مكتب يعمل بالبطارية. النظام الشمسي مع التبديل التلقائي بين الألواح الشمسية الشرقية / الغربية وتوربينات الرياح: 11 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

المشروع:

يحتاج المكتب الذي تبلغ مساحته 200 قدم مربع إلى أن يعمل بالبطارية. يجب أن يحتوي المكتب أيضًا على جميع وحدات التحكم والبطاريات والمكونات اللازمة لهذا النظام. ستشحن الطاقة الشمسية وطاقة الرياح البطاريات. هناك مشكلة طفيفة تتمثل في وجود خيارات تركيب الأرض الغربية والشرقية فقط للألواح الشمسية مع منزل محاذاة شمال / جنوب مباشرة بين الألواح. يتسبب اتجاه المنزل في حدوث الكثير من الظل على كل من الألواح الجانبية الشرقية والغربية طوال اليوم.

يتغلب بنك البطارية الرئيسي للنظام (24 فولت 100 أمبير) على مشكلة الظل ويتم شحنه باستخدام الطاقة الشمسية من شروق الشمس إلى غروبها للثلاجة والمجمد والكمبيوتر. يتم شحن بنك البطارية الثانوي الأصغر (24 فولت 35 أمبير) بواسطة نفس الألواح الشمسية (في الظل ووقت الذروة للشمس) بالإضافة إلى توربينات الرياح. بنك البطارية الأصغر مخصص لشاشات / كاميرات نظام الأمان 12 فولت والتلفزيون والأضواء والمراوح.

سيركز هذا Instructable بشكل أساسي على 4 نقاط رئيسية:

1. تكوين الألواح الشمسية الشرقية والغربية - سلسلتان من الألواح سيكون لها مستويات جهد مختلفة حسب الوقت من اليوم وطريقة واحدة للتغلب على هذه المشكلة. حماية البطارية. استخدام مفتاح التحويل التلقائي وكيفية بناء مكون خاص بك بمكونين بسيطين للحماية من نفاد البطاريات. 4- إضافة توربينات الرياح إلى النظام الشمسي في حالة الفترات الطويلة من الأيام الخالية من الشمس 4. تركيب نظام التحكم بالكامل والبطاريات داخل منطقة المكتب. تبلغ مساحة الأرضية المستخدمة 2.6 قدم مربع.

القطع:

بطاريات 2 × 100 أمبير في الساعة بنك البطارية الرئيسي - مدمن مخدرات في سلسلة مما يجعل 24 فولت @ 100 أمبير في الساعة باستخدام قضيب التوصيل لجميع التوصيلات السلبية

بطاريتان 2 × 35 أمبير في الساعة بنك بطارية ثانوي - مثبتان في سلسلة مما يجعل 24 فولت عند 35 أمبير في الساعة باستخدام قضيب التوصيل لجميع التوصيلات السلبية

انفرتر 24 فولت 2000 وات لتشغيل 120 فولت

سلك قياس 6 يمتد من بنك البطارية الرئيسي إلى فتيل 100 أمبير وقضيب التوصيل السالب

100 أمبير فيوز بين العاكس وبنك بطارية 24 فولت

مفتاح التحويل التلقائي لحماية بنك بطارية 24v 100AH من مستويات الجهد المنخفض

جهاز تحكم بالطاقة الشمسية 40 أمبير ، 1200 وات ، 150 فولت كحد أقصى مدخلات كهروضوئية

وحدة التحكم بالطاقة الشمسية الثانية لبنك بطارية 24 فولت 35 أمبير ، 100 فولت كحد أقصى مدخلات كهروضوئية

8 من هذه الألواح الشمسية ستكون في الأساس مماثلة لتلك الموجودة في هذا النظام

الأسلاك ذات الموصلات باهظة الثمن ولكن من السهل توصيلها لمسافات أقصر (10 AWG)

