Kantoor op batterijen. Zonnestelsel met automatisch schakelende oost/west zonnepanelen en windturbine - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Het project:

Een kantoor van 200 vierkante meter moet op batterijen werken. Het kantoor moet ook alle controllers, batterijen en componenten bevatten die nodig zijn voor dit systeem. Zonne- en windenergie zullen de batterijen opladen. Er is een klein probleem met het hebben van alleen west- en oost-grondmontage-opties voor de zonnepanelen met een huis dat noord/zuid direct tussen de panelen is uitgelijnd. Door de oriëntatie van het huis is er de hele dag veel schaduw op zowel de oost- als de westkant.

De hoofdbatterijbank van het systeem (24v 100AH) lost het schaduwprobleem op en wordt van zonsopgang tot zonsondergang opgeladen met zonne-energie voor een koelkast, vriezer en computer. De kleinere secundaire accubank (24V 35AH) wordt opgeladen door dezelfde zonnepanelen (in schaduw en piekzontijd) plus een windturbine. De kleinere accubank is voor 12 volt beveiligingssysteem monitoren/camera's, tv, verlichting en ventilatoren.

Dit Instructable zal zich voornamelijk richten op 4 belangrijke punten:

1. Configuratie van het oostelijke en westelijke zonnepaneel - twee reeksen panelen met verschillende spanningsniveaus, afhankelijk van het tijdstip van de dag en een manier om dit probleem op te lossen.2. Batterij bescherming. Een automatische omschakelaar gebruiken & hoe u uw eigen schakelaar kunt bouwen met twee eenvoudige componenten om te beschermen tegen bijna lege batterijen.3. Het toevoegen van een windturbine aan een zonnestelsel bij lange perioden van zonloze dagen.4. Het installeren van het volledige controllersysteem en batterijen in de kantoorruimte. Het gebruikte vloeroppervlak is 2,6 vierkante meter.

Onderdelen:

2 x 100 AH batterijen Hoofdbatterijbank - In serie geschakeld waardoor 24volt @ 100AH wordt gebruikt met een busbar voor alle negatieve verbindingen

2 x 35AH-batterijen Secundaire batterijbank - In serie geschakeld waardoor 24 volt bij 35AH wordt gebruikt met een busbar voor alle negatieve verbindingen

24 volt omvormer 2000 watt omvormer voor 120 vac apparaten

6-gauge draad die loopt van de hoofdaccubank naar de zekering van 100 ampère en de negatieve busbar

100 Amp Zekering voor tussen de omvormer en 24v accubank

Automatische overdrachtschakelaar om de 24v 100AH-batterijbank te beschermen tegen onderspanningsniveaus

Solar Controler 40 amp, 1200 watt, 150 volt max pv ingang

2e solar controller Voor de 24 volt 35AH accubank 100 volt max pv input

Zonnepanelen 8 hiervan zouden in principe hetzelfde zijn als in dit systeem

Draad met connectoren is duur, maar gemakkelijk aan te sluiten voor kortere afstanden (10 awg)

8 awg extender met connectoren zijn duur, maar gemakkelijk aan te sluiten voor langere afstanden (8 awg)

Paneelconnectoren om je eigen kabels te maken

Oost/West-relais voor het schakelen tussen de twee zonnepaneelstrings

Digitale timer om het Oost/West-relais te bedienen

Solid State-relais voor het maken van uw eigen uitschakelschakelaar voor lage batterijspanning (voor de 35AH-batterij)

Low Voltage Protect-apparaat om het solid-state relais te besturen (beschermt de 35AH-batt)

24 volt naar 12 volt converter om de 12 volt items van de belangrijkste 24v accubanken te laten werken indien nodig

DPDT messchakelaar x 2 om te bepalen welke accubank op de 12 volt zekeringkast wordt aangesloten en om te schakelen tussen wind en zon voor de 24v 35AH accubank.

12 volt zekeringkast om alle 12 volt apparaten te verdelen en te beschermen

10 gauge aansluitdraad samen met een andere rol draad die ik eerder had

Krimptang samen met kabelschoenen om veel kabels op maat te maken. Had een andere set lugs moeten hebben

Windturbine voor lange perioden zonder zon bij stroomuitval - aangesloten op de 24v 35AH accubank met 2e zonnecontroller

TPDT-messchakelaar voor het pauzesysteem van de windturbine met 3 weerstanden voor de pauze

2 houten audiorackkasten voor de hoofdcomponenten van het hele systeem, waardoor de voetafdruk beperkt blijft tot 2,6 vierkante voet. Deze had ik al van lang geleden.

4 plexiglas deksels voor de interne systeemcomponenten. Had deze van lang geleden gebruikt.

