دفتر کار با باتری سیستم خورشیدی با تعویض خودکار پنل های خورشیدی شرقی/غربی و توربین بادی: 11 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:51

پروژه:

یک دفتر 200 فوت مربعی نیاز به تغذیه باتری دارد. دفتر همچنین باید شامل تمام کنترلرها ، باتری ها و قطعات مورد نیاز برای این سیستم باشد. انرژی خورشیدی و باد باتری ها را شارژ می کند. تنها مشکلی وجود دارد که تنها گزینه هایی برای نصب غرب و شرق برای نصب صفحات خورشیدی وجود دارد که خانه ای از شمال/جنوب به طور مستقیم بین صفحات تراز شده است. جهت گیری خانه باعث ایجاد سایه زیاد در طرفین شرقی و غربی در طول روز می شود.

بانک اصلی باتری سیستم (24v 100AH) مشکل سایه را برطرف می کند و با استفاده از انرژی خورشیدی از طلوع تا غروب خورشید برای یخچال ، فریزر و رایانه شارژ می شود. بانک باتری ثانویه کوچکتر (24V 35AH) توسط همان صفحات خورشیدی (در سایه و اوج خورشید) به همراه توربین بادی شارژ می شود. بانک باتری کوچکتر برای مانیتورها/دوربین ها ، تلویزیون ، چراغ ها و پنکه های سیستم امنیتی 12 ولت است.

این دستورالعمل عمدتا بر 4 نکته اصلی تمرکز می کند:

1. پیکربندی پنل های خورشیدی شرقی و غربی - دو رشته پنل که بسته به زمان روز ولتاژ متفاوتی خواهند داشت و یک راه برای غلبه بر این مشکل است. حفاظت از باتری با استفاده از سوئیچ انتقال اتوماتیک و نحوه ساختن دستگاه خود با دو جزء ساده برای محافظت در برابر کم شدن باتری ها. اضافه کردن توربین بادی به منظومه شمسی در صورت طولانی بودن روزهای بدون آفتاب. نصب کل سیستم کنترل کننده و باتری ها در داخل دفتر. فضای مورد استفاده 2.6 فوت مربع است.

قطعات:

2 عدد 100 باتری AH بانک باتری اصلی - قلاب در سری با 24 ولت @ 100AH با استفاده از یک باسبار برای همه اتصالات منفی

2 عدد باتری 35AH بانک باتری ثانویه - قلاب در سری 24 ولت @ 35AH با استفاده از شینه برای همه اتصالات منفی

اینورتر 24 ولت اینورتر 2000 وات برای کارکردن 120 دستگاه واک

سیم 6 گیج از بانک اصلی باتری تا فیوز 100 آمپر و باسبار منفی در حال اجرا است

فیوز 100 آمپر بین اینورتر و بانک باتری 24 ولت

سوئیچ انتقال خودکار برای محافظت از بانک باتری 24 ولت 100AH در برابر سطوح زیر ولتاژ

کنترل کننده خورشیدی 40 آمپر ، 1200 وات ، حداکثر ورودی pv 150 ولت

کنترل کننده خورشیدی دوم برای بانک باتری 24 ولت 35AH 100 ولت حداکثر ورودی pv

پنل های خورشیدی 8 از این موارد اساساً مشابه این سیستم است

سیم با اتصالات گران است ، اما به راحتی در مسافتهای کوتاه تر متصل می شود (10 awg)

توسعه دهنده 8 awg با اتصالات گران هستند ، اما به راحتی در مسافت های طولانی تر به هم متصل می شوند (8 awg)

اتصالات پنل برای ساختن کابل های خود

رله شرق/غرب برای تعویض بین دو سیم پنل خورشیدی

تایمر دیجیتال برای کنترل رله شرق/غرب

رله حالت جامد برای ساختن سوئیچ خاموش باتری خود (برای جنگ 35AH)

دستگاه حفاظت از ولتاژ پایین برای کنترل رله حالت جامد (محافظت از بت 35AH)

مبدل 24 ولت به 12 ولت برای فعال کردن موارد 12 ولت از بانک های اصلی باتری 24 ولت در صورت نیاز

سوئیچ چاقو DPDT x 2 جهت هدایت کدام بانک باتری به جعبه فیوز 12 ولت و تغییر بین باد و خورشیدی برای بانک باتری 24 ولت 35AH.