موسع 8 awg مع الموصلات باهظ الثمن ولكن من السهل توصيله لمسافات أطول (8 AWG)

موصلات اللوحة لصنع الكابلات الخاصة بك

تتابع شرق / غرب للتبديل بين سلسلتي الألواح الشمسية

مؤقت رقمي للتحكم في التتابع الشرقي / الغربي

مرحل الحالة الصلبة لصنع مفتاح قطع البطارية المنخفض الخاص بك (لبطارية 35 أمبير)

جهاز حماية الجهد المنخفض للتحكم في مرحل الحالة الصلبة (حماية 35 أمبير)

محول من 24 فولت إلى 12 فولت لتشغيل عناصر 12 فولت من بنوك البطاريات الرئيسية بجهد 24 فولت إذا لزم الأمر

مفتاح سكين DPDT × 2 لتوجيه بنك البطارية المتصل بصندوق الصمامات 12 فولت والتبديل بين طاقة الرياح والطاقة الشمسية لبنك بطارية 24 فولت 35 أمبير.

صندوق فيوزات 12 فولت لتوزيع وحماية جميع الأجهزة 12 فولت

10 سلك ربط قياس مع لفة أخرى من الأسلاك التي كنت أمتلكها سابقًا

أداة العقص مع العروات لإنشاء الكثير من الكابلات ذات الطول المخصص. يجب أن يكون لديك مجموعة مختلفة من العروات

توربينات الرياح لفترات طويلة من عدم التعرض للشمس في حالة انقطاع التيار الكهربائي - موصولة ببنك بطارية 24 فولت 35 أمبير مع وحدة تحكم شمسية ثانية

مفتاح سكين TPDT لنظام كسر توربينات الرياح باستخدام 3 مقاومات للكسر

خزانتان من رف الصوت الخشبي للمكونات الرئيسية للنظام بأكمله مما يحافظ على طباعة القدم حتى 2.6 قدم مربع. لقد استخدمت هذه منذ وقت طويل.

4 أغطية زجاج شبكي لمكونات النظام الداخلية. وقد استخدمت هذه منذ وقت طويل.

الخطوة 1: لوحات الجانب الغربي

تم تركيب الألواح الأربعة الأولى قبل بضعة أشهر على الجانب الغربي.

هذه ألواح Renogy 12 فولت 100 وات. إنها غير متوفرة حاليًا ، لكن للإشارة كانت موجودة على أمازون.

الوقت من اليوم في الصورة مع القطة تشارلي ، حوالي الساعة 3:40 مساءً. يتم ربط الألواح الشمسية بقطبين 12 بوصة. يتم تثبيت هذين القطبين 12 بوصة على السطح ، أولاً عن طريق حفر فتحتين في جانب السطح ، ثم تحريك القطبين في فتحات السطح. يتم تثبيت الأطراف الأخرى للأعمدة الـ 12 في قطبين أقصر مقاس 5 بوصات مثبتين في الأرض. في الجزء السفلي من الأعمدة الخمسة توجد ألواح معدنية مربعة الشكل مقاس 8 بوصات. من المستحيل أن ترفع الرياح من الأرض. لقد حالفني الحظ للتو في العثور على الأعمدة الخمسة ولا يمكنني إضافة رابط لها.

من السهل جدًا تنظيف الألواح التي يتم تركيبها على مستوى منخفض جدًا.

هذه الألواح الشمسية متصلة بالمرحل بدءًا من 30 قدمًا من 8 أسلاك تمديد ، بالإضافة إلى 30 قدمًا أخرى من 10 كبل awg.

الخطوة 2: لوحات الجانب الشرقي

فيما يلي 4 ألواح شمسية أخرى بجهد 12 فولت 100 وات على الجانب الشرقي في حوالي الساعة 3:30 مساءً. تم تثبيتها في 10/18/20.

