Fonte de alimentação com painéis solares: montagem do sistema DIY

O artigo examina a aplicação prática dos painéis solares, descreve em detalhes os nós necessários para um fornecimento de energia ininterrupto, conexão independente e ajuste dos painéis solares.

Fonte de energia solar

Equipamento do sistema de alimentação: alcance, características

No artigo anterior, vimos os tipos de painéis solares. Mas em sistemas de geração de energia solar, esses elementos são apenas conversores primários. Para criar uma central elétrica doméstica completa, precisamos do seguinte conjunto de equipamentos:

  • controlador de carga da bateria
  • bateria de armazenamento (acumulador)
  • inversor de tensão

Controladores de carga de bateria são de dois tipos: controladores PWM (controladores PWM) e controladores OTMM (controladores MPPT).

O controlador PWM é um dispositivo mais simples e barato que controla a carga da bateria. A eficiência de um controlador PWM geralmente é maior do que a de um controlador OTMM devido ao fato de que no estágio inicial de carregamento ele conecta a bateria quase diretamente à bateria solar sem converter a tensão gerada. Os controladores OTMM são recomendados para uso com módulos com tensão de saída não padrão de 28 V e superior.

Controlador PWM

O uso de controladores OTMM será economicamente justificado em sistemas de geração com potência nominal superior a 400 W. Outra razão para usar tal controlador é projetar uma estação solar para geração de energia durante todo o ano. Em dias nublados de inverno, ao carregar baterias, o controlador OTMM mostrará seu melhor lado.

Bateria no sistema de fornecimento de energia solar desempenha o papel de um buffer que acumula energia elétrica.

Bateria solar

Ao contrário de todos os outros equipamentos de estação solar, a bateria é um item consumível. Portanto, quanto mais tempo funcionar sem substituição, menor será o período de reembolso dos componentes que você comprou. Para que a bateria funcione por muito tempo, você precisa abordar sua escolha com responsabilidade. Os principais parâmetros da bateria que são de interesse do potencial proprietário são:

  • tensão (Volt, V) – existem à venda baterias solares de 12, 24 e 48 V. Para pequenas estações domésticas com uma capacidade de 200-300 W, as baterias de 12 V são bastante adequadas;
  • capacidade elétrica (Amperes? hora, Ah? h) – caracteriza a quantidade de eletricidade que pode ser acumulada. Assim, quanto maior for este parâmetro, mais o sistema elétrico poderá funcionar em modo autônomo (em tempo nublado ou à noite);
  • nível de autodescarga (% da capacidade nominal) – quanto menor for este parâmetro, melhor será a bateria.

Inversor de tensão projetado para converter a tensão constante da bateria na tensão alternada da rede de 220 V que fornece a carga doméstica.

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Existe uma vasta gama de inversores no mercado com uma variedade de funções. Entre os parâmetros mais importantes estão os seguintes:

  • potência do inversor;
  • tensão do circuito primário (tensão da bateria conectada);
  • a presença de proteções embutidas (contra sobrecarga, contra inversão da polaridade da bateria, contra curto-circuito na carga, contra descarga excessiva da bateria);
  • Tensão de saída sinusoidal (em princípio, se a carga conectada contém motores, por exemplo, máquinas de lavar, geladeiras, bombas de circulação, ventiladores, etc.).

Ressalta-se também que um número excessivo de funções apenas leva ao aumento do custo do dispositivo e complicação de sua configuração e funcionamento..

Diagrama de conexão para equipamento de estação solar

Montar um circuito de usina solar é bastante simples. Abaixo está uma seqüência de conexões ilustradas por fotografias. Para montar um sistema simples, são utilizados um painel solar com células policristalinas, um controlador de carga e uma bateria. Começamos a montagem conectando o cabo ao painel solar.

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Esta etapa não é necessária para baterias que vêm com o cabo. Conecte a bateria aos terminais de saída do controlador. Além disso, os fios vindos do painel devem ser conectados aos terminais de entrada do controlador de carregamento.

Todas as conexões são feitas de acordo com o princípio “+” para “+” e “-” para “-“. Fornecemos energia da bateria para os terminais de entrada do inversor. Depois de ligar o controlador de carga e o inversor, podemos ver que a eletricidade gerada pelo painel solar começa a carregar a bateria.

