👨🏾‍🌾 🥢 📬 Estación de energía solar de bricolaje 200 m2 🧑🏿‍🤝‍🧑🏼 🎩 🙅🏿

A menudo, en la red se deslizan mensajes sobre la lucha por el medio ambiente, el desarrollo de fuentes de energía alternativas. A veces, incluso informan cómo se construyó una planta de energía solar en un pueblo abandonado para que los residentes locales puedan disfrutar de los beneficios de la civilización, no de 2 a 3 horas al día mientras el generador funciona, sino constantemente. Pero de alguna manera está lejos de nuestra vida, así que decidí mostrar y contar con mi ejemplo cómo funciona la planta de energía solar y cómo funciona para una casa privada. Te contaré sobre todas las etapas: desde la idea hasta la inclusión de todos los dispositivos, y compartiré mi experiencia operativa. El artículo resultará bastante grande, por lo tanto, a quien no le gusten muchas letras puede ver un video. Allí intenté decir lo mismo, pero se verá cómo recojo todo esto yo mismo.

Datos iniciales: una casa privada con un área de unos 200 m2 está conectada a la electricidad. Entrada trifásica, con una potencia total de 15 kW. La casa cuenta con un conjunto estándar de electrodomésticos: refrigerador, televisores, computadoras, lavadoras y lavavajillas, etc. La estabilidad de la red eléctrica no es diferente: el registro que grabé: apagado durante 6 días consecutivos durante un período de 2 a 8 horas.

Lo que quiero obtener: olvidarme de los cortes de energía y usar electricidad, pase lo que pase.

Qué bonificaciones pueden ser: maximizar el uso de la energía solar, de modo que la prioridad de la casa sea alimentada por la energía solar, y la desventaja se tome de la red. Como beneficio adicional, después de la aprobación de la ley sobre la venta de electricidad a la red por parte de particulares, comience a compensar parte de sus costos vendiendo la generación excedente a la red eléctrica general.

Por donde empezar

Siempre hay al menos dos formas de resolver cualquier problema: aprender por sí mismo o confiar a alguien más para que resuelva el problema. La primera opción implica el estudio de materiales teóricos, leer foros, hablar con los propietarios de plantas de energía solar, combatir el sapo interno y, finalmente, comprar equipos y luego instalarlos. La segunda opción: llamar a una empresa especializada, donde harán muchas preguntas, seleccionarán y venderán el equipo necesario, o pueden instalarlo por algo de dinero. Decidí combinar estos dos métodos. En parte porque es interesante para mí, y en parte para no encontrarme con vendedores que solo necesitan ganar dinero, vender no es exactamente lo que necesito. Ahora ha llegado el momento de que la teoría entienda cómo tomé la decisión.

La foto muestra un ejemplo del "desarrollo" de dinero para la construcción de una estación de energía solar. Tenga en cuenta que los paneles solares se instalan MÁS ALLÁ del árbol; por lo tanto, la luz no los ilumina y simplemente no funcionan.

Tipos de plantas de energía solar

Debo decir de inmediato que no hablaré sobre soluciones industriales y no sobre sistemas súper potentes, sino sobre una estación de energía solar de consumo regular para una casa pequeña. No soy un oligarca para dispersar dinero, pero me adhiero al principio de razonabilidad suficiente. Es decir, no quiero calentar la piscina con electricidad "solar" o cargar un automóvil eléctrico, lo cual no tengo, pero quiero que todos los dispositivos de mi casa funcionen constantemente, sin tener en cuenta la red eléctrica.

Ahora te contaré sobre los tipos de plantas de energía solar para una casa privada. En general, solo hay tres de ellos, pero hay variaciones. Organizaré el crecimiento en el costo de cada sistema.

Estación de energía solar en red : este tipo de estación de energía combina bajo costo y máxima facilidad de uso. Consta de solo dos elementos: paneles solares y un inversor de red. La electricidad de los paneles solares se convierte directamente a 220V / 380V en la casa y es consumida por los sistemas de energía del hogar. Pero hay un inconveniente importante: para que el SSE funcione, se necesita una red central. En el caso de un apagón, los paneles solares se convertirán en una "calabaza" y dejarán de suministrar electricidad, ya que el funcionamiento de un inversor de red requiere una red de referencia, es decir, la presencia misma de electricidad. Además, con la infraestructura de red eléctrica existente, el funcionamiento de un inversor de red no es muy rentable. Ejemplo: tiene una planta de energía solar de 3 kW y su casa consume 1 kW. El excedente "fluirá" hacia la red, y los medidores convencionales cuentan el "módulo" de energía, es decir, el medidor calculará la energía transferida a la red como consumida, y aún tendrá que pagarla. Aquí la pregunta encaja lógicamente: ¿dónde poner energía extra y cómo evitar esto? Pasamos al segundo tipo de plantas de energía solar.