يتم تثبيت الألواح على سطح السفينة بعمود أفقي لتركيب طبق القمر الصناعي ثم باستخدام عمودين مقاس 12 قدمًا و 1.5 بوصة ، ولفائف ربط وبعض كتل السنيد مع قطع من الطوب في النهاية (انظر الصور).

تكلف الكابلات في الجانب الغربي ما يقرب من تكلفة الألواح الشمسية! كنت أرغب في تجربة شيء أرخص للكابلات بطول 50 قدمًا على الجانب الشرقي. تذكرت هذه الحيلة من مقطع فيديو على youtube حول استخدام أسلاك التمديد العادية ، وقطع النهايات وربط الأسلاك الثلاثة معًا. لذلك ، استخدمت سلك تمديد بطول 100 قدم وهو يعمل بشكل جيد. انتهى حجم السلك بحوالي 10 مقاييس لكل من الكابلات التي يبلغ طولها 50 قدمًا التي صنعتها. مع الجهد العالي (80 فولت) القادم من الألواح ، يجب أن يكون سلك الحجم هذا مناسبًا. دون خسارة كبيرة في الوقت الحالي. لقد استخدمت مجموعة المحولات 9 In 12AWG هذه لتوصيل أطراف أسلاك 50 قدمًا بالألواح الشمسية مع التفاف على الموصلات.

الخطوة 3: وحدات التحكم في الطاقة الشمسية والمرحل - تبديل الألواح الجانبية الشرقية والغربية

أجهزة التحكم في الطاقة الشمسية:

وحدة التحكم الرئيسية 40 أمبير للطاقة الشمسية Epever وحدة التحكم هذه مخصصة لشحن بنك بطارية 24 فولت 100 أمبير. وحدة التحكم هذه لديها جهد إدخال للوحة الشمسية يبلغ 150 فولت كحد أقصى. الحد الأقصى لقوة إدخال اللوحة هو 1200 (الآن الحد الأقصى لهذا النظام).

وحدة التحكم بالطاقة الشمسية 40 أمبير الثانوية هذه مخصصة لشحن بنك بطارية 24 فولت 35 أمبير. يحتوي الشاحن على 100 فولت كحد أقصى من مدخلات الألواح الشمسية (الآن الحد الأقصى لهذا النظام) وأقصى قوة كهربائية للإدخال تبلغ 1500. هناك أيضًا توربينات رياح مزودة بوحدة تحكم تساعد في شحن بنك البطارية هذا.

التتابع:

يتم استخدام نصف مرحل DPDT (الرمي المزدوج ذو القطب المزدوج) للتبديل بين الألواح الشمسية الأربعة الشرقية والأربعة الغربية ، وربطها بوحدة التحكم الرئيسية. يقوم النصف الآخر من التتابع بتبديل الألواح الشمسية لوحدة التحكم الثانوية. إليك ما تم ضبط وقت التبديل عليه الآن ، لكل يوم من أيام الأسبوع:

من الساعة 7 صباحًا حتى 12 ظهرًا يعمل الموقت الرقمي على تشغيل 80 AMP RELAY الذي يربط / يبدل لوحات الجانب الشرقي الأربعة بوحدة التحكم في الشحن الرئيسية (وبنك بطارية 24 فولت 100 أمبير). ملاحظة: يستهلك المرحل حوالي 6 واط من الطاقة من النظام خلال هذه الساعات الست ، كما يتم تبديل الألواح الأربعة الجانبية الغربية أيضًا إلى وحدة التحكم في الشحن الثانوية في هذا الوقت (شحن بنك بطارية 24 فولت 35 أمبير). يجب أن تكون هناك طاقة شحن جيدة من الساعة 10 صباحًا إلى 1 مساءً من الألواح الغربية من 12 مساءً إلى 7 صباحًا. لا يأخذ المرحل الآن أي طاقة من النظام. يتم أيضًا تحويل اللوحات الشرقية الأربعة إلى وحدة التحكم في الشحن الثانوية في هذا الوقت. يجب أن يكون الشحن جيدًا لمدة ساعتين أخريين (من 1 مساءً إلى 3 مساءً).

