Come costruire un sistema solare off-grid in soli 6 passaggi

Esistono molti tipi diversi di sistemi di energia solare, tra cui l'energia solare collegata alla rete, ibrida e off-grid. Delle tre opzioni principali per l’energia solare, l’energia solare off-grid è di gran lunga il sistema più indipendente.

Un tempo l’installazione di un sistema solare off-grid era un concetto marginale a causa degli ampi requisiti di spazio e dei costi proibitivi. Ma i progressi nella tecnologia solare negli ultimi dieci anni hanno reso le apparecchiature solari più efficienti e meno costose, contribuendo a spingerle verso il mainstream. Ora è uno spettacolo abbastanza comune vedere camper e baite di campagna alimentati interamente da sistemi solari off-grid. Fortunatamente, ti aiutiamo quando si tratta di progettare da zero il tuo sistema di alimentazione off-grid, compresa la determinazione del fabbisogno energetico, il dimensionamento del sistema solare e della batteria e i componenti aggiuntivi di cui avrai bisogno. Dai un'occhiata qui sotto per scoprire i sei passaggi che puoi eseguire per potenziare il tuo stile di vita autosufficiente oggi.

Cos’è un sistema solare off-grid?

Un sistema solare off-grid è un sistema di energia elettrica autonomo che utilizza l’energia solare come risorsa.

● Un sistema solare ad isola non è collegato ai principali servizi pubblici (in particolare alla rete elettrica).

● Genera elettricità CC da pannelli solari e la immagazzina utilizzando batterie.

● Alimenta gli elettrodomestici convertendo l'elettricità CC immagazzinata in CA utilizzando un inverter off-grid.

Inoltre ti spiegheremo in modo semplice cosa è un impianto solare off-grid. Alcuni articoli e libri parlano di questo argomento ma a volte possono creare confusione. L'obiettivo principale è darti un buon inizio per il tuo progetto di sistema solare off-grid fai-da-te.

Diagrammi tipici del sistema solare off-grid

Qui vedrai un paio di schemi elettrici per un tipico sistema solare off-grid. Uno schema elettrico, tra l'altro, è una semplice rappresentazione di come è collegato ciascun componente di un sistema. In genere, un sistema di energia solare off-grid comprende moduli solari, cavi CC, una batteria, un controller di carica e un inverter a batteria.

Di seguito sono riportati in dettaglio i 6 passaggi per orientarti verso la vita solare off-grid.

Passaggio 1: determina la quantità di energia e potenza massima di cui avrai bisogno

Anche se molte persone spesso saltano questo passaggio e passano direttamente all'acquisto del proprio sistema di accumulo solare e off-grid, questo è uno dei passaggi più importanti che puoi intraprendere per assicurarti di non sprecare i tuoi soldi su un sistema di grandi dimensioni o finire alle prese con un sistema che non è in grado di soddisfare sufficientemente il tuo fabbisogno energetico. Per determinare correttamente il tuo fabbisogno energetico, dovrai utilizzare un calcolatore di prestito o collaborare direttamente con un rappresentante di BSLBATT. Inserisci ogni elettrodomestico o articolo che alimenterai con il tuo sistema energetico, la frequenza con cui lo utilizzi al giorno e le specifiche pertinenti dell'articolo. Fai del tuo meglio per ricordare ogni elemento che utilizzerai con il tuo sistema di alimentazione, poiché modifiche apparentemente piccole al calcolo del carico possono finire per avere un grande impatto.

Se preferisci effettuare manualmente questo calcolo da solo, tieni presente che ogni dispositivo elettronico indicherà il carico elettrico che assorbe sulla sua etichetta o confezione. Conoscere il fabbisogno energetico individuale dei vostri elettrodomestici o apparecchiature è essenziale in questa fase. È utile elencare tutti i tuoi dispositivi con i corrispondenti requisiti di alimentazione in Watt. Di solito puoi vederlo sulle loro targhette informative. Questo è un passaggio cruciale per evitare di non essere all'altezza o di sovradimensionare la capacità del tuo sistema solare off-grid.

