تركيب الخلايا الشمسية الكهروضوئية (PV) لكامبر DIY: 7 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

فيما يلي برنامج تعليمي لكيفية تثبيت نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV) لعربة أو عربة نقل ذاتية الصنع أو شاحنة صغيرة أو عربة سكن متنقلة. الأمثلة والصور ومقاطع الفيديو المعروضة خاصة بالعربة المنزلقة المخصصة التي أقوم ببنائها من أجل الالتقاط الذي يبلغ طوله 6 أقدام ، ولكن يجب أن تقدم إرشادات لأي شخص يحاول القيام بنوع مماثل من التثبيت الشمسي. قد تكون العديد من خطوات ومكونات النظام معقدة للغاية أو غير ضرورية لنوع التثبيت الذي تقوم به. اتبع كل خطوة وقم بتضمين المكونات حسب تقديرك. ومع ذلك ، فإن السلامة ليست اختيارية! لا تعمل مع الأسلاك الساخنة !! يجب أن تحتوي جميع الدوائر على نوع من الحماية من الأعطال (الصمامات / القواطع) وقدرات العزل.

الخطوة 1: تحجيم النظام

تتمثل الخطوة الأولى في إنشاء نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV) لعربة أو عربة سكن متنقلة في حساب مقدار الطاقة التي سيتم سحبها بواسطة جميع الأجهزة الكهربائية المراد توصيلها. يجب وضع افتراضات بشأن عدد الساعات التي سيعمل بها كل جهاز في اليوم (قوة السحب). بسبب فقدان الطاقة عند التحويل من التيار المباشر بجهد 12 فولت (DC) إلى التيار المتردد بجهد 120 فولت (AC) ، يوصى بتجنب استخدام أجهزة التيار المتردد بجهد 120 فولت حيثما أمكن ذلك واستخدام أجهزة 12V DC بدلاً من ذلك.

أهم المعلومات هي تحديد الأمبيرات (A) التي سيتم رسمها بواسطة كل جهاز وعدد الساعات (h) التي ستعمل فيها ، لأن أحجام البطارية متوفرة في Amp-Hours (Ah). من الجيد دائمًا المبالغة في تقدير الساعات للتأكد من أنك ستحدد حجم بنك البطارية بشكل صحيح. ستتطلب بعض الأجهزة طاقة تيار متردد 120 فولت ، ومع ذلك ، سيظل العاكس ضروريًا. عند تحديد سحب الطاقة المطلوب لأجهزة التيار المتردد بجهد 120 فولت ، فإن القاعدة الأساسية الجيدة هي افتراض كفاءة تحويل بنسبة 80٪ للعاكس. يمكن عادةً العثور على الطاقة المستمدة من جهاز 120 فولت تيار متردد في مصدر الطاقة أو على الجهاز نفسه. يظهر مثال على مكان العثور على القوة الكهربائية على مصدر الطاقة وكيفية حساب سحب الطاقة 12 فولت لجهاز كمبيوتر محمول.

بمجرد تحديد متطلبات الطاقة الإجمالية ، يمكن اختيار سعات البطارية لتلبية متطلبات الطاقة هذه (يوضح المثال أعلاه أنني سأحتاج إلى 305 آه في اليوم). يمكن أيضًا تحديد أحجام (القوة الكهربائية) للألواح الشمسية عن طريق حساب Watt-hour من الطاقة التي تنتجها الألواح (افترض عشر ساعات من الشمس في اليوم) ثم تحويل ذلك إلى Amp-hour بالقسمة على 12V. يتم تضمين جدول مع الأجهزة ومتطلبات الطاقة للعربة التي أقوم ببنائها. يوصى بإعداد جدول بيانات بالمعادلات المقدمة لتسهيل تغيير حجم النظام.

تتمثل الخطوة التالية في إنشاء مخطط الأسلاك وتحديد الأجهزة التي يمكن / يجب أن تكون على دارات مشتركة أو لها داراتها المعزولة.