جعبه فیوز 12 ولت برای توزیع و محافظت از همه دستگاه های 12 ولت

سیم اتصال 10 سنج به همراه رول دیگری از سیم که قبلاً داشتم

ابزار گیره به همراه لنگ برای ایجاد تعداد زیادی کابل طول سفارشی. باید دسته های متفاوتی داشت

توربین بادی برای مدت طولانی بدون نور خورشید در هنگام قطع برق - متصل به بانک باتری 24 ولت 35AH با کنترلر خورشیدی دوم

سوئیچ چاقو TPDT برای سیستم شکست توربین بادی با استفاده از 3 مقاومت برای شکستن

2 کابینت چوبی چوبی برای اجزای اصلی کل سیستم ، چاپ پا را تا 2.6 فوت مربع حفظ می کند. من اینها را از مدتها پیش استفاده می کردم.

4 جلد پلکسی برای اجزای سیستم داخلی. اگر اینها از مدت ها قبل استفاده می شد.

مرحله 1: پانل های سمت غرب

4 پانل اول چند ماه پیش در ضلع غربی نصب شد.

این پانل های 12 ولت 100 وات Renogy هستند. آنها در حال حاضر در دسترس نیستند ، اما برای مرجع در آمازون بودند.

زمان روز در عکس با چارلی گربه ، حدود 3:40 بعد از ظهر است. صفحات خورشیدی به دو قطب 12 اینچی بسته شده اند. آن دو قطب 12 اینچی روی عرشه نصب می شوند ، ابتدا با سوراخ کردن دو سوراخ در کنار عرشه ، سپس قطب ها را به داخل حفره های عرشه می کشانید. انتهای دیگر تیرهای 12 اینچی به دو قطب کوتاهتر 5 'کاشته شده در زمین متصل می شوند. در پایین قطبهای 5 اینچی صفحات فلزی 8 اینچی مربعی افقی وجود دارد. بلند شدن آنها از روی زمین غیرممکن است. من فقط در پیدا کردن قطبهای 5 'خوش شانس بودم و واقعاً نمی توانم پیوندی به آنها اضافه کنم.

تمیز کردن صفحات نصب شده بسیار کم بسیار آسان است.

این صفحات خورشیدی به سیم رله متصل می شوند که با سیم فرمت 8 فوت 8 awg همراه با کابل 10 فوت 10 awg دیگر شروع می شود.

مرحله 2: پانل های سمت شرقی

در اینجا 4 پنل خورشیدی دیگر 12 ولت 100 وات در سمت شرق در حدود 3:30 بعد از ظهر آمده است. آنها در 20/10/18 نصب شدند.

پانل ها با یک ستون نصب دیش ماهواره ای افقی روی عرشه نصب می شوند و سپس با استفاده از دو قطب 12 اینچی 1.5 اینچی ، کراوات و چند بلوک سیلندر با قطعات آجری در انتهای آن (تصاویر را ببینید).

هزینه کابل های قسمت غربی تقریباً به اندازه یک پنل خورشیدی است! می خواستم برای کابل های 50 فوت شرقی چیزی ارزان تر امتحان کنم. این ترفند را از ویدئوی یوتیوب در مورد استفاده از سیم های معمولی ، قطع کردن انتها و بستن سه سیم سیم به یکدیگر به خاطر آوردم. بنابراین ، من از بند ناف 100 فوت استفاده کردم و خوب کار می کند. اندازه سیم برای هر دو کابل 50 فوتی که ساختم حدود 10 متر بود. با ولتاژ بالاتر (80V) که از پانل ها می آید ، این اندازه سیم باید o.k باشد. فعلا بدون ضرر زیاد من از این کیت آداپتور 9 In 12AWG برای اتصال انتهای سیمهای 50 فوت به پنل های خورشیدی با پیچاندن اتصالات استفاده کردم.

مرحله 3: کنترل کننده های خورشیدی و رله - تغییر پانل های سمت شرقی و غربی

کنترل کننده های خورشیدی:

کنترل کننده خورشیدی اصلی 40 آمپر Epever این کنترل کننده برای شارژ بانک باتری 24 ولت 100AH است. این کنترل کننده دارای حداکثر ولتاژ ورودی پنل خورشیدی 150 ولت است. حداکثر توان ورودی پانل 1 ، 200 است (در حال حاضر حد مجاز برای این سیستم).