Prima di scegliere i componenti, devi calcolare il consumo energetico. Per quanto tempo prevedi di far funzionare i tuoi elettrodomestici in ore? Qual è il fabbisogno di carico individuale dei vostri dispositivi in ​​Watt? Per calcolare il consumo energetico in Wattora, è sufficiente rispondere alle domande e moltiplicare ciascun carico (Watt) per il tempo (ore) necessario per il funzionamento.

Dopo aver individuato i carichi, calcolare la classificazione energetica per ciascun carico come segue:

Prendere nota della potenza nominale specificata sui carichi (dispositivi collegati come TV, ventilatori, ecc.) in Watt

Annotare il tempo di funzionamento di ciascun carico in ore

Calcolare il consumo energetico secondo la formula seguente (considerare circa il 25% come fattore di perdita di energia)

Energia (wattora) = Potenza (Watt) x Durata (ore)

Somma dell'energia consumata quotidianamente da tutti i carichi

Annotare tutte le caratteristiche nominali degli elettrodomestici e il consumo energetico come descritto di seguito:

Si possono anche verificare le bollette elettriche precedenti e considerare il più alto di tutti come il consumo energetico necessario per la progettazione di un impianto solare.

Seguendo i passaggi precedenti per tutti i carichi AC abbiamo calcolato:

Potenza = 380 watt

Energia calcolata = 2170 wattora

Energia totale (aggiungere il 25% come fattore di perdita di energia) = 2170 *1,25

=2712,5Wh

Progetterà il sistema di energia solare tenendo presente le valutazioni di cui sopra.

Passaggio 2: determinare il numero di batterie necessarie

Dopo aver determinato la quantità di energia e corrente o potenza massima di cui hai bisogno, dovrai capire quante batterie ti occorrono per immagazzinare correttamente tutta quell'energia e soddisfare le tue esigenze di energia e corrente. Durante questo processo, assicurati di porti domande, ad esempio se hai bisogno di spazio di archiviazione sufficiente solo per un giorno o due o se hai bisogno di spazio di archiviazione sufficiente per tre o più giorni; se incorporerai un'altra fonte di energia, come una turbina eolica o un generatore, da utilizzare durante i giorni nuvolosi consecutivi; e se conserverai le batterie in una stanza calda o in un luogo freddo. Le batterie sono spesso progettate per la conservazione a temperature più elevate perché, a temperature più fredde, la capacità della batteria di fornire energia sufficiente diminuisce. Pertanto, più fredda è la stanza, maggiore sarà il banco di batterie necessario. Ad esempio, a temperature sotto lo zero, potrebbe essere necessario oltre il 50% in più di capacità della batteria. Tieni presente che ce ne sono pochi Tuttavia, le aziende produttrici di batterie offrono una batteria progettata specificamente per temperature sotto lo zero . Fattori come quelli sopra elencati influiscono tutti sulle dimensioni e sul costo della batteria.

Un ulteriore fattore da considerare è che le batterie al piombo possono essere scaricate solo fino al 50% senza subire danni, a differenza delle batterie al litio – soprattutto batterie al litio ferro fosfato , che può essere scaricato in sicurezza fino al 100%. Per questo motivo, Le batterie al litio sono la scelta ideale per i sistemi di alimentazione off-grid, che spesso richiedono la possibilità di scaricarsi più profondamente. Dovresti anche acquistare il doppio delle batterie al piombo rispetto alle batterie al litio solo per raggiungere la stessa capacità utilizzabile, dopo aver preso in considerazione la profondità di scarica, i tassi di carica e i tassi di efficienza.

Dopo aver tenuto conto di queste considerazioni, dovrai quindi determinare il voltaggio del banco batterie di cui hai bisogno, che va da 12V a 24V a 48V. In generale, quanto più grande è il sistema di alimentazione, tanto più è probabile che sia necessario un banco batterie a voltaggio più elevato per mantenere al minimo il numero di stringhe parallele e ridurre la quantità di corrente tra l'inverter e il banco batterie. Se hai solo un piccolo sistema e vuoi essere in grado di caricare piccoli oggetti come il tuo tablet e alimentare apparecchi a 12 V CC nel tuo camper, allora è adatto un banco di batterie da 12 V di base. Tuttavia, se hai bisogno di alimentare ben più di 2.000 watt alla volta, ti consigliamo di prendere in considerazione i sistemi a 24 V e 48 V. Oltre a ridurre il numero di stringhe di batterie parallele, ciò consentirà di utilizzare cavi in ​​rame più sottili e meno costosi tra l'inverter e le batterie.

