzdálenosti (8 AWG)

Panelové konektory pro výrobu vlastních kabelů

Relé východ/západ pro přepínání mezi dvěma řetězci solárních panelů

Digitální časovač pro ovládání relé východ/západ

Polovodičové relé pro vytvoření vlastního vypínače nízké baterie (pro 35AH batt)

Nízkonapěťové ochranné zařízení pro ovládání polovodičového relé (ochrana baterie 35AH)

Převaděč 24 voltů na 12 voltů pro spuštění 12 voltových položek z hlavních 24v baterií v případě potřeby

Nůžový přepínač DPDT x 2 pro směrování, která baterie je připojena k 12voltové pojistkové skříňce, a pro přepínání mezi větrem a solárem pro 24v 35AH bateriovou banku.

12voltová pojistková skříňka pro distribuci a ochranu všech 12voltových zařízení

Propojovací drát o rozměru 10 a další svitek drátu, který jsem předtím měl

Krimpovací nástroj spolu s oky pro vytvoření spousty kabelů vlastní délky. Měl mít jinou sadu úchytů

Větrná turbína po dlouhou dobu bez slunce při výpadku napájení - napojena na 24V 35AH bateriovou banku s druhým solárním regulátorem

Nožový spínač TPDT pro systém rozbití větrné turbíny s použitím 3 odporů pro přerušení

2 dřevěné skříně audio racku pro hlavní součásti celého systému, které udržují stopu až 2,6 čtverečních stop. Měl jsem je už dávno použité.

4 kryty z plexiskla pro vnitřní součásti systému. Měl jsem je použít už dávno.

Krok 1: Panely na západní straně

První 4 panely byly nainstalovány před několika měsíci na západní straně.

Jedná se o 12voltové 100w panely Renogy. V současné době nejsou k dispozici, ale pro informaci byly na Amazonu.

Denní doba na obrázku s kočkou Charlie je kolem 15:40. Solární panely jsou vázány na dva 12 'póly. Tyto dva 12 'tyče jsou namontovány na palubu, nejprve vyvrtáním dvou otvorů na boku paluby, poté zasunutím tyčí do otvorů paluby. Ostatní konce 12 'pólů jsou přišroubovány ke dvěma kratším 5' pólům zasazeným do země. Ve spodní části 5 'pólů jsou vodorovné 8 čtvercové kovové desky. Je nemožné, aby se vítr zvedl ze země. Měl jsem jen štěstí, že jsem našel 5' póly a nemohu na ně opravdu přidat odkaz.

Je velmi snadné vyčistit panely namontované tak nízko.

Tyto solární panely jsou připojeny k relé počínaje 30 stop prodlužovacího drátu 8 AWG a dalších 30 stop kabelu 10 AWG.

Krok 2: Panely na východní straně

Zde jsou další 4 12v 100w solární panely na východní straně asi v 15:30. Byly nainstalovány 18. 10. 20.

Panely jsou k palubě připevněny pomocí horizontální tyče pro montáž paraboly a poté pomocí dvou 12palcových 1,5palcových tyčí, stahovacích pásek a několika škvárových bloků s cihlovými kusy na samém konci (viz obrázky).

Kabely na západní straně stojí téměř stejně jako solární panel! Chtěl jsem vyzkoušet něco levnějšího pro kabely o délce 50 stop na východní straně. Tento trik jsem si pamatoval z videa na YouTube o používání běžných prodlužovacích kabelů, odříznutí konců a svázání tří vodičů dohromady. Použil jsem tedy 100 stopový prodlužovací kabel a funguje to dobře. Velikost drátu nakonec byla asi 10 měřidel pro oba kabely o délce 50 stop, které jsem vyrobil. S vyšším napětím (80 V) přicházejícím z panelů by měl být vodič této velikosti v pořádku. prozatím bez přílišné ztráty. Použil jsem tuto 9 In 12AWG Adapter Kit k připojení konců 50 stopových vodičů k solárním panelům pomocí otočných konektorů.

Krok 3: Solární ovladače a relé - přepínání panelů na východní a západní straně

Solární regulátory:

Solární regulátor Main 40 Amp Epever Tento ovladač je určen k nabíjení 24v baterie 100AH. Tento regulátor má maximální vstupní napětí solárního panelu 150 voltů. Maximální vstupní výkon panelu je 1 200 (nyní limit pro tento systém).

Sekundární solární regulátor Epever 40 Amp Tento ovladač je určen k nabíjení 24v 35AH baterie. Nabíječka má maximální vstup solárního panelu 100 voltů (nyní limit pro tento systém) a maximální vstupní výkon 1 500. K dispozici je také větrná turbína s ovladačem, který pomáhá nabíjet tuto baterii.