کنترل کننده خورشیدی ثانویه 40 آمپر Epever این کنترل کننده برای شارژ بانک باتری 24 ولت 35AH است. شارژر دارای حداکثر ورودی پنل خورشیدی 100 ولت (در حال حاضر حد مجاز برای این سیستم) و حداکثر توان ورودی 1 ، 500 است. همچنین یک توربین بادی با کنترلر آن به شارژ این بانک باتری کمک می کند.

رله:

نیمی از رله DPDT (دو قطب دو پرتاب) برای جابجایی بین 4 پنل خورشیدی شرقی و 4 غربی استفاده می شود و آنها را به کنترلر اصلی متصل می کند. نیمه دیگر رله پنل های خورشیدی را برای کنترل ثانویه تغییر می دهد. در اینجا زمان تعویض برای هر روز هفته تعیین شده است:

7 صبح تا 12 بعد از ظهر تایمر دیجیتال 80 AMP RELAY را روشن می کند که 4 پانل سمت شرقی را به کنترل کننده اصلی شارژ (و بانک باتری 24 ولت 100 آمپر ساعت) متصل می کند. توجه: رله در این 6 ساعت حدود 6 وات از سیستم نیرو می گیرد. 4 پانل سمت غربی نیز در این زمان به کنترل کننده شارژ ثانویه (شارژ بانک باتری 24 ولت 35AH) تبدیل می شوند. باید از 10 صبح تا 1 بعد از ظهر از پانل های غربی قدرت شارژ خوبی داشته باشد. 12 بعد از ظهر تا 7 صبح دیجیتال تایمر RELAY را خاموش می کند که 4 پانل سمت غربی را به کنترلر اصلی شارژ متصل می کند. رله در حال حاضر صفر قدرت را از سیستم می گیرد. 4 پانل شرقی نیز در این زمان به کنترل کننده شارژ ثانویه منتقل می شوند. باید 2 ساعت دیگر (1 بعد از ظهر تا 3 بعد از ظهر) خوب شارژ شود.

برای اطلاعات سیم کشی به همراه نمودار اصلی مدار در مرحله 9 به تصویر رله مراجعه کنید.

سیمهای منفی سیمهای پنل خورشیدی شرقی و غربی به یکدیگر متصل شده و قبل از اتصال به ورودیهای منفی کنترلرهای خورشیدی به سوئیچ قطع می شوند. من سوئیچ قطع منفی را در اطراف داشتم و فقط آن را اضافه کردم. این در نقاشی اصلی منعکس نشده است. هر نوع سوئیچ با آمپر بالا باید خوب کار کند اما نیازی به آن نیست.

مرحله 4: بانک اصلی و اینورتر 24Volt 100AH

در حال حاضر ، بانک اصلی باتری از دو باتری x 12Volt 100AH به صورت سری تشکیل شده است و یک بانک باتری 24 ولت 100AH ایجاد می کند. اینورتر 24 ولت 2000 وات برای تغذیه یخچال ، فریزر ، رایانه یا مایکروویو استفاده می شود. فیوز 100 آمپر بین اینورتر و بانک اصلی باتری وجود دارد. برای این موارد 120vac ، یک نوار قدرت از سوئیچ انتقال خودکار خارج می شود.

این سیستم از باتری های مهر و موم شده استفاده می کند و نباید هیچ گونه گاز هیدروژن نشت کند. من یک آشکارساز co2 داشتم و خواندم که آنها گاز هیدروژن را نیز تشخیص می دهند ، بنابراین آن را نصب کردم. به زودی سیستم تهویه اضافه می شود.

مرحله 5: ذخیره باتری اصلی 24 ولت 100AH از ولتاژ پایین

سوئیچ انتقال 50A 5500 وات اتوماتیک از Spartan حدود 115 دلار است. ساختن آن نیز جالب خواهد بود.