Supponiamo che tu decida che una batteria da 12 V è la migliore per le tue esigenze e che nel passaggio n. 1 hai calcolato un uso quotidiano di 500 Ah. Guardando le batterie da 12 V di BSLBATT, avresti diverse opzioni. Ad esempio, potresti usarne cinque Batterie BSLBATT 12V 100Ah B-LFP12-100 , o due dei Batterie BSLBATT 12V 300Ah B-LFP12-300 . Naturalmente, se non sei sicuro di quale batteria BSLBATT sia la migliore per le tue esigenze, contattaci e lavoreremo con te per trovare la giusta dimensione di batterie giuste per mantenerti alimentato.

Passaggio n. 3: dimensionamento dell'inverter

Una volta stimato il fabbisogno energetico, il compito successivo è calcolare la potenza dell'inverter per lo stesso.

La selezione dell'inverter gioca un ruolo importante nella nostra progettazione dell'energia solare, poiché è responsabile della conversione della corrente continua generata dal pannello solare in corrente alternata (poiché i carichi collegati a casa nostra funzionano principalmente con alimentazione CA) oltre ad eseguire altre misure di protezione.

Consideriamo un inverter con discreta efficienza, noi abbiamo considerato un inverter con efficienza 85%.

La potenza totale in watt consumata dai carichi è considerata come un'uscita dell'inverter (ovvero 380 W)

Aggiungerà il 25% come fattore di sicurezza alla potenza richiesta.

380 * 0,25= 95

Potenza totale richiesta = 380+95= 475 W

Calcolare la capacità nominale di ingresso dell'inverter

Ingresso (VA) = Potenza (watt) / efficienza X 100

= 475(watt) / 85 X 100

= 559 VA = 560 VA

La potenza in ingresso richiesta per l'inverter è stimata in 559 VA, ora dobbiamo stimare l'energia in ingresso richiesta dall'inverter.

Energia in ingresso (wattora) = uscita (wattora) / efficienza x 100

= 2712.585 X 100

= 3191,1 Wattora

Ora, una volta determinata la capacità dell'inverter, il compito successivo è verificare l'inverter disponibile sul mercato. Il tipico inverter disponibile viene fornito con una tensione di sistema di 12 V, 24 V, 48 V.

In base alla nostra classificazione energetica stimata di 560 VA, possiamo selezionare un inverter di sistema da 1 kW. Generalmente un inverter da 1 kW ha una tensione di sistema di 24 V. (Generalmente 1kW e 2kW – 24V, da 3kW a 5kW – 48V, da 6kW a 10 kW – 120V) È sempre necessario consultare la scheda tecnica delle specifiche dell'inverter per determinare la tensione del sistema.

La nostra batteria BSLBATT è compatibile con molti marchi di inverter. Abbiamo tutto quello che vuoi! Adesso, per favore

Passaggio 4: determina il numero di pannelli solari di cui avrai bisogno

Le quattro parti del tuo sistema di alimentazione off-grid il calcolo implica determinare quanti pannelli solari avrai bisogno. Dopo aver saputo quanta energia è necessaria produrre ogni giorno dai calcoli del carico, è necessario considerare la quantità di luce solare disponibile per la raccolta, altrimenti nota come "ore di sole". Il numero di “ore di sole” è determinato da quante ore il sole disponibile in una determinata località splende sui pannelli con un angolo specificato durante il giorno. Naturalmente, il sole non è così luminoso alle 8 del mattino come lo è all'1 del pomeriggio, quindi un'ora di sole mattutino può essere conteggiata come mezz'ora, mentre l'ora da mezzogiorno all'1 del pomeriggio verrà conteggiata come un'ora intera. Inoltre, a meno che tu non viva vicino all’equatore, in inverno non avrai lo stesso numero di ore di luce solare che in estate.