انظر صورة الترحيل للحصول على معلومات الأسلاك بالإضافة إلى مخطط الدائرة الرئيسية في الخطوة 9.

ترتبط الأسلاك السالبة من سلاسل الألواح الشمسية الشرقية والغربية معًا وتذهب إلى مفتاح قطع قبل الاتصال بالمدخلات السلبية لوحدات التحكم في الطاقة الشمسية. كان لدي مفتاح القطع السلبي حول وضعه وأضفته للتو. هذا لا ينعكس في الرسم الرئيسي. يجب أن يعمل أي نوع من المحولات عالية أمبير بشكل جيد ولكن لا حاجة إليه.

الخطوة 4: بنك البطارية الرئيسي 24Volt 100AH والعاكس

حاليًا ، يتكون بنك البطارية الرئيسي من بطاريتين x 12volt 100AH في سلسلة مما يجعل بنك بطارية 24volt 100AH. يستخدم عاكس 24 فولت 2000 وات لتشغيل الثلاجة أو الفريزر أو أجهزة الكمبيوتر أو فرن الميكروويف. يوجد فتيل 100 أمبير بين العاكس وبنك البطارية الرئيسي. بالنسبة لعناصر 120vac ، يوجد شريط طاقة ينطلق من مفتاح التحويل التلقائي.

يستخدم النظام بطاريات محكمة الغلق ويجب ألا يسرب أي غاز هيدروجين. كان لدي كاشف لغاز ثاني أكسيد الكربون وقد قرأت أنهم سيكتشفون أيضًا غاز الهيدروجين ، لذلك قمت بتثبيته. سيتم إضافة نظام تهوية قريبًا.

الخطوة 5: حفظ بنك بطارية 24volt 100AH الرئيسي من الجهد المنخفض

يبلغ سعر مفتاح التحويل التلقائي 50A 5500 Watt من Spartan حوالي 115 دولارًا. سيكون من الممتع بناء واحدة أيضًا.

يمكنك ضبط مستوى الجهد المنخفض للبطارية مسبقًا باستخدام هذا لقطع كل الطاقة المستخدمة تلقائيًا من العاكس 2000 وات. ثم تقوم بتحويل الطاقة لعناصر التكييف إلى طاقة الشبكة ، مما يضمن أننا نحفظ البطاريات من الجري فوق مستوى الخطر. لا يمكنك ملاحظة التحول الفوري.

سيسمح هذا الجهاز بعد ذلك لشحن البطاريات إلى نقطة عالية محددة ، قبل العودة إلى طاقة البطارية مرة أخرى. يسحب الجهاز باستمرار 6 واط من الطاقة عند التبديل إلى وضع طاقة العاكس.

من السهل التوصيل. فقط قم بتوصيل العاكس بالإدخال المسمى "العاكس". قم بتوصيل الأجهزة التي عادة ما تكون متصلة بالعاكس بقسم "الإخراج". قم بتوصيل الطاقة المنزلية بقسم "السلطة العامة". أخيرًا ، قم بتوصيل بنك بطاريات الأنظمة الشمسية الرئيسية (بعد المصهر) بقسم "البطارية". تتصل جميع أسباب التكييف الثلاثة معًا على قضيب توصيل صغير منفصل. انظر الرسم التخطيطي الرئيسي للدائرة.

الخطوة 6: بنك البطارية الثانوي 24v 35AH. إضافة توربينات الرياح والمفتاح للطاقة الشمسية أو الرياح

تحافظ وحدة التحكم الشمسية الثانوية للنظام الشمسي وبنك البطاريات 24v 35AH على استخدام الألواح الشمسية طوال الوقت. نظرًا لتكوين الشرق / الغرب ، فإن معظم طاقة الألواح الشمسية تذهب إلى بنك بطارية 100 أمبير وتذهب طاقة أقل إلى بنك بطارية 35 أمبير (الذي يحتاج إلى أقل). يمكن تحويل بنك بطارية 35AH إلى طاقة الرياح خلال جميع أوقات الشمس خارج الذروة.