Estación de energía solar híbrida : este tipo de estación de energía combina las ventajas de una red y una estación de energía autónoma. Se compone de 4 elementos: paneles solares, un controlador solar, baterías y un inversor híbrido. La base de todo es un inversor híbrido, que puede mezclar la energía generada por los paneles solares en la energía consumida desde una red externa. Además, los buenos inversores tienen la capacidad de configurar la priorización del consumo de energía. Idealmente, la casa primero debe consumir energía de los paneles solares y solo con su falta, obtener de una red externa. En caso de desaparición de la red externa, el inversor entra en funcionamiento autónomo y utiliza la energía de los paneles solares y la energía almacenada en las baterías. Por lo tanto, incluso si la electricidad se apaga durante mucho tiempo y hay un día nublado (o la electricidad se apaga por la noche), todo funcionará en la casa. Pero, ¿qué pasa si no hay electricidad, pero de alguna manera necesitas vivir? Luego me dirijo al tercer tipo de planta de energía.

Estación de energía solar autónoma : este tipo de estación de energía le permite vivir de manera completamente independiente de las redes de energía externas. Puede incluir más de 4 elementos estándar: paneles solares, controlador solar, batería, inversor.

Además de esto, y a veces en lugar de paneles solares, se puede instalar una central hidroeléctrica de baja potencia, una central eólica y un generador (diesel, gas o gasolina). Como regla, un generador está presente en tales objetos, ya que puede que no haya sol ni viento, y la reserva de energía en las baterías no es infinita; en este caso, el generador arranca y proporciona energía a todo el objeto, cargando simultáneamente la batería. Dicha planta de energía se puede transformar fácilmente en un híbrido, al conectar una fuente de alimentación externa, si el inversor tiene estas funciones. La principal diferencia entre un inversor autónomo y un inversor híbrido es que no sabe cómo mezclar la energía de los paneles solares con la energía de una red externa. Al mismo tiempo, el inversor híbrido, por el contrario, puede funcionar como autónomo si la red externa está desconectada. Como regla general, los inversores híbridos tienen un precio acorde con los totalmente autónomos, y si difieren, no es significativo.

¿Qué es un controlador solar?

En todos los tipos de plantas de energía solar hay un controlador solar. Incluso en la estación de energía solar de la red, es simplemente parte del inversor de la red. Sí, y muchos inversores híbridos están disponibles con controladores solares a bordo. ¿Qué es y para qué sirve? Hablaré sobre una estación de energía solar híbrida y autónoma, ya que este es solo mi caso, y puedo familiarizarme con el dispositivo de un inversor de red con más detalle en los comentarios, si hay solicitudes en los comentarios.

El controlador solar es un dispositivo que convierte la energía recibida de los paneles solares en energía digerida por el inversor. Por ejemplo, los paneles solares se fabrican con un voltaje de múltiplo de 12V. Y las baterías están hechas en múltiplos de 12V, simplemente sucedió. Los sistemas simples con 1-2 kW de potencia operan desde 12V. Los sistemas productivos de 2-3 kW ya funcionan con 24V, y los sistemas potentes de 4-5 kW o más funcionan con 48V. Ahora consideraré solo los sistemas "domésticos", porque sé que hay inversores que funcionan a voltajes de varios cientos de voltios, pero esto ya es peligroso para la casa.

Entonces, digamos que tenemos un sistema de 48V y paneles solares de 36V (el panel se ensambla en múltiplos de 3x12V). ¿Cómo obtener los 48V deseados para que funcione el inversor? Por supuesto, una batería de 48V está conectada al inversor, y un controlador solar en un lado y paneles solares en el otro están conectados a estas baterías. Los paneles solares se reúnen a un voltaje más alto conocido para poder cargar la batería. El controlador solar, que recibe un voltaje más alto conocido de los paneles solares, transforma este voltaje al valor deseado y lo transfiere a la batería. Esto es simplista. Hay controladores que pueden reducir el voltaje de la batería a 12 V desde 150-200 V desde paneles solares, pero aquí fluyen corrientes muy altas y el controlador funciona con peor eficiencia. El caso ideal cuando el voltaje de los paneles solares es el doble del voltaje de la batería.