Relé:

Jedna polovina relé DPDT (dvojpólový dvojitý vrh) slouží k přepínání mezi 4 východními a 4 západními solárními panely a jejich propojením s hlavním ovladačem. Druhá polovina relé spíná solární panely pro sekundární regulátor. Zde je nastaven čas přepínání nyní pro každý den v týdnu:

7:00 až 12:00 Digitální časovač zapíná relé 80 AMP, které spojuje/přepíná 4 panely na východní straně s hlavním ovladačem nabíjení (a 24v 100AH baterií). Poznámka: Relé odebírá ze systému po dobu 6 hodin přibližně 6 wattů. 4 západní boční panely jsou v tuto chvíli také přepnuty na sekundární regulátor nabíjení (nabíjení 24v 35AH baterie). Od 10 do 13 hodin ze západních panelů by měl být dobrý nabíjecí výkon. 12 až 7 hodin Digitální časovač vypne RELÉ, které spojuje/přepíná 4 panely na západní straně s hlavním ovladačem nabíjení. Relé nyní odebírá ze systému nulový výkon. V tuto chvíli jsou také přepnuty na sekundární regulátor nabíjení 4 východní panely. Mělo by být dobré nabíjení další 2 hodiny (13:00 až 15:00).

Informace o zapojení a schéma hlavního obvodu v kroku 9 najdete na obrázku relé.

Záporné vodiče z řetězců solárního panelu na východě a západě jsou svázány dohromady a před připojením k záporným vstupům solárních regulátorů jdou na vypínač. Nechal jsem ležet záporný vypínač a právě jsem ho přidal. To se v hlavním výkresu neodráží. Jakýkoli typ přepínače s vysokým zesilovačem by měl fungovat dobře, ale není to nutné.

Krok 4: 24Volt 100AH hlavní baterie a měnič

V současné době se hlavní baterie skládá ze dvou x 12voltových baterií 100AH v sérii, které vytvářejí 24voltovou baterii 100AH. Měnič 24 V 2 000 W se používá k napájení chladničky, mrazničky, počítačů nebo mikrovlnné trouby. Mezi měničem a hlavní baterií je 100 ampérová pojistka. U těchto položek 120vac je z vypínače automatického přenosu odpojovací kabel.

Systém používá uzavřené baterie a neměl by z něj unikat žádný vodíkový plyn. Měl jsem detektor co2 a četl jsem, že budou detekovat také plynný vodík, a tak jsem ho nainstaloval. Brzy bude přidán ventilační systém.

Krok 5: Uložení hlavní 24voltové baterie 100AH z nízkého napětí

Přepínač automatického přenosu 50A 5500 W od společnosti Spartan se pohybuje kolem 115 $. Bylo by také zábavné ho postavit.

Tímto způsobem můžete přednastavit úroveň nízkého napětí baterie, aby se automaticky snížil veškerý spotřebovaný výkon z měniče 2000 W. Poté přepíná napájení klimatizačních jednotek na síťovou energii a zajišťuje, že šetříme baterie, aby se nedostaly přes úroveň nebezpečí. Nemůžete si všimnout okamžitého přepnutí.

Toto zařízení pak nechá baterie nabít na nejvyšší bod, než se znovu vrátí k napájení z baterie. Při přepnutí do režimu napájení měniče zařízení neustále odebírá 6 wattů energie.

Je snadné se připojit. Stačí připojit střídač ke vstupu označenému „střídač“. Připojte spotřebiče, které by normálně byly připojeny k vašemu střídači, do sekce „výstup“. Připojte svůj dům do sekce „veřejná energie“. Nakonec připojte hlavní bateriovou baterii (za pojistkou) k sekci „baterie“. Všechna tři klimatizační zařízení se spojují na samostatné mini přípojnici. Viz hlavní schéma zapojení.

Krok 6: Sekundární 24v 35AH baterie. Přidání větrné turbíny a přepínače pro sluneční nebo větrnou energii

Sekundární solární regulátor této sluneční soustavy a 24v 35AH baterie udržují solární panely v provozu po celou dobu. Vzhledem ke konfiguraci východ/západ jde většina energie solárního panelu do baterie 100AH a méně energie do baterie 35AH (která potřebuje méně). Banku baterií 35AH lze přepnout na větrnou energii po celou dobu slunečního svitu mimo špičku.

Větrná turbína klimatizace byla přidána hlavně pro nejhorší scénář dlouhých výpadků elektřiny a spousty zatažených dnů. Měla by existovat dostatečná větrná energie, aby udržely mobilní telefony a notebooky nabité a aby běželo několik 12voltových položek (rádio, televize a světla).

Souprava větrných turbín Yaegarden 400W s ovladačem od Amazonu od Amazonu za 130 $ vypadala po malém průzkumu jako dobrý obchod. Dodává se s regulátorem nabíjení baterie 12 / 24V.