با این کار می توانید سطح ولتاژ پایین باتری را از قبل تنظیم کنید تا تمام توان مصرفی اینورتر 2000 وات به طور خودکار قطع شود. سپس دستگاه را برای سیستم های تهویه مطبوع به شبکه متصل می کند و مطمئن می شویم که باتری ها را از خالی شدن از سطح خطر نجات می دهیم. شما نمی توانید تغییر فوری را متوجه شوید.

این دستگاه سپس اجازه می دهد تا باتری ها در یک نقطه بالا شارژ شوند ، قبل از اینکه دوباره به باتری بازگردد. هنگامی که به حالت تغذیه اینورتر تغییر می دهید ، دستگاه به طور مداوم 6 وات برق مصرف می کند.

اتصال آسان است. فقط اینورتر را به ورودی با برچسب "اینورتر" وصل کنید. وسایلی را که معمولاً به اینورتر شما وصل شده اند به قسمت "خروجی" وصل کنید. برق خانه خود را به بخش "برق عمومی" وصل کنید. در مرحله آخر ، بانک اصلی باتری سیستم های خورشیدی (بعد از فیوز) را به قسمت "باتری" وصل کنید. هر سه محوطه تهویه مطبوع روی یک مینی باس جداگانه به هم متصل می شوند. نمودار اصلی مدار را ببینید.

مرحله 6: بانک باتری 24 ولت 35AH ثانویه. افزودن توربین بادی و سوئیچ خورشیدی یا بادی

کنترل کننده خورشیدی ثانویه این سیستم خورشیدی و بانک باتری 24 ولت 35AH پنل های خورشیدی را همیشه در حال استفاده نگه می دارد. با توجه به پیکربندی شرقی/غربی ، بیشتر توان پنل خورشیدی به بانک باتری 100AH و نیروی کمتری به بانک باتری 35AH (که نیاز کمتری دارد) اختصاص می یابد. بانک باتری 35AH را می توان در تمام زمانهای خارج از اوج خورشید به انرژی باد تغییر داد.

توربین بادی A/C عمدتا برای بدترین سناریو قطع طولانی مدت برق و روزهای ابری زیاد اضافه شده است. باید نیروی باد کافی برای شارژ تلفن های همراه و لپ تاپ ها همراه با چند وسیله 12 ولت (رادیو ، تلویزیون و چراغ) وجود داشته باشد.

کیت توربین بادی Yaegarden 400W با کنترلر آمازون پس از کمی تحقیق به نظر خوب رسید. دارای یک کنترل کننده شارژ باتری 12 ولت / 24 ولت است.

من از براکت زاویه ای برای کمک به نصب توربین بر روی یک تیر استفاده کردم. می توانید قسمت مرکزی آنتن اصلی را از این براکت بردارید و از آن سوراخ برای اتصال به یکی از 4 سوراخ قطعه دایره ای نصب توربین استفاده کنید (به عکس ها مراجعه کنید).

در بالای کابینت سیستم ، یک مانیتور ویدئویی وجود دارد که به دوربینی متصل به توربین بادی متصل است. وقتی به مترها نگاه می کنید ، می بینید با سرعت توربین چه می گذرد. دیدن وقفه در عمل نیز سرگرم کننده است.

برای تغییر حالت شارژ خورشیدی یا باد ، نیمی از سوئیچ چاقو DPDT استفاده می شود. سیم های زمینی شارژر خورشیدی و کنترل کننده باد/شارژر به گذرگاه (های) زمین اصلی سیستم وصل شده اند

خوب است که یک سیستم شکستن برای جلوگیری از چرخش پره ها در هنگام شارژ باتری توسط توربین وجود ندارد.

سوئیچ TPDT برای تغییر از حالت اجرا به حالت شکست استفاده می شود. این ابتدا با اتصال 3 سیم A/C از توربین بادی به قسمت مشترک سوئیچ انجام می شود. شکست (سه مقاومت 100 وات 10 اهم) در سمت A سوئیچ و کنترل کننده باد در سمت B سوئیچ قرار دارد.

مرحله 7: جعبه فیوز 12 ولت ، سوئیچ بانک باتری و مبدل 24 ولت به 12 ولت

نیمی از سوئیچ DPDT نیرو را از باتری اصلی 24 ولت 100 آمپر ساعت یا از باتری ثانویه 24 ولت 35 آمپر ساعت به مبدل DC 24 ولت به 12 ولت هدایت می کند.