الخطوة 2: قم بإنشاء مخطط الأسلاك

لا يلزم عمل مخطط الأسلاك باستخدام برنامج كمبيوتر يحتوي على صور حقيقية للأجهزة المراد توصيلها ، كما في المثال. يمكن رسم مخطط الأسلاك يدويًا ، ويمكن استخدام الكلمات أو الأرقام أو نظام الترميز (مثل AC لمكيف الهواء أو FB10 لصندوق الصمامات 10A) بدلاً من الصور. من الضروري أن يكون المخطط مفهوماً بوضوح لأي شخص قد يعمل على النظام.

يتكون النظام من عدد قليل من المكونات الضرورية: 1. الألواح الشمسية (متصلة بالتوازي [(+) إلى (+) & (-) إلى (-)] لجهد 12 فولت ، أو متسلسلة من [(+) إلى (-)] للجهود الأعلى).2. جهاز التحكم بالشحن (يتحكم في إدخال الفولتات والأمبير في البطاريات لمنع الشحن الزائد / التلف).3. بنك البطارية (إذا كنت تستخدم أكثر من بطارية واحدة بجهد 12 فولت ، فقم بتوصيل جميع البطاريات بالتوازي ، مع تعيين بطارية رئيسية لجميع التوصيلات الأخرى - يجب توصيل وحدة تحكم الشحن ، والعاكس ، ودوائر 12 فولت بالبطارية الرئيسية فقط ، وليس بالبطاريات الثانوية). 4. Kill Switches / Fuses (موصلة في الخط لقطع التيار الكهربائي لحالات الطوارئ أو للعمل على النظام).5. صندوق المصاهر (يستخدم للأجهزة بجهد 12 فولت لمنع سحب الطاقة المفرط الذي يمكن أن يؤدي إلى تلف النظام أو الأجهزة الأخرى).6. العاكس (يحول طاقة 12V DC إلى طاقة تيار متردد 120V).7. الأجهزة الكهربائية (موصلة بجهد 12 فولت أو 120 فولت تيار متردد حسب الضرورة).

كحد أدنى ، يجب توصيل مفاتيح إيقاف التشغيل (ويفضل دمجها مع مصهر) بين الألواح الشمسية ووحدة التحكم في الشحن ، وكذلك بين البطاريات والأجهزة الكهربائية الأولية (صندوق المصهر والعاكس). في هذا المثال ، يأتي العاكس مصحوبًا بفتيل ويحتوي على مفتاح مدمج في الجزء الخلفي من الجهاز ، لذلك لا يلزم استخدام مفتاح إيقاف منفصل. لمزيد من الأمان ، يمكن تثبيت مفتاح إيقاف تلقائي آخر بين وحدة التحكم في الشحن والبطاريات ، مما يسمح بالعزل الكامل لأي من مكونات النظام إذا رغبت في ذلك. يجب دائمًا تثبيت مفاتيح القتل على خط الجهد الإيجابي الذي يربط المكونات.

الدوائر المشتركة أو الدوائر المعزولة: إن تحديد الخطوط الكهربائية التي يجب وضعها على نفس الدائرة أو التي تحتفظ بها في دائرتها الخاصة أمر متروك لك تمامًا. قد ترغب في عزل الخطوط الكهربائية حسب موقعها (الأمامي ، الخلفي ، إلخ) ، أو مقدار التيار الكهربائي ، أو نوع الدائرة (الأضواء ، مضخات المياه ، منافذ 12 فولت ، إلخ). يجب عزل الأجهزة التي تسحب كميات كبيرة من التيار الكهربائي في المصهر الخاص بها. أوصي بوضع أي جهاز واحد يسحب أكثر من 5 أمبير في دائرة معزولة. يمكن دمج الأجهزة التي تسحب عددًا أقل من الأمبير في الدوائر المشتركة. فقط تأكد من وضعها في فتيل يتجاوز إجمالي التيار الكهربائي المحتمل إذا تم تشغيل جميع الأجهزة في وقت واحد. على سبيل المثال ، تسحب مصابيح LED 12 فولت (التي يوجد منها 12 في المجموع) 3 واط من الطاقة لكل منها ، مما يعني أنها تسحب 0.25 أمبير من التيار (3 واط / 12 فولت = 0.25 أمبير). بافتراض أن كل LED قيد التشغيل في نفس الوقت ، سيكون إجمالي الأمبير 0.25A * 12 = 3A. نظرًا لأن هذا يمثل الحد الأقصى للأمبيرات التي يتم رسمها بواسطة جميع مصابيح LED ، فمن الآمن وضع جميع الأضواء بالإضافة إلى مروحة صغيرة (0.25 أمبير) للحمام (بإجمالي 3.25 أمبير) معًا على دائرة 5 أمبير (الصمامات في صندوق المصاهر). ملاحظة: أحجام الصمامات القياسية تتكون عمومًا من 5 و 10 و 15 و 20 أمبير. تأكد من عدم تجاوز سعة التيار لكل منفذ في صندوق المصاهر ، بالإضافة إلى إجمالي الأمبيرات لصندوق المصاهر (على سبيل المثال ، صندوق المصهرات الذي أستخدمه هو 8 منافذ ، يمكنه التعامل مع 30 أمبير لكل منفذ وإجمالي 100 أمبير). حدد أولاً عدد الأجهزة التي سيتم دمجها في دائرتها الخاصة قبل تحديد حجم (عدد المنافذ) صندوق الصمامات المراد شراؤه.

