Văn phòng chạy bằng pin. Hệ thống năng lượng mặt trời với tự động chuyển đổi bảng năng lượng mặt trời Đông / Tây và tuabin gió: 11 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Dự án:

Văn phòng rộng 200 ft vuông cần được cấp nguồn bằng pin. Văn phòng cũng phải chứa tất cả các bộ điều khiển, pin và các thành phần cần thiết cho hệ thống này. Năng lượng mặt trời và năng lượng gió sẽ sạc pin. Có một vấn đề nhỏ là chỉ có các tùy chọn lắp đặt trên mặt đất phía tây và phía đông cho các tấm pin mặt trời với một ngôi nhà được căn chỉnh theo hướng bắc / nam trực tiếp giữa các tấm pin. Hướng nhà gây ra nhiều bóng râm cho cả hai mặt phía đông và tây suốt cả ngày.

Ngân hàng pin chính của hệ thống (24v 100AH) khắc phục được sự cố bóng râm và được sạc bằng năng lượng mặt trời từ lúc mặt trời mọc đến mặt trời lặn cho tủ lạnh, tủ đông và máy tính. Ngân hàng pin thứ cấp nhỏ hơn (24V 35AH) được sạc bằng cùng các tấm pin mặt trời (trong bóng râm và thời gian nắng cao điểm) cộng với tuabin gió. Ngân hàng pin nhỏ hơn dành cho màn hình / camera của hệ thống an ninh 12 volt, TV, đèn và quạt.

Hướng dẫn này sẽ chủ yếu tập trung vào 4 điểm chính:

1. Cấu hình bảng điều khiển năng lượng mặt trời phía đông và phía tây - hai chuỗi bảng sẽ có các mức điện áp khác nhau tùy thuộc vào thời gian trong ngày và một cách để khắc phục vấn đề này. Bảo vệ pin. Sử dụng công tắc chuyển tự động & cách tự chế tạo với hai thành phần đơn giản để bảo vệ khỏi pin sắp hết.3. Thêm tuabin gió vào hệ thống năng lượng mặt trời trong trường hợp nhiều ngày không có nắng. Lắp đặt toàn bộ hệ thống điều khiển và ắc quy bên trong khu văn phòng. Không gian sàn được sử dụng là 2,6 feet vuông.

Các bộ phận:

2 x 100 AH pin Ngân hàng pin chính - Mắc nối tiếp tạo ra 24volt @ 100AH sử dụng thanh cái cho tất cả các kết nối âm

2 x 35AH pin Ngân hàng pin thứ cấp - Mắc nối tiếp tạo ra 24 volt @ 35AH sử dụng thanh cái cho tất cả các kết nối âm

Biến tần 24 vôn 2000 watt Biến tần để chạy 120 thiết bị vac

6 dây đo chạy từ ngân hàng pin chính đến cầu chì 100 amp và thanh cái âm

100 Amp Fuse cho giữa biến tần và ngân hàng pin 24v

Công tắc chuyển tự động để bảo vệ ngân hàng pin 24v 100AH khỏi các mức điện áp dưới

Bộ điều khiển năng lượng mặt trời 40 amp, 1200 watt, đầu vào pv tối đa 150 volt

Bộ điều khiển năng lượng mặt trời thứ 2 Đối với ngân hàng pin 24 volt 35AH Đầu vào pv tối đa 100 volt

Các tấm năng lượng mặt trời 8 trong số này về cơ bản sẽ giống như trong hệ thống này

Dây có đầu nối đắt tiền nhưng dễ mắc vào khoảng cách ngắn hơn (10 awg)

Bộ mở rộng 8 awg với các đầu nối đắt tiền nhưng dễ kết nối với khoảng cách xa hơn (8 awg)

Kết nối bảng điều khiển để tạo cáp của riêng bạn

Rơ le Đông / Tây để chuyển đổi giữa hai chuỗi bảng điều khiển năng lượng mặt trời

Bộ hẹn giờ kỹ thuật số để điều khiển rơ le Đông / Tây

Rơ le trạng thái rắn để tạo công tắc ngắt pin yếu của riêng bạn (đối với chiến đấu 35AH)

Thiết bị bảo vệ điện áp thấp để điều khiển rơle trạng thái rắn (bảo vệ chiến đấu 35AH)

Bộ chuyển đổi 24 vôn sang 12 vôn để chạy các mặt hàng 12 vôn từ các ngân hàng pin 24v chính nếu cần

Công tắc dao DPDT x 2 để chỉ đạo ngân hàng pin nào được kết nối với hộp cầu chì 12 volt và để chuyển đổi giữa gió và năng lượng mặt trời cho ngân hàng pin 24v 35AH.

