Повна енергетична автономія або як вижити з сонячними панелями в зворотному напрямку

Все почалося з того, що я купив шматочок землі в с., минуле якого не пройшли електропроводи. «Не велика справа», - думав я. Відповідно до закону, я повинен бути підключений до електромережі протягом 6 місяців з дати укладання договору. Якщо тільки я знав, що я хотів би оволодіти автономним живленням і зануритися в світ сонячної енергії...



Я намагаюся виділити теоретичне обґрунтування мого вибору та розрахунку, що полегшить розуміння обсягу інвестицій для побудови власної енергетичної системи.
У другій частині я описую практичну реалізацію моїх ідей з економічними розрахунками, застосованим обладнанням та схемами робочої системи. Я також описую переваги, недоліки та помилки в реалізації проекту.
У третьому, якщо мова йде про це, я розповість про плани інтеграції автономної електромережі та звичайної сітки сітки в приватному будинку.

Проведення, що ще немає електрики, а будинок вже був зібраний, прийшов навесні, коли почалося будівництво і оздоблювальний сезон. І якщо будинок був зібраний за допомогою ративного бензинового генератора, то не можна жити з такою ламкою в с., і він дорого приїхати на 2,5 кВт бензиновий генератор для дрилі або пари ламп. Тут дуже легко малювати перше правило: в с. потрібно бензогенер, якщо є необхідність в електриці в будь-який час. Мережі нестійкі і ніхто не закріпить їх в перші хвилини після збою. Друге правило полягає в тому, що генератор повинен працювати на одному паливі, як машина. Якщо паливо раптом вибігається, можна злити з автомобіля, і якщо ємність в машині висушують, можна здійснити зворотну процедуру.



Якщо ви подивитеся в лівому кутку, ви можете побачити, як працює генератор для одного свердла і радіоприймача. Після того, як ця картина почала кріпитися в ідеї, що електрика не стільки, але часто. Наприклад, увечері потрібно світити будинок, який вимагає близько 100 Вт енергії. Думки про покупку другого, малопотужного бензинового генератора, але були звільнені за низку причин: ратилінг, обслуговування, механіки, а отже, знос і скорочування або пізніше, відмова. Потрібно щось автономне, просто, надійне.

Після вивчення форуму автономістів, перечитування сотень гілок і навчання для визначення єдиного кристала з полікристала, було прийнято рішення використовувати сонячну енергію для вигоди конкретного будинку. Після того, як на Хабра багато звітів про те, як ще одна мобільна компанія в віддаленому регіоні витрачала багато рублів і вдалося заощадити ще більше, і тут все зрозуміло, своїми руками і на прикладі.

Доведемо до теорії. Головне, що доведеться боротися в будинку з автономною енергосистемою (далі – автономна) – це прагнення всіх домогосподарств, які включають чайники, праски, мікрохвильові печі та інші побутові прилади, які споживають божевільні кілограми енергії. Для фенів і прасок можна запустити електрогенератор.



Так, в першу чергу необхідно виключити більшість електроприладів, які ми використовуємо в побуті: чайники, електроплитки і так далі. Заміна буде будь-яким газовим плитою і газовим циліндром, який може бути заправлений практично на будь-якому АЗС. Так варіння і опалення з газом є третім правилом вегетативності.

світлодіодне освітлення. Ви можете взяти світлодіодні збірки, індивідуальні світлодіоди або світлодіодні стрічки. В останньому випадку можна купити оптом в китайському інтернет-магазині відразу для всього будинку і гідної економії. Основне завдання - вибрати напругу світлодіодів, що дорівнює напругі пристроїв зберігання енергії в будинку. Після того, як будь-яка трансформація буде з'їсти зайві ват. Зайдіть четверте правило: світлодіодне освітлення, де можливо.

Датчики руху серйозно допомагають заощадити електроенергію - це також розкриється досвідом. На шляху до туалету, на сходи на другий поверх або в передпокої, краще покласти датчик руху і світлодіодну стрічку. Це дозволить уникнути ходьба в темному перемикачі і усунути непотрібні втрати енергії, коли хтось забув, щоб натиснути клавіші.