Stap 1: De panelen aan de westzijde

Aan de westzijde zijn enkele maanden geleden de eerste 4 panelen geplaatst.

Dit zijn 12 volt 100 watt Renogy panelen. Ze zijn momenteel niet beschikbaar, maar ter referentie stonden ze op Amazon.

De tijd van de dag op de foto met Charlie de kat is rond 15:40 uur. De zonnepanelen zijn vastgebonden aan twee 12' palen. Die twee palen van 12' worden op het dek gemonteerd, eerst door twee gaten in de zijkant van het dek te boren en vervolgens de palen in de gaten in het dek te schuiven. De andere uiteinden van de 12'-palen zijn vastgeschroefd aan twee kortere 5'-palen die in de grond zijn geplant. Aan de onderkant van de 5' palen zitten horizontale 8 vierkante metalen platen. Ze zijn onmogelijk voor de wind om uit de grond te tillen. Ik heb net het geluk gehad om de 5' palen te vinden en kan er niet echt een link aan toevoegen.

Doordat de panelen zo laag gemonteerd zijn, is het heel eenvoudig om de panelen schoon te maken.

Deze zonnepanelen zijn aangesloten op het relais, beginnend met 30ft 8 awg verlengdraad, plus nog eens 30 voet 10 awg kabel.

Stap 2: De panelen aan de oostzijde

Hier zijn nog 4 12v 100watt zonnepanelen aan de oostkant om ongeveer 15.30 uur. Ze zijn geïnstalleerd op 18-10-20.

De panelen worden op het dek gemonteerd met een horizontale paal voor het monteren van een satellietschotel en vervolgens met behulp van twee palen van 12 voet 1,5 , tie-wraps en enkele sintelblokken met stenen stukken helemaal aan het einde (zie foto's).

De kabels voor de westkant kosten bijna net zoveel als een zonnepaneel! Ik wilde iets goedkopers proberen voor de 50 voet oostkantkabels. Ik herinnerde me deze truc van een youtube-video over het gebruik van gewone verlengsnoeren, het afknippen van de uiteinden en het aan elkaar binden van de drie draden. Dus ik heb een verlengsnoer van 100 voet gebruikt en het werkt prima. De draadmaat was uiteindelijk ongeveer 10 gauge voor beide 50 voet kabels die ik heb gemaakt. Met de hogere spanning (80v) die uit de panelen komt, zou deze draadmaat in orde moeten zijn. voorlopig zonder al te veel verlies. Ik heb deze 9 In 12AWG Adapter Kit gebruikt om de uiteinden van de 50 voet draden aan te sluiten op de zonnepanelen met twist-on connectoren.

Stap 3: De zonnecontrollers en relais - de panelen aan de oost- en westzijde omschakelen

De zonneregelaars:

De Main 40 Amp Epever solar controller Deze controller is voor het opladen van de 24v 100AH accubank. Deze controller heeft een maximale ingangsspanning van een zonnepaneel van 150 volt. Het maximale ingangsvermogen van het paneel is 1.200 (nu de limiet voor dit systeem).

De secundaire 40 Amp Epever solar controller Deze controller is voor het opladen van de 24v 35AH accubank. De lader heeft een maximale zonnepaneelinvoer van 100 volt (nu de limiet voor dit systeem) en een maximaal ingangsvermogen van 1.500. Er is ook een windturbine met een controller die deze batterijbank helpt opladen.

Het relais:

De ene helft van het DPDT-relais (dubbelpolige dubbele worp) wordt gebruikt om te schakelen tussen de 4 oost- en 4 west-zonnepanelen en verbindt ze met de hoofdcontroller. De andere helft van het relais schakelt de zonnepanelen voor de secundaire regelaar. Hier is de schakeltijd nu voor elke dag van de week:

7.00 tot 12.00 uur De digitale timer schakelt het 80 AMP RELAIS in dat de 4 panelen aan de oostzijde verbindt/schakelt met de hoofdlaadregelaar (en 24v 100AH-batterijbank). Opmerking: het relais trekt gedurende deze 6 uur ongeveer 6 watt stroom van het systeem. De 4 westzijpanelen zijn op dit moment ook overgeschakeld naar de secundaire laadregelaar (de 24v 35AH-batterijbank wordt opgeladen). Er moet een goed laadvermogen zijn van 10.00 uur tot 13.00 uur vanaf de westelijke panelen. 12.00 uur tot 07.00 uur. De digitale timer schakelt het RELAIS uit dat de 4 panelen aan de westzijde verbindt/schakelt met de hoofdlaadregelaar. Het relais krijgt nu nul stroom van het systeem. De 4 oostelijke panelen zijn op dit moment ook overgeschakeld naar de secundaire laadregelaar. Moet nog 2 uur goed opladen (13.00 tot 15.00 uur).