Hay dos tipos de controladores solares: PWM (PWM - Modulación de ancho de pulso) y MPPT (Seguimiento del punto de máxima potencia: seguimiento del punto de máxima potencia). La diferencia fundamental entre ellos es que el controlador PWM solo puede funcionar con conjuntos de paneles que no excedan el voltaje de la batería. MPPT: el controlador puede funcionar con un exceso de voltaje notable en relación con la batería. Además, los controladores MPPT tienen una eficiencia significativamente mayor, pero también cuestan más.

¿Cómo elegir los paneles solares?

A primera vista, todos los paneles solares son iguales: las celdas de las celdas solares están interconectadas por barras colectoras, y en la parte posterior hay dos cables: más y menos. Pero hay muchos matices en este asunto. Los paneles solares provienen de diferentes elementos: amorfos, policristalinos, monocristalinos. No voy a hacer campaña por un tipo particular de elemento. Simplemente diré que yo mismo prefiero los paneles solares monocristalinos. Pero eso no es todo. Cada batería solar es una torta de cuatro capas: vidrio, una película transparente de EVA, una célula solar, una película de sellado. Y aquí, cada etapa es extremadamente importante. El vidrio no es adecuado para nadie, pero con una textura especial que reduce el reflejo de la luz y refracta la luz incidente en un ángulo para que los elementos estén lo más iluminados posible, porque la cantidad de energía generada depende de la cantidad de luz. La transparencia de la película de EVA determina cuánta energía llega al elemento y cuánta energía generará el panel. Si la película resulta ser defectuosa y se vuelve turbia con el tiempo, entonces el rendimiento disminuirá notablemente.

Luego vienen los elementos mismos, y se dividen en tipos, dependiendo de la calidad: Grado A, B, C, D y más. Por supuesto, es mejor tener elementos de calidad A y una buena soldadura, porque con un contacto deficiente, el elemento se calentará y fallará más rápidamente. Bueno, la película de acabado también debe ser de alta calidad y proporcionar un buen sellado. En caso de despresurización de los paneles, la humedad entrará rápidamente en los elementos, comenzará la corrosión y el panel también fallará.

¿Cómo elegir un panel solar? El principal productor de nuestro país es China, aunque los fabricantes rusos también están en el mercado. Hay muchos OEM que pegarán cualquier placa de identificación solicitada y enviarán los paneles al cliente. Y hay fábricas que proporcionan un ciclo de producción completo y son capaces de controlar la calidad de los productos en todas las etapas de producción. ¿Cómo averiguar sobre tales fábricas y marcas? Hay un par de laboratorios acreditados que realizan pruebas independientes de paneles solares y publican abiertamente los resultados de estas pruebas. Antes de comprar, puede conducir por el nombre y el modelo del panel solar y descubrir cómo el panel solar cumple con las características declaradas. El primer laboratorio es la Comisión de Energía de California , y el segundo laboratorio europeo es TUV . Si el fabricante del panel no está en estas listas, entonces debe pensar en la calidad. Esto no significa que el panel sea malo. Es solo que la marca puede ser OEM, y el fabricante también produce otros paneles. En cualquier caso, la presencia en las listas de estos laboratorios ya indica que no está comprando paneles solares de un fabricante de un día.

Mi elección de una estación de energía solar

Antes de comprar, debe describir el rango de tareas que se establecen antes de la planta de energía solar para no pagar lo innecesario y no pagar de más por lo no utilizado. Luego recurriré a la práctica, así como a lo que hice yo mismo. Para empezar, el objetivo y la línea de base: en el pueblo, la electricidad se apaga periódicamente durante un período de media hora a 8 horas. Los cierres son posibles solo una vez al mes o seguidos durante varios días. Objetivo: proporcionar electricidad a la casa durante todo el día con alguna restricción de consumo durante el período de desconexión de la red externa. Al mismo tiempo, los sistemas básicos de seguridad y soporte vital deberían funcionar, es decir: una estación de bombeo, un sistema de video vigilancia y alarma, un enrutador, un servidor y toda la infraestructura de red, iluminación y computadoras, un refrigerador debería funcionar. En segundo lugar: televisores, sistemas de entretenimiento, herramientas eléctricas (cortacésped, podadora, bomba para regar el jardín). Puede apagar: una caldera, un hervidor eléctrico, una plancha y otros dispositivos de calefacción y consumo, cuyo funcionamiento no es importante por el momento. La tetera se puede hervir en una estufa de gas y planchar más tarde.