K upevnění turbíny na pól jsem použil úhelník. Z tohoto držáku můžete vyjmout středovou část hlavní antény a použít tento otvor k přišroubování k jednomu ze 4 otvorů kruhového dílu pro montáž turbíny (viz obrázky).

Na samém vrcholu systémové skříně je video monitor připojený ke kameře namířené na větrnou turbínu. Je skvělé při pohledu na měřiče sledovat, co se děje s rychlostí turbíny. Je také zábavné vidět přestávku v akci.

K přepnutí ze solárního nebo větrného režimu nabíjení se používá polovina nožového spínače DPDT. Zemnicí vodiče solární nabíječky a regulátoru/nabíječe větru jsou spojeny se zemnící přípojnicí hlavního systému

Je dobré mít systém přestávky, aby se lopatky netočily, když turbína nenabíjí baterie.

Přepínač TPDT slouží k přechodu z provozního režimu do režimu přerušení. To se provádí nejprve připojením 3 vodičů klimatizace přicházejících z větrné turbíny ke společné části spínače. Přerušení (tři odpory 100 wattů 10 ohmů) je na straně A spínače a ovladač větru je na straně B spínače.

Krok 7: 12voltová pojistková skříňka, přepínač baterie a převodník 24v na 12v

Polovina přepínače DPDT směřuje energii buď z hlavní 24v 100AH baterie nebo ze sekundární 24v 35AH baterie do 24voltového až 12voltového DC měniče.

12voltový výstup převodníku je připojen ke vstupu 12voltové pojistkové skříňky.

Pro distribuci 12voltové energie jsou v současné době instalovány tři malé obvodové projektové skříně s digitálními voltmetry spolu s banánovými konektory běžícími z pojistkové skříňky. Už jsem vyhodil jednu pojistku. Vždy je dobré mít pojistky!

Zde je obrázek lišty svorkovnice připojené k 12voltové krabici s banánkovými zástrčkami. Deska s obvody je 12voltový zesilovač zvuku pro televizní systém. Digitální časovač pro relé je také připojen k pojistkové skříňce.

Krok 8: Uložení banky sekundárních baterií před podpětím

Pro 24v 35AH bateriovou banku jsou k vybudování vlastního zařízení na ochranu baterie pod napětím potřeba pouze dvě položky.

1. Ovladač vybíjení lithiové baterie TeOhk XY-CD60. POZNÁMKA* Štítek schématu zapojení na této jednotce je špatný. Otevřete jej a podívejte se na značky na desce s obvody.

2. Normální relé s vysokým zesilovačem nebo polovodičové relé.

Když ovladač TeOhk XY-CD60 detekuje přednastavené nízké napětí, spustí relé k odpojení baterie od všech zátěží. Viz hlavní schéma zapojení.

Pokud používáte lithiové baterie, můžete je nechat vybít asi na 80% (myslím). Pokud ale používáte baterie typu AGM/Sealed nebo olověné, nikdy byste je neměli nechat pod 50%. Četl jsem, že nenechám 12voltové uzavřené baterie klesnout pod 11,2 voltů (22,4 v pro dvě baterie v sérii).

Krok 9: Schéma hlavního obvodu

Speciální ručně nakreslený obvodový diagram.

Krok 10: Test východu a západu východu na 14:00 východního a západního panelu

Venku bude skvělý den. Nyní v 8 hodin 54 stupňů. Východ slunce dnes bylo v 6:58.

Vítr je docela silný. V současné době je baterie 24 V 35AH na 25,4 voltů. Necháme větrnou turbínu zapnutou pro tuto bateriovou banku celý den a uvidíme, jak to bude později. [Skončilo na 26,0 voltech]

11/14/20, hlavní systém (24v 100AH baterie)

Test ručního přepínání východ / západ:

8:00 zkouška. Když je solární regulátor přepnut na východní stranu, je hodnota 27,6 V při 1,5 A nebo 41 W.

Pokud ručně přepnu ovladač na západní panely, dostaneme pouze hodnotu 27,5 V @.1 A nebo 2,75 W.

Výsledky testů po celý den:

8:00 >> východ = 41 wattů západ = 2,75 wattů

9:00 >> východ = 78 wattů západ = 7 wattů

11:00 >> východ = 120 wattů západ = 80 wattů

12:18 >> >> východ 99 wattů západ 105 wattů

14:00 >> východ 153 wattů západ 168 wattů

Chceme, aby hlavní baterie vždy používala stranu s nejvyšším výkonem. Zdá se tedy, že někdy kolem 12:00 je v pořádku vypnout relé a přepnout na západní panely

Krok 11: Západ slunce - úroveň napětí

Díky kabelovým solárním panelům řady 4 se baterie budou nabíjet téměř do západu slunce. Když byl tento snímek pořízen (ne příliš aktuální), dostávali jsme asi 26 voltů ze západních panelů.

Hlasujte prosím pro tento projekt v soutěži na baterie.

Dík!

Joe