Це буде коштувати близько 300-350 рублів, але він збереже багато нервів і енергії. Власне споживання недбале порівняно з попереднім освітленням. Один смішний випадок від практики: домашні тварини швидко розраховують діапазон датчика і вночі затримують вхід і залишаючи видимість зони, що обертаються на вогні.

І тепер про техніку, яку потрібно буде створити сонячний автомобіль:

1,1 км Панелі сонячних батарей:



2,2 км Контроль зарядних акумуляторів від сонячних батарей:



3. У Баттерії. Під час обговорення типу батарей, тому багато копій були розбиті, що я не хочу пам'ятати. Одна з найскладніших завдань і найдорожча частина системи:



4. У Інвертор від прямого струму, до змінної напруги 220В:



Це чотири основні елементи автономної системи сонячної енергії. Я розповім вам про розширення функціональності в другому, практичному, частково і зараз я буду писати мінімальну вегетативну для заміського будинку, де хочу дивитися телевізор ввечері, піти з ноутбука в мережу і сидіти на столі в світлі лампи. Все розглядається на основі середньої смуги Росії між квітень і вересень. В інші часи року сонце помітно менше, а літній сезон практично закритий або ще не відкритий.

Візьміть початкове споживання:
1. середній ноутбук при споживанні 80 Вт буде працювати 5 годин на добу
2. середній телевізор з споживанням 40 Вт (LCD) працюватиме 3 години на добу
3. освітлення з 3 світлодіодними смужками (24 Вт / с), які вистачить для приміщення близько 40 кв.м. м. працюватиме 4 години

В цілому, нам потрібна енергія: 808 Вт
Якщо звичайний автомобільний акумулятор з напругою 12 В обраний як пристрій для зберігання енергії, 67 Ач буде проводитися ввечері. Для того щоб не знизити акумулятор і продовжити термін служби, рекомендується розряджати акумулятор не більше 30%, що означає необхідну ємність від 200 Ач і вище. Крім того, протягом дня необхідно буде поповнювати витрачений Амперч, а також потрібно враховувати ефективність і невідповідність сонця для вибору необхідної кількості сонячних панелей. Давайте скажемо, що сонце буде сяяти протягом 8 годин, 3 години з них буде хмарно і енергоефективно. Так ми повинні компенсувати 67 Ач в 5 годин. Здавалося б, нічого простіше: 14 A залийте 5 годин і це все, але сонячна енергія має безліч нюансів. Баттерії не беруть заряду лінійно - до "наповнення" акумулятора з енергією, отриманий струм зменшується і останні години зарядки йдуть надзвичайно повільно.

Увімкніть розрахунок необхідного обладнання, яке потрібно буде придбати для електрифікації заміського будинку, ми отримуємо:
1,1 км Сонячна батарея 2 шт х 100 Вт - 15000 p
2,2 км Контролер заряду простий - 800p
3. Батарея 190 Ah - 8500 p
4. 3 LED стрічки - 1200 р.
5. Інвертор 12В-220В - 2000р.
Загальний: 27,500 рублів

Устаткування було розглянуто найдешевшим, враховуючи мінімальний комфорт, описаний вище. Якщо ви любите матеріал і хочете бачити впровадження більш потужної і ефективної системи, будь ласка, дайте мені знати, що я почав писати другу частину.

Реальна сонячна електростанція для кінцевого користувача складається з витрачених грошей, зразків, установки пристроїв та викладання домогосподарств для використання електроенергії економічно. Крім того, останнім пунктом слід приділити особливу увагу, оскільки вегетативний передбачає повністю особливий підхід до споживання енергії і навіть реструктуризації звичайних дій.