Como regla general, se puede comprar una estación de energía solar en un solo lugar. Los vendedores de paneles solares también venden todos los equipos relacionados, así que comencé mi búsqueda basada en paneles solares. Una de las marcas de renombre es TopRay Solar. Tienen buenas críticas y experiencia operativa real en Rusia, en particular, en el territorio de Krasnodar, donde saben mucho sobre el sol. En la Federación de Rusia hay un distribuidor oficial y distribuidores en las regiones, en los sitios anteriores con laboratorios para probar paneles solares, esta marca está presente y no en los últimos lugares, es decir, puede tomarla. Además, la compañía de ventas de paneles solares TopRay también fabrica sus propios controladores y dispositivos electrónicos para la infraestructura vial: sistemas de control de tráfico, semáforos LED, letreros intermitentes, controladores solares y más. En aras de la curiosidad, incluso pregunté por su producción: es bastante tecnológica e incluso hay chicas que saben cómo abordar el soldador. Sucede!

Con mi lista de Lista de deseos, me volví hacia ellos y me pidió que recolectara un par de juegos completos: más caros y más baratos para mi casa. Me hicieron una serie de preguntas aclaratorias sobre la energía reservada, la disponibilidad de los consumidores, el consumo de energía máximo y constante. Esto último generalmente resultó inesperado para mí: la casa está en modo de ahorro de energía, cuando solo funcionan la videovigilancia, los sistemas de seguridad, la conexión a Internet y la infraestructura de red, consume 300-350 vatios. Es decir, incluso si nadie usa electricidad en el hogar, se necesitan hasta 215 kWh por mes para las necesidades domésticas. Aquí es donde piensa realizar una auditoría energética. Y comenzará a apagar los cargadores, televisores y decodificadores desde los enchufes, que en modo de espera consumen un poco, pero funcionan decentemente.
No atormentaré, me decidí por un sistema más barato, ya que a menudo hasta la mitad de la cantidad de una planta de energía puede asumir el costo de las baterías. La lista de equipos es la siguiente:

Batería solar TopRay Solar 280 W Mono - 9 piezas
InfiniSolar V-5K-48 Inversor híbrido monofásico de 5 kW - 1 pc.
Batería AGM Sail HML-12-100 - 4 piezas

Además, me ofrecieron comprar un sistema profesional para unir paneles solares al techo, pero después de mirar las fotos, decidí sobrevivir con monturas caseras y ahorrar también. Pero decidí construir el sistema yo mismo y no perdí el tiempo y la energía, y los instaladores trabajan con estos sistemas constantemente y garantizan un resultado rápido y de alta calidad. Así que decida usted mismo: es mucho más agradable y fácil trabajar con montajes de fábrica, y mi solución es simplemente más barata.

¿Qué le da a una planta de energía solar?

Este kit puede producir hasta 5 kW de energía en modo independiente: elegí este tipo de energía con un inversor monofásico. Si compra el mismo inversor y el módulo de interfaz, puede aumentar la potencia a 5 kW + 5 kW = 10 kW por fase. O puede hacer un sistema trifásico, pero por ahora estoy contento con esto. El inversor es de alta frecuencia y, por lo tanto, bastante ligero (unos 15 kg) y ocupa poco espacio; se monta fácilmente en la pared. 2 controladores MPPT con una potencia de 2.5 kW cada uno ya están integrados, es decir, puedo agregar tantos paneles sin comprar equipo adicional.

Tengo 2520 vatios de paneles solares en la placa de identificación, pero debido al ángulo de instalación no óptimo producen menos: vi un máximo de 2400 vatios. El ángulo óptimo es perpendicular al sol, que en nuestras latitudes es de aproximadamente 45 grados con respecto al horizonte. Mis paneles están configurados a 30 grados.

El ensamblaje de la batería es de 100A * h 48V, es decir, se almacenan 4.8 kWh, pero es completamente indeseable tomar energía por completo, ya que su recurso se reduce notablemente. Se recomienda descargar tales baterías no más del 50%. Este fosfato de litio-hierro o titanato de litio puede cargarse y descargarse a altas y altas corrientes, y es mejor no forzar el ácido de plomo, ya sea líquido, gel o AGM. Entonces, tengo la mitad de la capacidad, y esto es 2.4 kWh, es decir, aproximadamente 8 horas en un modo totalmente autónomo sin sol. Esto es suficiente para la noche de todos los sistemas y todavía habrá la mitad de la capacidad de la batería para la operación de emergencia. Por la mañana, saldrá el sol y comenzará a cargar la batería, mientras proporciona energía a la casa. Es decir, la casa puede funcionar de manera autónoma en este modo si se reduce el consumo de energía y el clima es bueno.Para una autonomía completa, se podrían agregar más baterías y un generador. Después de todo, en invierno hay muy poco sol y no se puede prescindir de un generador.