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Para determinar a polaridade dos terminais da bateria solar, basta medir a tensão nos terminais com um multímetro. Se houver um sinal negativo próximo às leituras de tensão, a posição da ponta de prova preta corresponde ao terminal positivo (verifique se as pontas de prova estão conectadas corretamente antes da medição). Se não houver sinal de menos, a posição da sonda preta corresponde ao terminal negativo da bateria.

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Instalação de painéis solares e equipamentos elétricos auxiliares

O equipamento elétrico da estação solar é instalado com um fio de cobre. A seção transversal do fio de cobre para um painel deve ser escolhida em pelo menos 2,5 mm2. Isso se deve ao fato de que a densidade de corrente normal em um condutor de cobre é de 5 amperes por 1 mm2. Ou seja, com uma seção transversal de 2,5 mm2 a corrente permitida será de 12,5 A.

Neste caso, a corrente de curto-circuito do painel RZMP-130-T com uma potência de 145 W é de apenas 8,5 A. Ao combinar vários painéis com conexão paralela, a seção transversal do cabo de saída comum deve ser selecionada com base na corrente total máxima de todos os painéis de acordo com o conceito acima (5 A por 1 mm2).

Existem vários cabos solares à venda. Sua característica distintiva é que o isolamento externo do cabo passou por um tratamento especial e aumentou a resistência à radiação ultravioleta. Não é necessário comprar esses cabos. Os painéis solares podem ser conectados com um cabo com isolamento de PVC comum, mas coloque-o em uma manga corrugada, que é projetada para instalar fiação externa. Esta opção custará 30-40% menos.

O controlador de carga da bateria e o inversor devem ser colocados em uma sala seca com temperatura ambiente, como um armário ou corredor. É impraticável colocar este equipamento ao ar livre, uma vez que os componentes eletrônicos do equipamento não devem ser expostos a flutuações significativas de temperatura e umidade. A própria bateria pode ser colocada junto com a eletrônica.

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Se você decidir usar baterias ácidas ou alcalinas, deve colocá-las em uma área não residencial bem ventilada, pois durante seu funcionamento são liberados vapores eletrolíticos nocivos à saúde. Além disso, não deve haver fontes de risco de faísca e incêndio na sala com baterias, uma vez que o oxigênio e o hidrogênio liberados em salas mal ventiladas podem formar uma mistura explosiva..

O painel solar pode ser instalado de duas maneiras:

  • A instalação fixa envolve a colocação estacionária de painéis no telhado de uma casa ou em um suporte fixado a uma parede ou fundação. Neste caso, os painéis devem ser direcionados para o sul, a inclinação horizontal dos painéis deve ser um ângulo igual à latitude do terreno mais 15 °. A latitude da sua localização pode ser determinada, por exemplo, pelas leituras de um navegador GPS ou no serviço Google Maps;
  • a instalação móvel dos painéis é feita sobre uma travessa capaz de girar azimutalmente (na direção do sol ao longo do horizonte) e zênite, inclinando os painéis de forma que os raios solares incidam sobre eles perpendicularmente. Tal sistema de instalação permite aumentar a eficiência das células solares utilizadas, mas requer custos financeiros tangíveis adicionais para a construção da travessa, motores de acionamento e sistema para seu controle..

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Maneiras de melhorar a eficiência do fornecimento de energia autônomo

Para melhorar a eficiência de uma usina solar, você pode seguir dois caminhos: aumentar a quantidade de eletricidade gerada por um lado e reduzir seu consumo por outro. As formas de aumentar a eletricidade gerada podem ser as seguintes:

  • instalação de painéis solares em travessa móvel ou em mecanismo de controle de inclinação zenital (meia-medida, mas também bastante eficaz, principalmente para painéis monocristalinos);
  • uso de baterias de alta qualidade com baixo percentual de autodescarga e longa vida útil sem diminuição significativa da capacidade;
  • manutenção regular do sistema: limpeza de painéis de poeira e neve, manutenção de conexões destacáveis ​​e terminais para reduzir a resistência de contato e, como resultado, perdas de energia.

Do lado da carga, a eficiência energética pode ser aumentada da seguinte forma:

  • a atribuição de um circuito de alimentação de baixa tensão diretamente da bateria, por exemplo, para conectar a iluminação LED. Isso evitará a dupla conversão de energia no inversor;
  • desligar o inversor quando a carga for desligada em sua saída, pois o inversor em modo de espera ainda consome uma pequena quantidade de energia;
  • instalação em conjunto com iluminação de sensores de movimento com temporizador para eliminar o incômodo consumo de eletricidade pelo fato de simplesmente se esquecerem de desligar a lâmpada do corredor.
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