Si consiglia inoltre di basare le dimensioni del proprio sistema di energia solare sullo scenario peggiore per la propria posizione, il che include basare il calcolo sulla stagione con la minor quantità di sole in cui si utilizzerà il sistema. In questo modo eviterai di rimanere a corto di energia solare per una parte dell'anno.

Passaggio 5: selezionare un regolatore di carica solare

Una volta determinato il numero di batterie e di energia solare di cui hai bisogno, avrai bisogno di un modo per gestire il trasferimento dell'energia solare nelle batterie. Un calcolo molto approssimativo che puoi utilizzare per determinare la dimensione del regolatore di carica solare di cui hai bisogno è prendere i watt dal solare, quindi dividerli per la tensione della batteria, quindi aggiungere un altro 25% per sicurezza.

È importante notare inoltre che i controller di carica sono disponibili con due tipi principali di tecnologie: inseguimento del punto di massima potenza (MPPT) e modulazione della larghezza dell'impulso (PWM). In breve, se la tensione del banco batterie corrisponde alla tensione del pannello solare, è possibile utilizzare un regolatore di carica solare PWM. In altre parole, se disponi di un banco batterie da 24 V e di un pannello solare da 24 V, puoi utilizzare PWM. Se la tensione della batteria è diversa da quella del pannello solare e non può essere collegata in serie per farla corrispondere, sarà necessario utilizzare un controller di carica MPPT. Ad esempio, se disponi di un banco batterie da 12 V e di un pannello solare da 12 V, dovrai utilizzare un regolatore di carica MPPT.

Passo n.6: Dispositivi di protezione, montaggio e bilanciamento dei sistemi

È sempre importante installare i fusibili, i dispositivi di protezione da sovracorrente, i sezionatori, ecc. necessari per proteggere i componenti e creare un sistema sicuro e affidabile. Saltare questi componenti sarà sicuramente più costoso in futuro.

Dovrai anche considerare come intendi montare i pannelli solari, con quale angolazione e dove. Sono disponibili decine di opzioni sia per i sistemi montati su tetto che a terra: assicurati solo di consultare il tuo fornitore per assicurarti che il sistema di montaggio sia compatibile con i tuoi pannelli.

Suggerimenti: prima di installare un pannello solare

● Controllare i sussidi governativi per sfruttare al massimo l'impianto solare.

● A seconda della disponibilità della rete e dell'ubicazione, decidete il tipo di impianto solare adatto al vostro fabbisogno energetico

● Se si sceglie un'installazione solare sul tetto, verificare la capacità del tetto per installare il numero richiesto di pannelli solari.

● Per ottenere risultati ottimali è necessario eseguire l'analisi dell'ombreggiamento per garantire che i pannelli solari installati non siano coperti dall'ombra degli alberi/edifici vicini o da altri fattori.

Qualità, qualità, qualità!

Esistono centinaia di siti Web che offrono materiali solari abbastanza economici a prezzi incredibili. Come professionista Azienda di batterie solari al litio , Non sottolineerò mai abbastanza l'importanza dei materiali di qualità. Assicurati di considerare da quanti anni il produttore opera nel settore, le garanzie del prodotto e le recensioni. Come installatore di energia solare off-grid fai-da-te vorrai sicuramente il supporto tecnico online e telefonico fornito da aziende solari di alto livello!

Spero che questo articolo ti abbia fornito alcuni spunti sulla progettazione del sistema di energia solare.

Dopo aver completato tutti e sei questi passaggi, sarai sulla buona strada per progettare e, cosa più importante, utilizzare effettivamente il tuo nuovo sistema di accumulo solare e off-grid! Se stai pensando di installare un impianto a pannelli solari presso la tua sede e hai ancora qualche dubbio, non preoccuparti squadra tecnica ti guiderà con la migliore soluzione possibile per il sistema di alimentazione off-grid.