خروجی 12 ولت مبدل به ورودی جعبه فیوز 12 ولت متصل می شود.

برای توزیع برق 12 ولت ، در حال حاضر سه جعبه پروژه کوچک با ولت متر دیجیتال به همراه جک هایی به سبک موز از جعبه فیوز نصب شده است. من قبلاً یک فیوز را خراب کردم. داشتن فیوز همیشه خوب است!

در اینجا تصویری از نوار بلوک ترمینال متصل به جعبه 12 ولت با شاخه های موز است. برد مدار تقویت کننده صوتی 12 ولت برای سیستم تلویزیون است. تایمر دیجیتال رله نیز به جعبه فیوز متصل است.

مرحله 8: ذخیره باتری ثانویه از زیر ولتاژ

برای بانک باتری 24 ولت 35AH ، فقط دو مورد برای ساختن دستگاه محافظ باتری تحت ولتاژ مورد نیاز است.

1. کنترل کننده تخلیه باتری لیتیوم TeOhk XY-CD60. توجه* برچسب نمودار سیم کشی در این واحد اشتباه است. آن را باز کنید و به علائم روی برد مدار نگاه کنید.

2. رله معمولی یا رله حالت جامد با آمپر بالا.

هنگامی که کنترل کننده TeOhk XY-CD60 یک ولتاژ پایین از پیش تنظیم شده را تشخیص می دهد ، رله را وصل می کند تا باتری را از همه بارها جدا کند. نمودار اصلی مدار را ببینید.

اگر از باتری های لیتیوم استفاده می کنید ، می توانید اجازه دهید تا حدود 80 drain تخلیه شوند (فکر کنم). اما اگر از باتری های AGM/Sealed یا سرب اسید استفاده می کنید ، هرگز نباید اجازه دهید باتری ها زیر 50 درصد برسند. من خواندم که اجازه ندهید باتری های 12 ولت آب بندی شده زیر 11.2 ولت (22.4 ولت برای دو باتری سری) بروند.

مرحله 9: نمودار اصلی مدار

نمودار مدار مخصوص کشیده شده با دست

مرحله دهم: آزمایش تعویض پنل شرق-غرب ساعت 2 بعدازظهر

بیرون روز بسیار خوبی خواهد بود. 54 درجه در حال حاضر در 8 صبح. طلوع خورشید امروز ساعت 6:58 صبح بود.

باد نسبتاً شدید است. در حال حاضر بانک باتری 24v 35AH در 25.4 ولت است. ما توربین بادی را برای آن بانک باتری تمام روز روشن نگه می داریم و بعداً می بینیم که چگونه است. [در 26.0 ولت به پایان رسید]

11/14/20 ، سیستم اصلی (بانک باتری 24 ولت 100AH)

آزمون تعویض دستی شرق / غرب:

آزمون ساعت 8 صبح با تغییر کنترل کننده خورشیدی به سمت شرق ، میزان اندازه گیری 27.6v @ 1.5 آمپر یا 41 وات است.

اگر کنترلر را به صورت دستی به پانل های غربی تغییر دهم ، فقط مقدار 27.5v @.1 آمپر یا 2.75 وات دریافت می کنیم.

نتایج آزمایش در طول روز:

8:00 صبح >> شرق = 41 وات غرب = 2.75 وات

9:00 صبح >> شرق = 78 وات غرب = 7 وات

11:00 صبح >> شرق = 120 وات غرب = 80 وات

12:18 بعدازظهر >> شرقی 99 وات غربی 105 وات

2:00 بعدازظهر >> شرقی 153 وات غربی 168 وات

ما می خواهیم بانک باتری اصلی همیشه از بالاترین وات استفاده کند. بنابراین ، به نظر می رسد که حدود ساعت 12 شب خوب است که رله را خاموش کرده و به پانل های غربی بروید

مرحله 11: غروب آفتاب - سطح ولتاژ

با پانل های خورشیدی سیمی سری 4 ، باتری ها تقریبا تا غروب آفتاب شارژ می شوند. هنگامی که این تصویر گرفته شد (با جریان زیاد زیاد) ما حدود 26 ولت از پانل های غربی دریافت می کردیم.

لطفاً در مسابقه Battery Powered به این پروژه رای دهید.

با تشکر!

جو