بمجرد وضع مخطط الأسلاك ، يتم حساب جميع المكونات ، ويتم تضمين أجهزة السلامة اللازمة ، ويمكن البدء في التثبيت.

الخطوة 3: تثبيت الأسلاك (غير متصل)

بخلاف تركيب الأسلاك من الألواح الشمسية إلى الموقع المركزي للمكونات الكهربائية الأساسية (جهاز التحكم بالشحن ، والبطاريات ، وصندوق المصهر ، والعاكس ، وما إلى ذلك) ، يمكن تخطي هذه الخطوة إذا لم يكن تركيب الأسلاك بالكامل ضروريًا. في حالة التثبيت على عربة أو عربة سكن متنقلة كاملة البناء ، على سبيل المثال ، قد لا يكون تركيب الأسلاك ممكنًا. بالنسبة للعربة التي أقوم ببنائها من الصفر ، أردت منافذ مختلفة في مواقع معينة من العربة. هذا ليس ضروريًا ، ويمكن تركه لتفضيلاتك.

بالنسبة للأسلاك بين المكونات الرئيسية (بطارية البطارية ، ودوائر البطارية 12V ، وعاكس البطارية ، وما إلى ذلك) ، تأكد من استخدام سلك كبير (أستخدم مقياس 4) يمكنه التعامل بسهولة مع أي تيار يمر به. بالنسبة للأسلاك بجهد 12 فولت ، تأكد من استخدام سلك يمكنه التعامل مع التيار ومسافة الخطوط. أنا أستخدم مقياس 10 ، والذي قد يكون مبالغة بعض الشيء ، لكن من الأفضل أن تكون آمنًا من آسف.

يعد تركيب الأسلاك والمنافذ خطوة اختيارية. يمكن إجراء جميع التوصيلات في الصندوق الكهربائي المركزي. يمكن توصيل شريط طاقة / واقي من زيادة التيار بالعاكس ، ويمكن توصيل جميع أجهزة 120 فولت بذلك. يمكن توصيل منافذ 12 فولت (مقابس ولاعة السجائر) مباشرة بصندوق المصاهر (أو ناقل 12 فولت إذا تم تضمين الصمامات الخطية ، والتي كانت مخصصة لمنافذ 12 فولت التي اشتريتها).

قم بتثبيت جميع الأسلاك والمفاتيح والمنافذ. لا تقم بتوصيل أي من الأسلاك في صندوق الكهرباء المركزي أو الألواح الشمسية. يمكن إجراء التوصيلات في أوعية الاستخدام النهائي (المنافذ والأجهزة) ومفاتيح الإضاءة والأجهزة (لا تعمل على إيقاف المفاتيح). يجب تغطية جميع الأسلاك غير الموصلة في نقاط النهاية لمنع الصعق بالكهرباء بمجرد توصيلها بالصندوق الكهربائي المركزي.