Оскільки сонячні панелі є найбільш видимою частиною системи, і навіть перетворюють енергію сонця в електрику, варто починати з них. Є два способи отримання сонячної панелі: зробити це самостійно або купити готовий. Хочу сказати, що остаточна вартість кінцевого продукту при виготовленні декількох панелей і без досвіду буде коштувати про таку ж кількість, як готова панель однакової ємності, але виробляється на заводі. Але це цікаво зробити самому.
Я хочу знову додати трохи теорії. Є три доступні для покупців, для засмаги, технології сонячних батарей, що складаються з різних клітин: монокристалічний, полікристалічний і аморфний кремній. Вони розрізняються в структурі і навіть можна побачити оком. Я спробую розповісти вам якомога простіше, і тим, хто хоче зануритися в різницю в хімічних складах, можна побачити самі інформацію - не перевантажувати статтю.
Аморфний кремній - найбільш перспективна технологія виробництва. Дозволяє зробити згинальні панелі і виробляти струм в дифузному світлі, тобто в похмуру погоду, але вони швидко деградують, які виражають при зниженні ефективності.
Однокристали - це чистоті клітини з основного кремнію. Як правило, чорні пластини без міжповерхівок, майже квадратна форма з округлими краями. Іноді розрізають навпіл, щоб збільшити натяг елемента.
Полікристалічні клітини виготовляються з вторинного кремнію або не дуже чисто. Застосовується єдиний кристал.

Типи акумулятора розташовані в зниженні вартості. І якщо в другому і третьому варіантах все ще закриваються, то в першу чергу зламається за вартістю, і в підсумку знизиться виробництво енергії. Для виготовлення власної панелі сонячних батарей (далі SP або SB - Сонячна батарея) в Китаї було замовлено партію сонячних батарей класу марки B номер для пари SB. Необхідно перевірити, що в комплект входять гойдалки, шини для з'єднання клітин один з одним і хоча б пара метрів кабелю. Також було замовлено роз'єми MC4 для підключення батарей. У Росії було замовлено виробництво з підсвічуванням загартованого скла товщиною 4 мм. Ця товщина обумовлена потребою у захисті від всіх видів кутикулів (дощів) та інших погодних умов (національний вплив каменю малоймовірно вижити), а з підсвічуванням необхідно збільшити ефективність елементів. Для каркасного скла захист від чіпів і простоти монтажу був придбаний алюмінієвий кут 30х30 і необхідні кріплення до нього. Для підключення сонячних панелей до системи багатоядерний мідний кабель з перерізом 6 мм кв. Для зарядки контролер PWM був замовлений в одному Китаї, і для живлення пристроїв 220V - простий інвертор автомобіля потужністю 100 китайських Вт. Навігація Я поясню різницю між звичайними та китайськими ватами.

Система живлення 1. Бюджетний

Автономне виробництво сонячних батарей

так, збірка. Прибули модулі в коробку і деякі з них були розбиті, як на першому фото. Для цього на складі, як правило, є близько 10 штук. Я скаржався на китайську людину в листі і він відправив мене 10 більше клітин безкоштовно. Кожна клітина випускає 0.5В і 4А на вимогу китайських постачальників. Так кожен модуль 2 Вт. Для зарядки акумулятора необхідно мати напругу понад 14.4 Вольт, тобто потрібно об'єднати клітинки в серії. Шукаємо на заводських панелях і використовуючи практику багатьох госпвиробників, було прийнято рішення об'єднати дві ланцюжки 36 елементів на одному склі, отримувати 18 вольт і 8А в пікі. Так, одна панель може довести до 144 Вт потужності, яка ніколи не була. Ми розглянемо причини пізніше, але за час виробництва.
Проста процедура. Продаємо шини:



Приготувати каркасне скло:



Прокладаємо, зварюємо, знімаємо шини і пропалюємо дроти, а потім заливаємо спеціальну сполуку для ущільнення всіх пластин. Люди заливають ущільнювачі, різні мастики, сподобалося готове з'єднання виробництва компанії в Санкт-Петербурзі. Ми можемо самі зателефонувати одержувачу і узгодити зручний час і місце вручення квітів. На укладеннях контактів буде добре підходити ущільнювальну коробку з діодом, яка дозволить запобігти системі від падіння потужності під час серійного з'єднання, якщо один з батарей затемнений. Коробка прийшла з клітинами.





Я закінчився двома сонячними панелями з номінальною потужністю 288 Вт.