Zie de relaisafbeelding voor bedradingsinformatie plus het hoofdschakelschema in stap 9.

De negatieve draden van de oost- en westkant van het zonnepaneel zijn aan elkaar gebonden en gaan naar een afsnijschakelaar voordat ze worden aangesloten op de negatieve ingangen van de zonnecontrollers. Ik had de negatieve cutoff-schakelaar rondslingeren en heb deze zojuist toegevoegd. Dit is niet terug te vinden in de hoofdtekening. Elke schakelaar met een hoog ampère-type zou prima moeten werken, maar is niet nodig.

Stap 4: De 24Volt 100AH hoofdbatterijbank en omvormer

Momenteel bestaat de hoofdbatterijbank uit twee x 12volt 100AH-batterijen in serie, waardoor een 24volt 100AH-batterijbank ontstaat. Een 24v 2000 watt omvormer wordt gebruikt om een koelkast, vriezer, computer of magnetron van stroom te voorzien. Er zit een zekering van 100 ampère tussen de omvormer en de hoofdaccubank. Voor deze 120vac-items komt er een stekkerdoos uit de auto-overdrachtschakelaar.

Het systeem maakt gebruik van verzegelde batterijen en mag geen waterstofgas lekken. Ik had een co2-detector en heb gelezen dat ze ook waterstofgas zullen detecteren, dus ik heb hem geïnstalleerd. Binnenkort komt er een ventilatiesysteem bij.

Stap 5: De belangrijkste 24volt 100AH-batterijbank opslaan van laagspanning

De 50A 5500 Watt automatische omschakelaar van Spartan kost ongeveer $ 115. Het zou leuk zijn om er ook een te bouwen.

U kunt hiermee vooraf het lage batterijspanningsniveau instellen om automatisch alle stroom die door de 2000 watt-omvormer wordt gebruikt, af te sluiten. Vervolgens schakelt het de stroom voor de airco-items om naar netstroom, zodat we ervoor zorgen dat de batterijen niet verder dan het gevarenniveau leegraken. U merkt de onmiddellijke omschakeling niet.

Dit apparaat laat de batterijen vervolgens opladen tot een bepaald hoog punt, voordat het weer terugkeert naar de batterij. Het apparaat trekt constant 6 watt vermogen wanneer het wordt overgeschakeld naar de inverter-stroommodus.

Het is gemakkelijk aan te sluiten. Sluit de omvormer gewoon aan op de ingang met het label "inverter". Sluit de apparaten die normaal gesproken op uw omvormer aangesloten zouden zijn aan op het gedeelte "uitgang". Sluit uw huisstroom aan op het gedeelte "openbare stroom". Sluit als laatste de batterijbank van uw hoofdzonnesysteem (na de zekering) aan op het gedeelte "batterij". Alle drie de A / C-aardingen zijn met elkaar verbonden op een aparte mini-busbar. Zie hoofdstroomschema.

Stap 6: De secundaire 24v 35AH-batterijbank. Het toevoegen van een windturbine en de schakelaar voor zonne-energie of wind

De secundaire zonnecontroller van dit zonnestelsel en de 24v 35AH-batterijbank houden de zonnepanelen de hele tijd in gebruik. Vanwege de oost/west-configuratie gaat het grootste deel van het vermogen van het zonnepaneel naar de 100AH-batterijbank en gaat er minder stroom naar de 35AH-batterijbank (die minder nodig heeft). De 35AH accubank kan tijdens alle daluren op windenergie worden geschakeld.

De airco-windturbine is voornamelijk toegevoegd voor het worstcasescenario van lange stroomonderbrekingen en veel bewolkte dagen. Er moet voldoende windenergie zijn om mobiele telefoons en laptops opgeladen te houden, samen met een paar 12 volt-items (radio, tv en verlichting).

De $ 130 Yaegarden 400W windturbineset met controller van Amazon zag eruit als een goede deal na wat onderzoek. Het wordt geleverd met een 12v / 24v batterijlaadcontroller.

Ik heb een hoekbeugel gebruikt om de turbine op een paal te monteren. U kunt het middelste gedeelte van de antenne van deze beugel verwijderen en dat gat gebruiken om vast te schroeven aan een van de 4 gaten van het ronde montagestuk van de turbine (zie foto's).

Helemaal bovenaan de systeemkast is een videomonitor aangesloten op een camera die op de windturbine is gericht. Het is geweldig om te zien wat er aan de hand is met de turbinesnelheid terwijl je naar de meters kijkt. Het is ook leuk om de pauze in actie te zien.