Hộp cầu chì 12 vôn để phân phối và bảo vệ tất cả các thiết bị 12 vôn

Dây móc 10 khổ cùng với một cuộn dây khác mà tôi đã có trước đây

Dụng cụ uốn cùng với vấu để tạo ra rất nhiều loại cáp có độ dài tùy chỉnh. Nên có một bộ vấu khác

Tua bin gió trong thời gian dài không có mặt trời khi mất điện - được kết nối với bộ pin 24v 35AH với bộ điều khiển năng lượng mặt trời thứ hai

Công tắc dao TPDT cho hệ thống ngắt tuabin gió sử dụng 3 điện trở để ngắt

2 tủ rack âm thanh bằng gỗ cho toàn bộ thành phần chính của hệ thống giữ chân in xuống 2,6 feet vuông. Tôi đã sử dụng những thứ này từ rất lâu trước đây.

4 tấm che bằng thủy tinh cho các thành phần hệ thống bên trong. Những thứ này đã được sử dụng từ rất lâu trước đây.

Bước 1: Bảng điều khiển phía Tây

4 tấm đầu tiên đã được lắp đặt cách đây vài tháng ở phía tây.

Đây là các tấm Renogy 12 volt 100 watt. Chúng hiện không có sẵn, nhưng để tham khảo, chúng đã có trên Amazon.

Thời gian trong ngày trong bức ảnh với chú mèo Charlie, là khoảng 3:40 chiều. Các tấm pin mặt trời được buộc vào hai cực 12 '. Hai cọc 12 'đó được gắn vào boong, đầu tiên bằng cách khoan hai lỗ ở thành boong, sau đó trượt các cọc vào các lỗ trên boong. Các đầu còn lại của cọc 12 'được bắt vít vào hai cọc 5' ngắn hơn được trồng dưới đất. Ở dưới cùng của các cọc 5 'là các tấm kim loại hình vuông 8 nằm ngang. Chúng không thể để gió nâng lên khỏi mặt đất. Tôi chỉ may mắn tìm thấy các cực 5' và thực sự không thể thêm liên kết vào chúng.

Rất dễ dàng để làm sạch các tấm được gắn quá thấp.

Các tấm pin mặt trời này được kết nối với rơ le bắt đầu bằng 30ft của dây mở rộng 8 awg, cộng với 30 feet khác của cáp 10 awg.

Bước 2: Bảng điều khiển phía Đông

Đây là 4 tấm pin mặt trời 12v 100watt nữa ở phía đông vào khoảng 3:30 chiều. Chúng được cài đặt vào ngày 18/10/20.

Các tấm được gắn vào boong bằng một cọc gắn đĩa vệ tinh nằm ngang và sau đó bằng cách sử dụng hai cọc 12 foot 1,5 , dây quấn và một số khối vụn có các mảnh gạch ở cuối (xem hình ảnh).

Các dây cáp cho phía tây có giá gần như một tấm pin mặt trời! Tôi muốn thử một cái gì đó rẻ hơn cho các cáp phía đông 50 feet. Tôi nhớ thủ thuật này từ một video trên youtube về việc sử dụng dây nối dài thông thường, cắt các đầu và buộc ba dây dẫn lại với nhau. Vì vậy, tôi đã sử dụng dây nối dài 100 foot và nó hoạt động tốt. Kích thước dây cuối cùng là khoảng 10 gauge cho cả hai loại cáp 50 feet mà tôi đã thực hiện. Với điện áp cao hơn (80v) đến từ các tấm, dây kích thước này phải là o.k. mà không có quá nhiều mất mát cho bây giờ. Tôi đã sử dụng Bộ điều hợp 9 In 12AWG này để kết nối các đầu của dây 50 foot với các tấm pin mặt trời có đầu nối xoắn.

