Fuente de alimentación con paneles solares: montaje del sistema de bricolaje

El contenido del artículo

• Equipo del sistema de alimentación: alcance, características.
• Diagrama de conexión para equipos de estaciones solares
• Instalación de paneles solares y equipos eléctricos auxiliares
• Formas de mejorar la eficiencia del suministro de energía autónomo

El artículo examina la aplicación práctica de los paneles solares, describe en detalle los nodos necesarios para un suministro de energía ininterrumpido, conexión independiente y ajuste de paneles solares..

Equipo del sistema de alimentación: alcance, características.

En el artículo anterior, analizamos los tipos de paneles solares. Pero en los sistemas de generación de energía solar, estos elementos son solo convertidores primarios. Para crear una planta de energía doméstica en toda regla, necesitamos el siguiente conjunto de equipos:

• controlador de carga de la batería
• batería de almacenamiento (banco de acciones)
• inversor de voltaje

Controladores de carga de batería son de dos tipos: controladores PWM (controladores PWM) y controladores OTMM (controladores MPPT).

El controlador PWM es un dispositivo más simple y económico que controla la carga de la batería. La eficiencia de un controlador PWM suele ser mayor que la de un controlador OTMM debido al hecho de que en la etapa inicial de carga conecta la batería casi directamente a la batería solar sin convertir el voltaje generado. Se recomienda que los controladores OTMM se utilicen con módulos con voltaje de salida no estándar de 28 V y superior.

El uso de controladores OTMM estará económicamente justificado en sistemas de generación con una potencia nominal superior a 400 W. Otra razón para usar un controlador de este tipo es diseñar una estación solar para generar electricidad durante todo el año. En los días nublados de invierno, al cargar las baterías, el controlador OTMM mostrará su mejor lado.

Batería en el sistema de suministro de energía solar juega el papel de un amortiguador que acumula energía eléctrica.

A diferencia de todos los demás equipos de estaciones solares, la batería es un artículo consumible. Por lo tanto, cuanto más tiempo funcione sin reemplazo, más corto será el período de recuperación de los componentes que compró. Para que la batería funcione durante mucho tiempo, debe abordar de manera responsable su elección. Los principales parámetros de la batería que interesan al potencial propietario son:

• voltaje (Voltios, V): hay baterías solares de 12, 24 y 48 V. Para pequeñas estaciones domésticas con una capacidad de 200-300 W, las baterías de 12 V son bastante adecuadas;
• capacidad eléctrica (amperios? hora, A? h): caracteriza la cantidad de electricidad que se puede acumular. En consecuencia, cuanto mayor sea este parámetro, más podrá funcionar el sistema eléctrico en modo autónomo (en tiempo nublado o de noche);
• nivel de autodescarga (% de la capacidad nominal): cuanto menor sea este parámetro, mejor será la batería.

Inversor de voltaje diseñado para convertir la tensión constante de la batería en la tensión alterna de la red de 220 V que alimenta la carga doméstica.

Existe una amplia gama de inversores en el mercado con una variedad de funciones. Entre los parámetros más importantes se encuentran los siguientes:

• potencia del inversor;
• voltaje del circuito primario (voltaje de la batería conectada);
• la presencia de protecciones integradas (contra sobrecarga, contra inversión de polaridad de la batería, contra cortocircuito en la carga, contra descarga excesiva de la batería);
• tensión de salida sinusoidal (en principio, si la carga conectada contiene motores, por ejemplo, lavadoras, refrigeradores, bombas de circulación, ventiladores, etc.).

También debe tenerse en cuenta que un número excesivo de funciones solo conduce a un aumento en el costo del dispositivo y a una complicación de su configuración y funcionamiento..

Diagrama de conexión para equipos de estaciones solares

El montaje de un circuito de planta de energía solar es bastante sencillo. A continuación se muestra una secuencia de conexiones ilustradas por fotografías. Para montar un sistema sencillo se utiliza un panel solar con células policristalinas, un controlador de carga y una batería. Iniciamos el montaje conectando el cable al panel solar.

Para las baterías que vienen con un cable, este paso no es necesario. Conectamos la batería a los terminales de salida del controlador. Además, los cables que vienen del panel deben estar conectados a los terminales de entrada del controlador de carga..

Todas las conexiones se realizan de acuerdo con el principio «+» a «+» y «-» a «-«. Suministramos energía desde la batería a los terminales de entrada del inversor. Después de encender el controlador de carga y el inversor, vemos que la electricidad generada por el panel solar comienza a cargar la batería..