لا يحتاج كل جهاز إلى إعادة تشغيل خطه الخاص إلى الصندوق الكهربائي المركزي. إذا كان الجهاز على نفس الدائرة (المصهر) في الصندوق الكهربائي ، فيمكن فصل الخطوط عند أقرب تقاطع لموقع الجهاز لتقليل الطول الإجمالي للسلك الكهربائي المطلوب. يمكن تقسيم دائرة مصابيح LED التي تمت مناقشتها في مخطط الأسلاك ، على سبيل المثال ، من نفس الخط. لتقسيم الخطوط ، قمت بقص الخطوط ثم قمت بتوصيل خط ثالث بها باستخدام أطراف حلقية وصمولة ومسامير مع غسالة قفل. تأكد من عزل أي سلك مكشوف (خاصة للخط الساخن) بشريط كهربائي أو أنبوب انكماش حراري.

بالنسبة لأسلاك التيار المتردد بجهد 120 فولت ، اخترت تفكيك سلك تمديد بطول 50 قدمًا ، وتقطيعه إلى أطوال أصغر للتشغيل إلى كل منفذ ، حيث كان هذا هو الخيار الأرخص. ومع ذلك ، إذا لم تكن التكلفة مصدر قلق ، فمن المستحسن استخدام الأسلاك المناسبة للتركيبات الكهربائية المنزلية.

الخطوة 4: منافذ الأسلاك والمفاتيح

تتكون الأسلاك الكهربائية القياسية بجهد 120 فولت من ثلاثة أسلاك (ساخنة ومحايدة وأرضية). الأسلاك القياسية هي: أسود = ساخن ؛ أبيض = محايد ؛ سلك أخضر / عاري = أرضي. سيكون للجزء الخلفي من مأخذ التيار الكهربائي وصلات لولبية. عادةً ما يتم وضع علامة "ساخن" فقط (عادةً ما يكون لون نحاسي) ، والجانب المقابل (عادةً لون الفولاذ) هو الوصلة المحايدة ، ويتم تحديد الأرض بواسطة برغي أخضر.

بالنسبة لأسلاك 12V DC ، يمكن استخدام أي سلك ملون ، ولكن المعيار هو: أحمر = ساخن ؛ أسود = أرضي. عند توصيل المحطات الخلفية لمنافذ التيار المستمر بجهد 12 فولت ، قم بتوصيل السلك الأحمر بـ (+) والسلك الأسود بـ (-). بالنسبة لمعظم الأسلاك بجهد 12 فولت ، يتم إجراء التوصيلات باستخدام محطات مجرفة "سريعة الفصل" للسماح بتوصيل الأجهزة والمنافذ أو فصلها بسرعة وسهولة. يأتي صندوق المصهرات الذي تم شراؤه مزودًا بوصلات "فصل سريع" أيضًا. بالنسبة للوصلات التي لن يتم فصلها أبدًا أو نادرًا ، مثل فتحات الجدار الداخلي أو التوصيلات الأرضية ، تم استخدام أطراف التوصيل الحلقية.

عند توصيل مفتاح تشغيل / إيقاف للأضواء أو أي جهاز آخر ، يجب قطع السلك الساخن وتوصيله بطرفي المسمار المتجاورين (يربط المفتاح بين الطرفين في وضع التشغيل). في حين أنه ليس ضروريًا بنسبة 100 ٪ ، يوصى بتوصيل السلك الأرضي بالمسمار الأخضر الموجود على المفتاح بدون انقطاع (قم بفصل جزء صغير من السلك دون قطعه). سيعمل مفتاح التشغيل / الإيقاف القياسي لطاقة التيار المتردد بجهد 120 فولت مع دائرة بجهد 12 فولت. ومع ذلك ، لن يعمل مفتاح باهتة 120 فولت تيار متردد مع دوائر 12 فولت ، لأن المقاومة عالية جدًا.