تمت إضافة توربينات الرياح A / C بشكل أساسي لسيناريو أسوأ حالة لانقطاع التيار الكهربائي الطويل والكثير من الأيام الملبدة بالغيوم. يجب أن تكون هناك طاقة رياح كافية للحفاظ على الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة مشحونة إلى جانب عدد قليل من العناصر التي تعمل بجهد 12 فولت (الراديو والتلفزيون والأضواء).

بدت مجموعة التوربينات الهوائية Yaegarden 400W التي تبلغ تكلفتها 130 دولارًا والمزودة بوحدة تحكم من أمازون صفقة جيدة بعد إجراء القليل من البحث. يأتي مع وحدة تحكم شحن بطارية 12 فولت / 24 فولت.

لقد استخدمت قوس زاوية للمساعدة في تركيب التوربين على عمود. يمكنك إزالة الجزء المركزي للهوائي الرئيسي من هذا الحامل واستخدام تلك الفتحة للتثبيت بمسامير في أحد الفتحات الأربعة للقطعة الدائرية لتركيب التوربينات (انظر الصور).

في أعلى خزانة النظام ، توجد شاشة فيديو متصلة بكاميرا موجهة نحو توربينات الرياح. إنه لأمر رائع أن ترى ما يحدث مع سرعة التوربين أثناء النظر إلى العدادات. من الممتع أيضًا رؤية الاستراحة أثناء العمل.

للتبديل من وضع الشحن بالطاقة الشمسية أو الرياح ، يتم استخدام نصف مفتاح السكين DPDT. ترتبط الأسلاك الأرضية للشاحن الشمسي ووحدة التحكم / الشاحن بالرياح بقضيب (قضبان) التوصيل الأرضي الرئيسي

من الجيد أن يكون لديك نظام فاصل لمنع الشفرات من الدوران عندما لا يشحن التوربين البطاريات.

يتم استخدام مفتاح TPDT للتغيير من وضع التشغيل إلى وضع الفاصل. يتم ذلك أولاً عن طريق توصيل أسلاك التكييف الثلاثة القادمة من توربينات الرياح بالقسم المشترك للمفتاح. يوجد الكسر (ثلاثة مقاومات 100 وات 10 أوم) على الجانب A من المفتاح ، ووحدة التحكم في الرياح على الجانب B من المفتاح.

الخطوة 7: صندوق الصمامات 12 فولت ومحول بنك البطارية ومحول 24 فولت إلى 12 فولت

نصف محول DPDT يوجه الطاقة إما من بنك البطارية الرئيسي 24 فولت 100 أمبير أو بنك البطارية الثانوي 24 فولت 35 أمبير ، إلى محول 24 فولت إلى 12 فولت تيار مستمر.

يتم توصيل مخرج 12 فولت للمحول بمدخل صندوق الصمامات 12 فولت.

لتوزيع طاقة 12 فولت ، يوجد حاليًا ثلاثة صناديق مشاريع دائرية صغيرة مزودة بمقاييس فولت رقمية مثبتة جنبًا إلى جنب مع مقابس بنمط الموز تعمل من صندوق المصاهر. لقد فجرت بالفعل فتيلًا واحدًا. من الجيد دائمًا أن يكون لديك صمامات!

هذه صورة لشريط كتلة طرفي متصل بصندوق 12 فولت مع سدادات موز. لوحة الدائرة عبارة عن مكبر صوت 12 فولت لنظام التلفزيون. يتم توصيل الموقت الرقمي الخاص بالمرحل أيضًا بصندوق المصهرات.