Para determinar la polaridad de los terminales de la batería solar, basta con medir el voltaje en los terminales con un multímetro. Si hay un signo menos junto a las lecturas de voltaje, entonces la posición de la sonda negra corresponde al terminal positivo (verifique la conexión correcta de las sondas antes de medir). Si no hay un signo menos, entonces la posición de la sonda negra corresponde al terminal negativo de la batería..

Instalación de paneles solares y equipos eléctricos auxiliares

La instalación del equipo eléctrico de la estación solar se realiza con un cable de cobre. La sección transversal del cable de cobre para un panel debe elegirse al menos 2,5 mm². Esto se debe al hecho de que la densidad de corriente normal en un conductor de cobre es de 5 amperios por 1 mm.². Es decir, con una sección de 2,5 mm² la corriente permitida será de 12,5 A.

En este caso, la corriente de cortocircuito del panel RZMP-130-T con una potencia de 145 W es de solo 8,5 A. Cuando se combinan varios paneles con conexión en paralelo, la sección transversal del cable de salida común debe seleccionarse en función de la corriente total máxima de todos los paneles según el concepto anterior (5 A por 1 mm²).

Hay una variedad de cables solares a la venta. Su característica distintiva es que el aislamiento exterior del cable ha sido sometido a un tratamiento especial y tiene una mayor resistencia a la radiación ultravioleta. No es necesario comprar tales cables. Los paneles solares se pueden conectar con un cable con aislamiento de PVC ordinario, pero colóquelo en una funda corrugada, que está diseñada para colocar cableado externo. Esta opción costará entre un 30 y un 40% menos.

El controlador de carga de la batería y el inversor deben colocarse en una habitación seca con temperatura ambiente, como un armario o un pasillo. No es práctico colocar este equipo al aire libre, ya que los componentes electrónicos del equipo no deben estar expuestos a fluctuaciones significativas de temperatura y humedad. La propia batería se puede colocar junto con la electrónica..

Si decide usar baterías ácidas o alcalinas, debe colocarlas en un área no residencial bien ventilada, ya que liberan vapores de electrolitos que son dañinos para la salud. Además, no debe haber fuentes de chispas ni peligro de incendio en la habitación con baterías, ya que el oxígeno y el hidrógeno liberados en habitaciones mal ventiladas pueden formar una mezcla explosiva..

El panel solar se puede instalar de dos formas:

• La instalación fija implica la colocación fija de paneles en el techo de la casa o en un soporte fijado a una pared o cimiento. En este caso, los paneles deben estar orientados hacia el sur, la inclinación horizontal de los paneles debe ser un ángulo igual a la latitud del área más 15 °. La latitud de su ubicación se puede determinar, por ejemplo, mediante las lecturas de un navegador GPS o en el servicio Google Maps;
• La instalación móvil de los paneles se realiza en un travesaño, que puede girar azimutalmente (en la dirección del sol a lo largo del horizonte) y cenit, inclinando los paneles para que los rayos del sol caigan sobre ellos perpendicularmente. Tal sistema de instalación permite aumentar la eficiencia de los paneles solares utilizados, pero requiere costos financieros tangibles adicionales para la construcción de la travesía, los motores de accionamiento y el sistema para su control..

Formas de mejorar la eficiencia del suministro de energía autónomo

Para mejorar la eficiencia de una planta de energía solar, se puede ir de dos maneras: aumentar la cantidad de electricidad generada por un lado y reducir su consumo por el otro. Las formas de incrementar la electricidad generada pueden ser las siguientes:

• instalación de paneles solares en un travesaño móvil o en un mecanismo de control de inclinación cenital (media medida, pero también bastante efectivo, principalmente para paneles monocristalinos);
• uso de baterías de alta calidad con un bajo porcentaje de autodescarga y una larga vida útil sin una disminución significativa de la capacidad;
• mantenimiento regular del sistema: limpieza de los paneles del polvo y la nieve, mantenimiento de las conexiones desmontables y terminales para reducir la resistencia de contacto y, como resultado, las pérdidas de potencia.

En el lado de la carga, la eficiencia energética se puede aumentar de la siguiente manera:

• Asignación de un circuito de alimentación de bajo voltaje directamente desde la batería, por ejemplo, para conectar iluminación LED. Esto evitará la doble conversión de energía en el inversor;
• apagar el inversor cuando la carga está desconectada en su salida, ya que el inversor, que está inactivo, aún consume una pequeña cantidad de energía;
• instalación junto con iluminación de sensores de movimiento con temporizador para excluir el molesto consumo de electricidad debido a que simplemente se olvidaron de apagar la lámpara en el pasillo.