مفتاح باهتة 12 فولت (* حاول على مسؤوليتك الخاصة *): لتعتيم مصابيح LED 12 فولت ، تم استخدام مقياس جهد 10 كيلو أوم (مقاوم متغير) مع أوضاع تشغيل / إيقاف. *** لا يوصى بهذا الخيار إلا إذا كنت على دراية بمقاييس الجهد وكيفية عملها. *** يحتوي مقياس الجهد القياسي على ثلاثة أطراف (1 و 2 و 3) ، بينما يحتوي مقياس جهد التشغيل / الإيقاف على 5 أطراف (المعيار 3 زائد 2 في الخلف). يعمل الطرفان الخلفيان (4 و 5) كمفتاح تشغيل / إيقاف قياسي (متصل في وضع التشغيل وغير متصل في وضع إيقاف التشغيل). 1. قم بتوصيل أحد الأطراف الخلفية (4) مباشرة بطرف التوصيل القياسي المركزي (2). 2. قم بتوصيل أحد طرفي السلك "الساخن" المقطوع بالطرف الخلفي الآخر (5) ، و 3. قم بتوصيل الطرف الآخر من السلك "الساخن" المقطوع بالطرف القياسي (3) الذي يقيس حوالي 10 كيلو أوم [بالطرف المركز الطرفي (2)] عندما يكون القرص في وضع إيقاف التشغيل. 4. الطرف المقابل (1) سيقيس ~ 0 أوم في وضع إيقاف التشغيل ويجب توصيله مباشرة بالطرف المركزي (2).

لقد قمت بلحام موصلات الأشياء بأسمائها الحقيقية "سريعة الفصل" على المحطات الطرفية للأسلاك "الساخنة" (3 و 5).

مع وجود كل الأسلاك في مكانها ، يمكنك البدء في إجراء التوصيلات في الصندوق الكهربائي المركزي.

الخطوة 5: توصيلات الأسلاك في الصندوق الكهربائي المركزي

*** تحذير *** *** تحذير ***

*** يجب أن تكون جميع مفاتيح القتل في مواضع الفتح / الإيقاف ***

ابدأ بتوصيل الأسلاك بالخطوط القادمة من الألواح الشمسية (الألواح الشمسية غير متصلة) بوحدة التحكم بالشحن ، مع التأكد من تثبيت مفتاح القفل في الخط للاتصال الإيجابي. قم بتوصيل جميع الأسلاك بجهاز التحكم في الشحن ، ولكن لا تقم بإجراء التوصيلات بالبطارية أو الألواح الشمسية حتى الآن. مرة أخرى ، تأكد من أن مفتاح القفل في وضع الفتح / الإيقاف.

قم بتثبيت الأسلاك من بنك البطارية إلى العاكس (لـ 120 فولت تيار متردد) ومفتاح القفل في صندوق المصهر الرئيسي (لـ 12 فولت تيار مستمر) ، لكن لا تقم بتوصيل الأسلاك بالبطاريات. مرة أخرى ، تأكد من أن مفتاح القفل في وضع الفتح / الإيقاف.

قم بتوصيل جميع الأسلاك الأرضية 12 فولت بنفس الحافلة الأرضية. بمجرد توصيل جميع الأسلاك الأرضية ، يمكن الآن توصيل الأسلاك الموجبة بالصمامات المناسبة. تأكد من توصيل الأسلاك الصحيحة عن طريق وضع العلامات عليها أثناء التثبيت أو تتبعها باستخدام جهاز مسحوق الحبر.

بمجرد الانتهاء من جميع التوصيلات بجهد 12 فولت ، ابدأ في توصيل أسلاك 120 فولت. هذه العملية أبسط بكثير ، حيث أن عاكس الطاقة سوف يتعامل مع حمل 120 فولت تيار متردد ، ويمكن أن تكون جميع المنافذ على نفس الدائرة. أولاً ، قم بتوصيل جميع الأسلاك الأرضية (الخضراء) ، ثم الأسلاك المحايدة (البيضاء) ، متبوعة بالأسلاك الساخنة (السوداء). لا يعد ترتيب الاتصال مهمًا للغاية في حالة عدم وجود طاقة على الخطوط ، ولكن من الأفضل أن تكون معتادًا على توصيل الأسلاك الأرضية أولاً.

في حالة استخدام أكثر من بطارية واحدة ، يمكنك توصيل البطاريات معًا في هذه المرحلة (إنشاء بنك بطارية) ، ولكن لا تقم بتوصيل البطارية الرئيسية بأي مكونات أخرى (وحدة تحكم الشحن ، العاكس ، دوائر 12 فولت ، إلخ). استخدم سلكًا كبيرًا (أستخدم مقياس 4) لتوصيل البطاريات معًا.