Om over te schakelen van zonne- of windlaadmodus, wordt de helft van een DPDT-messchakelaar gebruikt. De aardingsdraden van de zonnelader en de windregelaar/lader zijn verbonden met de aardingsrail(s) van het hoofdsysteem

Het is goed om een remsysteem te hebben om te voorkomen dat de wieken gaan draaien als de turbine de accu's niet oplaadt.

De TPDT-schakelaar wordt gebruikt om van de bedrijfsmodus naar de pauzemodus te gaan. Dit gebeurt eerst door de 3 A/C-draden die van de windturbine komen aan te sluiten op het gemeenschappelijke deel van de schakelaar. De onderbreking (drie 100 watt 10 ohm weerstanden) zit aan de A-kant van de schakelaar en de windregelaar aan de B-kant van de schakelaar.

Stap 7: De 12 volt zekeringkast, batterijbankschakelaar en 24v naar 12v-converter

De helft van een DPDT-schakelaar leidt de stroom van ofwel de hoofd 24v 100AH-batterijbank of de secundaire 24v 35AH-batterijbank naar de 24 volt naar 12 volt DC-converter.

De 12 volt uitgang van de omvormer wordt aangesloten op de 12 volt zekeringkast ingang.

Om de 12 volt stroom te verdelen, zijn er momenteel drie kleine circuit projectdozen met digitale voltmeters geïnstalleerd, samen met banaanachtige jacks die vanuit de zekeringkast lopen. Ik heb al een zekering gesprongen. Zekeringen zijn altijd handig!

Hier is een afbeelding van een klemmenstrook die is aangesloten op de 12volt-doos met banaanstekkers. De printplaat is een 12 volt audioversterker voor het tv-systeem. De digitale timer voor het relais is ook aangesloten op de zekeringkast.

Stap 8: De secundaire batterijbank redden van onderspanning

Voor de 24v 35AH accubank zijn slechts twee items nodig om uw eigen onderspanningsbeveiligingsapparaat te bouwen.

1. De TeOhk XY-CD60 lithiumbatterij-ontlaadcontroller. OPMERKING* de sticker met het bedradingsschema op dit toestel is verkeerd. Open het en kijk naar de markeringen op de printplaat.

2. Een regulier relais met hoge ampère of solid-state relais.

Wanneer de TeOhk XY-CD60-controller een vooraf ingestelde lage spanning detecteert, wordt het relais geactiveerd om de accu los te koppelen van alle belastingen. Zie het hoofdstroomschema.

Als u lithiumbatterijen gebruikt, kunt u deze tot ongeveer 80% laten leeglopen (denk ik). Maar als u AGM/verzegelde of loodzuuraccu's gebruikt, mag u de accu's nooit onder de 50% laten komen. Ik heb gelezen om 12 volt verzegelde batterijen niet onder de 11,2 volt te laten komen (22,4 v voor twee batterijen in serie).

Stap 9: Hoofdschakelschema

Speciaal handgetekend schakelschema.

Stap 10: Zonsopgang tot 14.00 uur Oost-West Paneel Switch Test

Het wordt een geweldige dag buiten. 54 graden nu om 8 uur. De zonsopgang was vandaag om 6.58 uur.

De wind is behoorlijk sterk. Momenteel staat de 24v 35AH accubank op 25,4 volt. We laten de windturbine voor die accubank de hele dag aanstaan, en zien later wel hoe het is. [Eindigde op 26,0 volt]

14/11/20, Hoofdsysteem (24v 100AH Accubank)

Oost / West handmatige schakeltest:

8 uur proef. Met de zonnecontroller naar de oostkant geschakeld, is de uitlezing 27,6v @ 1,5 ampère of 41 watt.

Als ik de controller handmatig overschakel naar de westelijke panelen, krijgen we alleen een waarde van 27,5v @ 0,1 ampère of 2,75 watt.

De testresultaten gedurende de dag:

8:00 uur >> oost = 41 watt west = 2,75 watt

9:00 uur >> oost = 78 watt west = 7 watt

11:00 uur >> oost = 120 watt west = 80 watt

12:18 uur >> oost 99 watt west 105 watt

14:00 >> oost 153 watt west 168 watt

We willen dat de hoofdbatterijbank altijd de hoogste wattage-kant gebruikt. Dus het lijkt erop dat ergens rond 12 uur 's middags prima is om het relais uit te schakelen en over te schakelen naar de westelijke panelen

Stap 11: Zonsondergang - Spanningsniveau

Bij de 4 serie bedrade zonnepanelen laden de accu's bijna tot zonsondergang op. We kregen ongeveer 26 volt van de westelijke panelen toen deze foto werd gemaakt (niet veel stroom).

Stem op dit project in de Battery Powered-wedstrijd.

Bedankt!

Joe