Bước 3: Bộ điều khiển và chuyển tiếp năng lượng mặt trời - Chuyển đổi bảng điều khiển phía Đông và phía Tây

Bộ điều khiển năng lượng mặt trời:

Bộ điều khiển năng lượng mặt trời chính 40 Amp Epever Bộ điều khiển này dùng để sạc pin cho ngân hàng pin 24v 100AH. Bộ điều khiển này có điện áp đầu vào bảng điều khiển năng lượng mặt trời tối đa 150 volt. Công suất đầu vào bảng điều khiển tối đa là 1, 200 (hiện là giới hạn cho hệ thống này).

Bộ điều khiển năng lượng mặt trời 40 Amp Epever thứ cấp Bộ điều khiển này dùng để sạc pin cho ngân hàng pin 24v 35AH. Bộ sạc có đầu vào bảng điều khiển năng lượng mặt trời tối đa 100 volt (hiện là giới hạn cho hệ thống này) và công suất đầu vào tối đa là 1, 500. Ngoài ra còn có một tuabin gió với bộ điều khiển của nó giúp sạc ngân hàng pin này.

Rơ le:

Một nửa của rơ le DPDT (đôi cực đôi) được sử dụng để chuyển đổi giữa 4 tấm pin mặt trời phía đông và 4 phía tây, kết nối chúng với Bộ điều khiển chính. Nửa còn lại của rơ le chuyển các tấm pin mặt trời cho bộ điều khiển thứ cấp. Đây là thời gian chuyển đổi được đặt thành hiện tại, cho mọi ngày trong tuần:

7 giờ sáng đến 12 giờ trưa Bộ hẹn giờ kỹ thuật số bật 80 AMP RELAY kết nối / chuyển đổi mặt đông 4 với Bộ điều khiển sạc chính (và bộ pin 24v 100AH). Lưu ý: Rơ le đang lấy khoảng 6 watt điện từ hệ thống trong 6 giờ này. 4 mặt phía tây cũng được chuyển sang Bộ điều khiển sạc thứ cấp tại thời điểm này (sạc ngân hàng pin 24v 35AH). Phải có nguồn sạc tốt từ 10 giờ sáng đến 1 giờ chiều từ các bảng phía tây. 12 giờ trưa đến 7 giờ sáng Bộ hẹn giờ kỹ thuật số tắt RELAY kết nối / chuyển 4 bảng phía tây sang Bộ điều khiển sạc chính. Rơ le hiện không lấy điện từ hệ thống. 4 bảng ghi đông cũng được chuyển sang Bộ điều khiển sạc phụ tại thời điểm này. Nên sạc tốt trong 2 giờ nữa (1 giờ chiều đến 3 giờ chiều).

Xem hình ảnh rơ le để biết thông tin về hệ thống dây cộng với sơ đồ mạch chính ở bước 9.

Các dây âm từ các dây bảng điều khiển năng lượng mặt trời phía đông và phía tây được buộc lại với nhau và đi đến một công tắc cắt trước khi kết nối với đầu vào âm của bộ điều khiển năng lượng mặt trời. Tôi đã đặt công tắc cắt âm thanh xung quanh và chỉ cần thêm nó. Điều này không được phản ánh trong bản vẽ chính. Bất kỳ loại công tắc amp cao nào cũng hoạt động tốt nhưng nó không cần thiết.

Bước 4: Ngân hàng pin chính 24Volt 100AH và Biến tần

Hiện tại, ngân hàng pin chính được tạo thành từ hai x 12volt 100AH pin mắc nối tiếp tạo thành một ngân hàng pin 24volt 100AH. Biến tần 24v 2000 watt được sử dụng để cấp điện cho tủ lạnh, tủ đông, máy tính hoặc lò vi sóng. Có một cầu chì 100 amp giữa biến tần và bộ pin chính. Đối với các mặt hàng120vac này, có một dải nguồn tắt từ công tắc chuyển tự động.

Hệ thống sử dụng pin kín và không được rò rỉ bất kỳ khí hydro nào. Tôi đã có một máy dò co2 và đã đọc rằng chúng cũng sẽ phát hiện ra khí hydro, vì vậy tôi đã lắp đặt nó. Hệ thống thông gió sẽ sớm được bổ sung.

Bước 5: Tiết kiệm ngân hàng pin 24volt 100AH chính khỏi điện áp thấp

Công tắc chuyển tự động 50A 5500 Watt từ Spartan có giá khoảng $ 115. Nó cũng sẽ rất vui khi xây dựng một cái.