Але є багато конвенцій. Коли сонячна панель нагрівається, її ефективність падає навіть від розрахованого відсотка до 20. Крім того, вона впливає на витік елементів і мікрокраків, які неминуче виникають при пайки. В результаті міркування влітку сонця я отримав 40 Вт від кожної панелі, яка в три рази менше очікувань. Ціна такої панелі вийшла близько 6000-6500 рублів, при цьому заводні панелі з ціною доставки 7000-7500 рублів. Так я закінчив недосвідчену діяльність і пізніше придбали тільки заводські панелі.

Вибір базової напруги
Це, ймовірно, одне з перших рішень, щоб зробити при розробці сонячних панелей. Справа в тому, що сонячні системи створюються з напругою від 12 – оскільки більшість батарей мають лише таку напругу. Навіть ємні акумулятори, зібрані з клітин 2В, часто зібрані на 12, 24, 36 або 48 вольт. Тут необхідно згадати фізику і формулу електричної енергії: P=U*I. Далі слід, щоб з однаковою потужністю, збільшуючи напругу, ми знизимо струм. Дуже природно, що зниження струму призведе до зменшення навантаження на елементну основу і зменшення перерізу проводів, але неможливо збільшити напругу невизначено. Ось така проблема: прямий струм, на відміну від чергування з збільшенням напруги вище 36 вольт, набагато небезпечніше для людини. Якщо ви не дайвінг в теорію, то від чергування струму з напругою 220В, ви можете найчастіше відірвати руки, але від постійного практично ніколи не ніколи. Крім того, ви можете голосувати за низькі напруги, якщо тільки через 12V є типовою напругою акумулятора автомобіля, що означає, що є багато різних обладнання, призначених для цієї напруги. Крім того, зведення ємності акумулятора можна просто додавати звичайні акумулятори до паралелю, при цьому з великим натягом потрібно буде придбати акумулятори в парах, потрійах або чотири рази. Існує ще одна неприємна точка в серійному з'єднанні акумуляторів: дисбаланс клітин, що веде до виходу з ладу першої комірки, після чого весь акумулятор і весь ланцюг, якщо вчасно не відстежити проблему.

0 товар(ов) - 0.00 р.

Вибір контролера заряду від сонячних панелей
Є два основних типи контролерів: контролер PWM або PWM і MPPT або максимальний контроль потужності.
Перший тип максимально простий і зрозумілий з PWM не обов'язково пояснювати, і для відпочинку максимально простий: при досягненні максимального рівня заряду акумулятора, регулятор пульсації дає струм батареї, не дозволяючи йому перезаряджатися. Плюс такої схеми: простота, і тому низька вартість. Мінус: можна підключити акумулятори, номінальна напруга якої збігається з номінальною напругою акумулятора.
MPPT контролери є більш складними, дорогими, але мають величезну перевагу: сонячні панелі можуть бути підключені в серії, тим самим збільшуючи напругу в контурі до контролера і зменшення струму, що дозволяє більш тонким дротам і зменшити втрати енергії на контролер. І ефективність таких контролерів вище, оскільки вони сканують струми на різних напругах з певною частотою і вибирають точку максимальної потужності. Зайдіть ім'я.

Для власних панелей я купив Китайський контролер PWM, який дає заряд до 30A, тобто 360 Вт на напругу 12В або 720 Вт на напругу 24В. Але так як система 12В, ліміт 30А або 3 сонячних батарей, підключених паралельно.

р.

Він додав вольтметр і амметр, замовлений звідти, щоб побачити в якому стані акумулятор і який заряд надходить в акумулятори. Акумулятор був обраний як найдешевший свинець, 190Ah, оскільки я все ще вірю, що я був підключений до електричної енергії.