الخطوة 8: حفظ بنك البطارية الثانوي من الجهد المنخفض

بالنسبة لبنك بطاريات 24v 35AH ، هناك حاجة إلى عنصرين فقط لبناء جهاز حماية البطارية الخاص بك تحت الجهد.

1. وحدة تحكم تفريغ شحن بطارية الليثيوم TeOhk XY-CD60. ملاحظة * ملصق مخطط الأسلاك في هذه الوحدة خاطئ. افتحها وانظر إلى العلامات الموجودة على لوحة الدائرة.

2. مرحل منتظم عالي الأمبير أو مرحل الحالة الصلبة.

عندما تكتشف وحدة التحكم TeOhk XY-CD60 جهدًا منخفضًا محددًا مسبقًا ، فإنها ستطلق المرحل لفصل البطارية عن جميع الأحمال. انظر الرسم البياني الرئيسي للدائرة.

إذا كنت تستخدم بطاريات الليثيوم ، فيمكنك تركها تستنزف إلى حوالي 80 ٪ (على ما أعتقد). ولكن إذا كنت تستخدم بطاريات من نوع AGM / Sealed أو بطاريات الرصاص الحمضية ، فلا يجب أن تدع البطاريات تنخفض عن 50٪. لقد قرأت عدم السماح للبطاريات المختومة بجهد 12 فولت بالهبوط إلى أقل من 11.2 فولت (22.4 فولت لبطاريتين في السلسلة).

الخطوة 9: مخطط الدائرة الرئيسية

رسم تخطيطي لدائرة خاصة مرسومة باليد.

الخطوة 10: شروق الشمس حتى الساعة 2 مساءً اختبار تبديل لوحة الشرق والغرب

سيكون يومًا رائعًا بالخارج. 54 درجة الآن في 8 صباحا. شروق الشمس اليوم كان في الساعة 6:58 صباحًا.

الرياح قوية جدا. حاليا بنك بطارية 24v 35AH هو 25.4 فولت. سنبقي توربينات الرياح قيد التشغيل لبنك البطارية هذا طوال اليوم ، ونرى كيف يحدث ذلك لاحقًا. [انتهى عند 26.0 فولت]

11/14/20 ، النظام الرئيسي (بنك بطارية 24 فولت 100 أمبير)

اختبار التبديل اليدوي بين الشرق والغرب:

الساعة 8:00 صباحًا. مع تحويل وحدة التحكم الشمسية إلى الجانب الشرقي ، تكون القراءة 27.6 فولت عند 1.5 أمبير أو 41 واط.

إذا قمت بتحويل وحدة التحكم يدويًا إلى اللوحات الغربية ، فإننا نحصل فقط على قراءة تبلغ 27.5 فولت عند.1 أمبير أو 2.75 واط.

نتائج الاختبار على مدار اليوم:

8:00 صباحًا >> شرقًا = 41 وات غربًا = 2.75 وات

9:00 صباحًا >> شرقًا = 78 وات غربًا = 7 وات

11:00 صباحًا >> شرقًا = 120 وات غربًا = 80 وات

12:18 م >> شرقا 99 وات غربا 105 وات

2:00 ظهرا >> شرقا 153 وات غربا 168 وات

نريد أن يستخدم بنك البطارية الرئيسي أعلى جانب من القوة الكهربائية في جميع الأوقات. لذلك ، يبدو أنه في وقت ما في حوالي الساعة 12 ظهرًا ، من الجيد إيقاف تشغيل التتابع والانتقال إلى الألواح الغربية

الخطوة 11: غروب الشمس - مستوى الجهد

مع الألواح الشمسية السلكية من السلسلة 4 ، سيتم شحن البطاريات حتى غروب الشمس تقريبًا. كنا نحصل على حوالي 26 فولت من الألواح الغربية عندما تم التقاط هذه الصورة (ليس تيارًا كبيرًا).

يرجى التصويت لهذا المشروع في مسابقة Battery Powered.

شكرا!

جو