Bạn có thể đặt trước mức điện áp pin thấp với mức này để tự động cắt tất cả nguồn điện đang được sử dụng từ bộ biến tần 2000 watt. Sau đó, nó sẽ chuyển nguồn cho các mục A / C sang nguồn điện lưới, đảm bảo rằng chúng tôi tiết kiệm pin không bị cạn kiệt quá mức nguy hiểm. Bạn không thể nhận thấy chuyển đổi tức thì.

Sau đó, thiết bị này sẽ để pin sạc đến mức cao nhất định trước khi trở lại nguồn pin. Thiết bị liên tục tiêu thụ 6 watt điện khi chuyển sang chế độ nguồn biến tần.

Thật dễ dàng để kết nối. Chỉ cần kết nối biến tần với đầu vào có nhãn "biến tần". Kết nối các thiết bị thường được kết nối với biến tần của bạn vào phần "đầu ra". Kết nối nguồn điện trong nhà của bạn với phần "điện công cộng". Cuối cùng, kết nối ngân hàng pin của hệ thống năng lượng mặt trời chính của bạn (sau cầu chì) với phần "pin". Tất cả ba cơ sở A / C kết nối với nhau trên một thanh cái mini riêng biệt. Xem sơ đồ mạch chính.

Bước 6: Ngân hàng pin 24v 35AH thứ cấp. Thêm tuabin gió và công tắc cho năng lượng mặt trời hoặc gió

Bộ điều khiển năng lượng mặt trời thứ cấp của hệ thống năng lượng mặt trời này và ngân hàng pin 24v 35AH giúp các tấm pin mặt trời luôn được sử dụng. Do cấu hình phía đông / phía tây, hầu hết năng lượng của bảng điều khiển năng lượng mặt trời đi đến ngân hàng pin 100AH và ít năng lượng hơn chuyển đến ngân hàng pin 35AH (cần ít hơn). Ngân hàng pin 35AH có thể được chuyển sang năng lượng gió trong tất cả thời gian nắng ngoài giờ cao điểm.

Tuabin gió A / C chủ yếu được bổ sung cho trường hợp xấu nhất là mất điện kéo dài và nhiều ngày nhiều mây. Phải có đủ năng lượng gió để sạc điện thoại di động và máy tính xách tay cùng với một vài thiết bị 12volt (radio, tv và đèn).

Bộ Tua bin gió Yaegarden 400W trị giá 130 đô la với Bộ điều khiển từ Amazon trông giống như một thỏa thuận tốt sau một cuộc nghiên cứu nhỏ. Nó đi kèm với một bộ điều khiển sạc pin 12v / 24v.

Tôi đã sử dụng một giá đỡ góc để giúp gắn tuabin vào một cột. Bạn có thể tháo phần tâm ăng-ten chính ra khỏi giá đỡ này và sử dụng lỗ đó để bắt vít vào một trong 4 lỗ của miếng tròn gắn tuabin (xem ảnh).

Ở phía trên cùng của tủ hệ thống, có một màn hình video được kết nối với một camera hướng vào tuabin gió. Thật tuyệt khi xem những gì đang diễn ra với tốc độ tuabin trong khi nhìn vào đồng hồ đo. Cũng rất vui khi thấy sự đột phá trong hành động.

Để chuyển từ chế độ sạc năng lượng mặt trời hoặc gió, một nửa công tắc dao DPDT được sử dụng. Các dây nối đất của bộ sạc năng lượng mặt trời và bộ điều khiển / bộ sạc gió được buộc vào (các) thanh cái nối đất của hệ thống chính

Thật tốt khi có một hệ thống ngắt để giữ cho các cánh quạt không quay khi tuabin không sạc pin.

Công tắc TPDT được sử dụng để thay đổi từ chế độ chạy sang chế độ ngắt. Điều này được thực hiện đầu tiên bằng cách kết nối 3 dây A / C đến từ tuabin gió với phần chung của công tắc. Điểm ngắt (ba điện trở 100 watt 10 ohm) nằm ở phía A của công tắc và bộ điều khiển gió ở phía B của công tắc.

Bước 7: Hộp cầu chì 12 Volt, Bộ chuyển mạch pin dự phòng và Bộ chuyển đổi 24v sang 12v

Một nửa công tắc DPDT chuyển nguồn trực tiếp từ bộ pin 24v 100AH chính hoặc bộ pin 24v 35AH thứ cấp đến bộ chuyển đổi DC 24v sang 12 volt.