Виберіть інвертор
Перейдемо на найцікавішу частину нашої системи. Для початку з інверторами, крім потужності, легко діляться на два види: з чистою синусоїдою на виході і модифікованою синусоїдою (також згадується як приблизний синусоїд або посередник). Перший дає чистий синусоїдальний сигнал, другий має покроковий камінь на графіку:



Для більшості технологій немає різниці, і якщо ви з'єднуєте простий вольтметр, то його читання буде приблизно однаково. Але якщо порівняти ціни як для пристроїв тієї ж потужності, то виходить, що ціна відрізняється замовленням величини. Чи варто платити за чистий гріх і що це для? Як показує практика, більшість пристроїв легко отримуються разом з модифікованою синусоїдою, хоча деякі двигуни, наприклад, холодильники компресори, починають прогрівати більше і збільшити ризик передчасної недостатності. Крім того, якщо ви підключені до модифікованого синусоїдного аудіообладнання, ви почуєте помітний шум, який не радий, коли ви хочете насолоджуватися гарним звучанням. З власного досвіду я можу сказати, що тільки пральна машина відмовилася працювати від модифікованої синуоїди - всі інші пристрої успішно працювали. Якщо є сума хорошого інвертора, то слід вибрати чистий синус, якщо інші пристрої чутливі до чистоти сигналу.

Збір потужності інвертора
У цьому питанні багато нюансів, які впливають на вибір інвертора. Правило діє: вся планова навантаження підводиться в плані потужності і розмножується двома. Приклади: 4 світильники 60 Вт + пральна машина 800 Вт + ноутбук 80 Вт + холодильник 100 Вт + телевізор 50 Вт. Здавалося б, що максимальне споживання 240+800+80+100+50=1270 W і достатньо взяти інвертор 1300-1500 Вт, але! Різні навантаження подаються по-різному. Наприклад, вихідний струм холодильника може досягати десяти разів значення при старті, що означає, що це буде потрібно 1 кВт потужності миттєво, і якщо в цей час світильники і пральна машина перетворюються, то інвертор просто впаде в помилку, якщо вона не горить. Крім того, китайські інвертори цього типу на 1500 Вт не змогли запустити холодильник з номінальною потужністю 100 Вт споживаної енергії. Проведено експеримент, коли холодильник стартував з генератора, а потім швидко перейшов на інвертор за допомогою фазового перемикача. Так було можливо живлення холодильника з китайського інвертора 600 Вт - барбаричний, складний, але працював. Нездатність полягає в тому, що другий раз для запуску холодильника такий інвертор не здатний. Для максимального морозу необхідно встановити параметри холодильника. Холодильник заморожує до відключення. Так ви можете заморожувати продукти для денного світла, і вимкнути його вночі.
Отже, потужність інвертора повинна бути такою, щоб забезпечити два рази запас споживання вашої звичайної техніки або десять разів для запуску двигунів.

Мій вибір: два китайських інвертори 1000 і 600 Вт.

Помилки
При виборі дешевих і простих компонентів краще відразу ж спиратися на дублювання систем. Це не залишає без електрики в разі невиконання будь-якого елементу. Таке перестрахування не буде дорогою, але забезпечить спокій і стабільне харчування.

В цілому, перший набір вегетативних дисциплін виглядає так:
1,1 км Дві домашні сонячні панелі загальною потужністю 80 Вт
2. PWM контролер заряду акумулятора з максимальним струмом до 30A
3. У Автомобільна провідна акумуляторна потужність 190 Ah
4. 600 Вт і 100 Вт інвертор з модифікованою синусоїдою

Схема роботи автонома виглядає так:



Зверніть увагу, що інвертор підключається безпосередньо до акумулятора, навіть якщо він споживає всю потужність сонячних батарей. Крім того, необхідно уникати збою потужності контролера з підключеними сонячними панелями, оскільки це загрожує невиконанню контролера.
За перший рік мій сонячний вегетативний існував у цій формі і допускається заряджання гаджетів, перебування зі світлом у вечірках і робота з електроінструментом на світлих сонячних днів, як бура або електрична щелепа.

Матеріал виявився більш ніж очікуваним, тому другий варіант сонячної електростанції, яка коштує трохи більше, але дозволило вам скористатися потужним інструментом живлення, використовувати насосну станцію, і взагалі відмовитися від бензинового генератора на літо, я буду описати в наступному розділі. Що відрізняє хороший Китай з Європи Китай? Чи варто купувати дорогі обладнання через eBay? Я також відповідав: чи варто це? Будь ласка, запитайте конкретні питання, які я відповідав в наступну частину. Видання

Джерело: habrahabr.ru/post/251449/