Energía solar para el hogar

¿Cómo funcionan las plantas de energía solar para el hogar. Consejos para elegir un circuito y componentes

Las fuentes alternativas de electricidad están cada vez más interesadas en los propietarios de viviendas. Se sienten atraídos por el bajo costo del uso de energía solar. Pero la introducción masiva de dispositivos que funcionan desde el flujo de luz solar está limitada por el alto costo del equipo y la complejidad de su selección e instalación.

De hecho, armar con sus propias manos y operar una estación de energía solar está dentro del poder de un maestro de hogar, incluso un estudiante de último año. Para hacer esto:

• familiarizarse con los principios del esquema,

• determinar las tareas del equipo,

• elija el equipo de estación más adecuado,

• Realizar la instalación mecánica de todos los elementos,

• ensamblar un circuito eléctrico

• verificar el rendimiento y operar de manera competente.

Numerosos experimentos prácticos nos permiten recomendar un esquema universal para resolver los problemas de una planta de energía solar para el hogar.

Esquema típico de una planta de energía doméstica con una batería solar (haga clic en la imagen para ampliarla):

Incluye:

• módulo solar basado en fotocélulas individuales,

• controlador

• baterías de almacenamiento de energía eléctrica,

• inversor

Debe entenderse bien que en una planta de energía solar, el papel de los paneles solares no está en el suministro directo de energía a los consumidores eléctricos (aunque en ciertas situaciones esto está justificado: relojes, calculadoras y dispositivos similares), sino en proporcionar una carga para las baterías del circuito que funcionan:

• recibir electricidad de módulos solares,

• acumúlelo y páselo a los consumidores.

La cuestión de crear una estación local debe comenzar por determinar su carga. Para hacer esto, necesitamos analizar a todos los consumidores que trabajarán con la energía del sol. Se dividen en dos clases principales:

• dispositivos que funcionan con CA 220 V,

• Equipos electrónicos y de cómputo, operando desde un voltaje DC de 12 / 24V.

Los motores eléctricos de refrigeradores, lavadoras, aspiradoras y otros dispositivos funcionan solo desde una red de ~ 220V / 50Hz. Tendrán que conectarse a través de un dispositivo que forme armónicos sinusoidales con las características necesarias de la potencia constante de las baterías. Este dispositivo se llama inversor.

Cómo funciona y cómo seleccionarlo para ciertas cargas es el tema de un artículo separado. Y ahora es importante comprender que la potencia de salida del inversor seleccionado debe garantizar un funcionamiento confiable de todos los consumidores conectados al mismo e incluso tener un pequeño margen.

Para ahorrar, la operación alternativa de los consumidores de corriente alterna es bastante aceptable. Acuerde que a veces no es necesario encender la aspiradora de lavado para calentar el agua mientras la lavadora está funcionando. Es aconsejable esperar hasta que termine el lavado y luego tomar una aspiradora. Esto reducirá significativamente la carga en el inversor.

La transición al uso de una estación de energía solar en la casa debe combinarse con el reemplazo de dispositivos de red de iluminación. No tiene sentido gastar la energía del inversor en calentar los filamentos de las lámparas incandescentes. Deben abandonarse inmediatamente o, en casos extremos, cambiar a lámparas de bajo consumo que funcionen con un voltaje = 24 / 12V.

Esto le ahorrará un desperdicio innecesario de energía porque, al igual que el resto de los equipos electrónicos y de computadora, pueden alimentarse directamente del voltaje constante de las baterías de almacenamiento.

Vea lo que sucede: el circuito electrónico, por ejemplo, de una computadora portátil funciona con batería = 12V.

Para recargarlo, se utiliza una fuente de alimentación que convierte un voltaje alterno de ~ 220V / 50Hz a un valor de = 19V.

12 voltios son suficientes para esta computadora portátil. Además, generalmente es posible quitarle la batería y alimentarlo directamente desde las baterías de almacenamiento (batería). Con este método, alrededor del 40% del ahorro de energía se crea en comparación con el método de doble conversión por un inversor y luego una unidad de fuente de alimentación.