Đầu ra 12 volt của bộ chuyển đổi được kết nối với đầu vào hộp cầu chì 12 volt.

Để phân phối điện 12 volt, hiện tại có ba hộp dự án mạch nhỏ với đồng hồ đo điện áp kỹ thuật số được lắp đặt cùng với giắc cắm kiểu chuối chạy từ hộp cầu chì. Tôi đã thổi một cầu chì. Luôn luôn tốt khi có cầu chì!

Đây là hình ảnh của một thanh khối thiết bị đầu cuối được kết nối với hộp 12volt bằng phích cắm chuối. Bảng mạch là bộ khuếch đại âm thanh 12volt cho hệ thống TV. Bộ hẹn giờ kỹ thuật số cho rơ le cũng được kết nối với hộp cầu chì.

Bước 8: Tiết kiệm ngân hàng pin phụ khỏi điện áp thấp

Đối với ngân hàng pin 24v 35AH, chỉ cần hai mục để tạo thiết bị bảo vệ pin dưới điện áp của riêng bạn.

1. Bộ điều khiển xả sạc pin Lithium TeOhk XY-CD60. LƯU Ý * nhãn dán sơ đồ đấu dây trên thiết bị này bị sai. Mở nó ra và nhìn vào các ký hiệu trên bảng mạch.

2. Một rơle thường xuyên amp cao hoặc rơle trạng thái rắn.

Khi bộ điều khiển TeOhk XY-CD60 phát hiện điện áp thấp được đặt trước, nó sẽ kích hoạt rơ le ngắt kết nối pin khỏi tất cả các tải. Xem sơ đồ mạch chính.

Nếu bạn đang sử dụng pin lithium, bạn có thể để chúng cạn kiệt đến khoảng 80% (tôi nghĩ vậy). Nhưng nếu bạn đang sử dụng loại pin AGM / Sealed hoặc axit chì, bạn không nên để pin xuống dưới 50%. Tôi đã đọc để không để pin kín 12volt xuống dưới 11,2 volt (22,4v cho hai pin mắc nối tiếp).

Bước 9: Sơ đồ mạch chính

Sơ đồ mạch vẽ tay đặc biệt.

Bước 10: Kiểm tra chuyển đổi bảng điều khiển Đông Tây đến 2 giờ chiều

Đó sẽ là một ngày tuyệt vời bên ngoài. 54 độ bây giờ lúc 8 giờ sáng. Mặt trời mọc hôm nay lúc 6:58 sáng.

Gió khá mạnh. Hiện tại, ngân hàng pin 24v 35AH ở mức 25,4 volt. Chúng tôi sẽ bật tuabin gió cho ngân hàng pin đó cả ngày và xem nó thế nào sau. [Kết thúc ở 26,0 volt]

14/11/20, Hệ thống chính (Ngân hàng pin 24v 100AH)

Kiểm tra chuyển đổi thủ công Đông / Tây:

8h00 kiểm tra. Với bộ điều khiển năng lượng mặt trời được chuyển sang phía đông, giá trị đọc là 27,6v @ 1,5 amps hoặc 41 watt.

Nếu tôi chuyển bộ điều khiển sang bảng phía tây theo cách thủ công, chúng tôi chỉ nhận được số đọc 27,5v @.1 amps hoặc 2,75 watt.

Kết quả kiểm tra trong ngày:

8 giờ sáng >> đông = 41 watt tây = 2,75 watt

9:00 sáng >> đông = 78 watt tây = 7 watt

11:00 sáng >> đông = 120 watt tây = 80 watt

12:18 chiều >> đông 99 watt, tây 105 watt

2:00 chiều >> đông 153 watt tây 168 watt

Chúng tôi muốn ngân hàng pin chính sử dụng bên có công suất cao nhất mọi lúc. Vì vậy, có vẻ như vào khoảng 12 giờ đêm, bạn có thể tắt rơ le và chuyển sang bảng phía tây

Bước 11: Hoàng hôn - Mức điện áp

Với 4 tấm pin năng lượng mặt trời có dây, pin sẽ sạc gần như cho đến khi mặt trời lặn. Chúng tôi đã nhận được khoảng 26 vôn từ các bảng phía tây khi bức ảnh này được chụp (không nhiều hiện tại).

Hãy bình chọn cho dự án này trong cuộc thi Chạy bằng pin.

Cảm ơn!

Joe