الخطوة 6: تثبيت وتوصيل الألواح الشمسية

قم بتركيب الألواح الشمسية في المكان المطلوب. لقد قمت ببناء إطار لربط الألواح به بدلاً من تركيبها مباشرة على السقف. سيتم بعد ذلك توصيل الإطار بالسقف باستخدام أقفال ومزالج ، مما سيسمح بتعديل زاوية ومحمل الألواح عندما تكون ثابتة لزيادة امتصاص الطاقة الشمسية. إذا تم استخدام هذه الطريقة ، فتأكد من تأمين الألواح بشكل صحيح قبل السفر مرة أخرى.

قم بتغطية الألواح الشمسية ببطانية (أو أي شيء آخر) لمنع الضوء من ضرب الألواح وتوليد الكهرباء.

قم بتوصيل الألواح الشمسية بالتوازي لنظام 12 فولت: 1. قم بتوصيل الأسلاك الطرفية الأرضية (-) لكل لوحة معًا.2. قم بتوصيل الأسلاك الطرفية الموجبة (+) لكل لوحة معًا.3. قم بتوصيل الأطراف الأرضية (-) بالسلك المناسب المؤدي إلى وحدة التحكم في الشحن. قم بتوصيل الأطراف الموجبة (+) بالسلك المناسب المؤدي إلى وحدة التحكم في الشحن. ** مرة أخرى ، تأكد من أن مفتاح القفل في وضع الفتح / الإيقاف قبل إجراء هذا الاتصال. قم بإزالة الغطاء / البطانية من الألواح بالنسبة للوحات Renogy المستخدمة في هذا البرنامج التعليمي ، موصلات MC4 مثبتة مسبقًا ، لذلك لا يوجد سلك مكشوف.

الخطوة 7: إجراء التوصيلات النهائية وتشغيل النظام

حان الوقت لإجراء التوصيلات النهائية وتشغيل النظام. قبل إجراء التوصيلات ، تأكد من أن جميع مفاتيح القفل في وضع الفتح / الإيقاف.

قم بتوصيل جهاز التحكم في الشحن ، وعاكس الطاقة ، وأسلاك ناقل 12 فولت إلى بنك البطارية. (في حالة استخدام أكثر من بطارية واحدة ، عيّن بطارية رئيسية لتوصيلها بالمكونات الأخرى. لا تقم بتوصيل بطارية واحدة بجهاز التحكم في الشحن وأخرى بالعاكس أو صندوق المصاهر) 1. قم بتوصيل السلك الأرضي (-) من جهاز التحكم بالشحن والعاكس والحافلة الأرضية 12 فولت إلى الطرف الأرضي (-) للبطارية الرئيسية. قم بتوصيل السلك الموجب (+) من وحدة التحكم في الشحن ، والعاكس ، وصندوق الناقل / الصمامات 12 فولت إلى الطرف الموجب (+) للبطارية الرئيسية. أغلق مفتاح القفل بين وحدة التحكم في الشحن وبنك البطارية (إذا كان مثبتًا).3. أغلق مفتاح القفل بين الألواح الشمسية ووحدة التحكم بالشحن 4. أغلق مفتاح القفل بين بنك البطارية وحافلة 12 فولت أو صندوق المصهر 5. اقلب (أغلق) المفتاح الموجود في الجزء الخلفي من العاكس إلى وضع التشغيل. اختبر المنافذ والمفاتيح والأجهزة الأخرى للتأكد من أنها تعمل بشكل صحيح. ** إذا كان هناك شيء لا يعمل بشكل صحيح ، فافتح جميع مفاتيح القفل قبل استكشاف الأخطاء وإصلاحها ** حاول إعادة تتبع الخطوط أو تحقق من وجود ثقوب / فواصل حيث تتصل الأسلاك بالدبابيس. تأكد من أن جميع التوصيلات مثبتة بإحكام ومن وجود اتصال جيد.

تهانينا!!

لديك الآن نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية المركب والتشغيلي بالكامل للعربة أو الشاحنة أو عربة سكن متنقلة!