¿Por qué cargar adicionalmente el diseño creado con dispositivos innecesarios, calentando sin sentido el aire circundante con dispositivos electrónicos complejos? El esquema de energía de cada asistente doméstico debe estar bien pensado y de manera similar para simplificar su suministro de energía. Esto requerirá muy poco costo:

• pedazos de alambre

• adaptadores estándar

En conclusión de este trabajo, no será difícil calcular la potencia de salida requerida del inversor, y de allí ya es posible seleccionar el modelo adecuado para la compra.

Ahora es el momento de decidir sobre las baterías de almacenamiento para la estación de energía solar de su hogar. Las reglas de su elección y las características principales no se consideran aquí: este es un tema voluminoso por separado, que se discutirá en detalle en otro artículo.

Y ahora nos centraremos en el hecho de que estas baterías deberían alimentar de manera confiable a ambos grupos de consumidores, lo que examinamos brevemente. Aquí, también, uno debe observar el orden de operación de los dispositivos y tener algún tipo de reserva.

Una vez decidida la tarea de las baterías (su capacidad y voltaje de salida total), puede seleccionar los módulos solares. Su producción moderna produce una gran variedad con diferentes métodos de fabricación. Tienen diferentes características y capacidades.

Tenga en cuenta que los módulos solares:

• De acuerdo con el voltaje de salida debe corresponder a las baterías de almacenamiento,

• posee potencia capaz de entregar una corriente de carga nominal a las baterías que funcionan en condiciones de iluminación media.

Hay otro dispositivo en este circuito: el controlador. Trabaja como intermediario entre paneles solares y baterías de almacenamiento, regulando el proceso de carga.

Considere un diagrama de cableado simplificado para una estación de energía solar que funciona sin controladores. Esto se hace para que tenga una comprensión clara de su propósito.

Un diagrama simplificado de una planta de energía doméstica con una batería solar (haga clic en la imagen para ampliarla):

En este circuito, se quita el controlador y en su lugar funciona un diodo ordinario. ¿Por qué hiciste eso?

La única tarea del controlador es recargar las baterías de almacenamiento de hasta 14–14,5 V. Lo hace de diferentes maneras y funciona periódicamente:

• con mayor actividad solar,

• falta de consumo de electricidad (las baterías no alimentan nada, no necesitan cargarse),

• baja capacidad de la batería cuando no pueden hacer frente a la carga y parte de la energía para los consumidores proviene de módulos solares.

La carga completa de la batería la realiza el controlador MRPT, que escanea el punto con la máxima potencia de retorno de la batería solar (consulte ¿Cómo se organizan y funcionan los paneles solares?) Este es el diseño más confiable, pero costoso. Otros modelos, especialmente los desarrollos de encendido / apagado, se pueden reemplazar con un diodo de alimentación.

No permitirá el flujo de baterías de las baterías a la batería solar en la oscuridad, evitará su descarga. Con este método, no se recomienda dejar la estación de energía solar sin carga durante mucho tiempo: las baterías se recargarán sin ninguna restricción, y debemos garantizar un equilibrio entre la carga y el consumo de energía. En este caso, es posible excluir parte del trabajo de la batería solar o cambiar una carga constante adicional: ventilación, calefacción, lámparas ...

El uso de un diodo con un rechazo del controlador reduce el costo del circuito, pero requiere un monitoreo más cuidadoso y ajustes manuales al trabajo.

En conclusión, preste atención a lo más importante en la creación del diseño: todos los elementos del esquema de energía solar para el hogar funcionan en un complejo y, por lo tanto, deben estar bien seleccionados y equilibrados entre ellos y los consumidores.

Los siguientes artículos analizarán el dispositivo y el principio de funcionamiento de controladores, inversores y baterías para plantas de energía solar domésticas.

Ver también: Baterías solares: cómo recoger, operar y restaurar placas (desulfato)