Energia solar para casa

Como usinas de energia solar para o lar. Dicas para escolher um circuito e componentes

Fontes alternativas de eletricidade estão cada vez mais interessadas em proprietários de casas. Eles são atraídos pelo baixo custo do uso de energia solar. Mas a introdução em massa de dispositivos que operam a partir do fluxo de luz solar é limitada pelo alto custo do equipamento e pela complexidade de sua seleção e instalação.

De fato, montar com suas próprias mãos e operar uma estação de energia solar está ao alcance de um mestre doméstico, mesmo de um estudante sênior. Para fazer isso:

• familiarize-se com os princípios do esquema,

• determinar as tarefas do equipamento,

• escolha o equipamento de estação mais adequado,

• realizar instalação mecânica de todos os elementos,

• montar um circuito elétrico

• verifique o desempenho e opere com competência.

Numerosas experiências práticas nos permitem recomendar um esquema universal para resolver os problemas de uma usina de energia solar para uso doméstico.

Esquema típico de uma usina doméstica com bateria solar (clique na imagem para ampliar):

Inclui:

• módulo solar baseado em células fotográficas individuais,

• controlador

• baterias de armazenamento de energia elétrica,

• inversor.

Deve-se entender que, em uma usina de energia solar, o papel dos painéis solares não é o fornecimento direto de energia aos consumidores de eletricidade (embora em certas situações isso seja justificado: relógios, calculadoras e dispositivos similares), mas o fornecimento de uma carga para as baterias de trabalho do circuito, que:

• receber eletricidade de módulos solares,

• acumule e transmita aos consumidores.

A questão de criar uma estação doméstica deve começar determinando sua carga. Para fazer isso, precisamos analisar todos os consumidores que trabalharão com a energia do sol. Eles são divididos em duas classes principais:

• dispositivos operando em 220 V CA,

• equipamento eletrônico e de computador, operando com tensão contínua de 12 / 24V.

Motores elétricos de geladeiras, máquinas de lavar, aspiradores de pó e outros dispositivos operam apenas a partir da rede ~ 220V / 50Hz. Eles deverão ser conectados através de um dispositivo que forme harmônicos sinusoidais com as características necessárias da energia constante das baterias. Este dispositivo é chamado de inversor.

Como funciona e como selecioná-lo para determinadas cargas é o tópico de um artigo separado. E agora é importante entender que a potência de saída do inversor selecionado deve garantir a operação confiável de todos os consumidores conectados a ele e até ter uma pequena margem.

Para economizar, a operação alternativa de consumidores atuais alternados é bastante aceitável. Concorde que às vezes não é necessário ligar o aspirador para aquecer a água enquanto a lavadora está em funcionamento. É aconselhável esperar até que a lavagem seja feita e depois tomar um aspirador de pó. Isso reduzirá significativamente a carga no inversor.

A transição para o uso de uma estação de energia solar em casa deve ser combinada com a substituição de dispositivos de rede de iluminação. Não faz sentido gastar a energia do inversor no aquecimento dos filamentos de lâmpadas incandescentes. Eles devem ser imediatamente abandonados ou, em casos extremos, alternar para lâmpadas economizadoras de energia que operam com tensão = 24 / 12V.

Isso evitará o desperdício de energia, pois eles, como o restante dos equipamentos eletrônicos e de computador, podem ser alimentados diretamente da tensão constante das baterias de armazenamento.

Veja o que acontece: o circuito eletrônico, por exemplo, de um laptop é alimentado por bateria = 12V.

Para recarregá-lo, é usada uma fonte de alimentação, que converte uma tensão alternada de ~ 220V / 50Hz para um valor de = 19V.

12 volts é suficiente para este laptop. Além disso, geralmente é possível remover a bateria e alimentá-la diretamente das baterias de armazenamento (bateria). Com este método, cerca de 40% da economia de energia é criada em comparação com o método de dupla conversão por um inversor e depois por uma fonte de alimentação.

Por que carregar adicionalmente o design criado com dispositivos desnecessários, aquecendo sem sentido o ar circundante com dispositivos eletrônicos complexos? O esquema de energia de cada assistente doméstico deve ser bem pensado e de maneira semelhante para simplificar sua fonte de alimentação. Isso exigirá muito pouco custo:

• pedaços de arame

• adaptadores padrão.

Em conclusão deste trabalho, não será difícil calcular a potência de saída necessária do inversor e, a partir dele, já é possível selecionar o modelo adequado para compra.

Agora é hora de decidir sobre as baterias de armazenamento para sua estação de energia solar em casa. As regras de sua escolha e as principais características não são consideradas aqui - este é um tópico separado e volumoso, que será discutido em detalhes em outro artigo.

E agora vamos nos concentrar no fato de que essas baterias devem alimentar de forma confiável os dois grupos de consumidores, que examinamos brevemente. Aqui também deve-se observar a ordem de operação dos dispositivos e ter algum tipo de reserva.

Tendo decidido sobre a tarefa das baterias (capacidade e tensão total de saída), você pode selecionar os módulos solares. Sua produção moderna produz uma grande variedade com diferentes métodos de fabricação. Eles têm características e capacidades diferentes.

Observe que os módulos solares:

• de acordo com a tensão de saída deve corresponder às baterias de armazenamento,

• Possuir energia capaz de fornecer uma corrente de carga nominal para as baterias que funcionam em condições de iluminação média.

Há outro dispositivo neste circuito: o controlador. Ele trabalha como intermediário entre painéis solares e baterias de armazenamento, regulando o processo de carregamento.

Considere um diagrama de fiação simplificado para uma estação de energia solar operando sem controladores. Isso é feito para que você tenha uma compreensão clara de sua finalidade.

Um diagrama simplificado de uma usina doméstica com bateria solar (clique na imagem para ampliar):

Nesse circuito, o controlador é removido e um diodo comum funciona. Por que você fez isso?

A única tarefa do controlador é recarregar as baterias de armazenamento de 14 a 14,5 V. Faz isso de diferentes maneiras e funciona periodicamente:

• com aumento da atividade solar,

• falta de consumo de eletricidade (as baterias não alimentam nada - não precisam ser carregadas),

• baixa capacidade da bateria quando eles não conseguem lidar com a carga e parte da energia para os consumidores vem de módulos solares.

A carga total da bateria é realizada pelo controlador MRPT, que verifica o ponto com a potência máxima de retorno da bateria solar (consulte Como os painéis solares são organizados e funcionam?) Esse é o design mais confiável, mas caro. Outros modelos, especialmente os desenvolvimentos On / Off, podem ser substituídos por um diodo de potência.

Ele não permitirá que o fluxo de baterias das baterias para a bateria solar no escuro evite a descarga. Com esse método, não é recomendável deixar a estação de energia solar sem carga por um longo tempo: as baterias serão recarregadas sem nenhuma restrição e precisamos garantir um equilíbrio entre carga e consumo de energia. Nesse caso, é possível excluir parte da bateria solar do trabalho ou alternar adicionalmente uma carga constante: ventilação, aquecimento, lâmpadas ...

O uso de um diodo com uma rejeição do controlador reduz o custo do circuito, mas requer um monitoramento mais cuidadoso e ajustes manuais no trabalho.

Em conclusão, preste atenção ao mais importante na criação do design: todos os elementos do esquema de energia solar residencial funcionam em um complexo e, portanto, devem ser bem selecionados e equilibrados entre eles e os consumidores.

Os artigos a seguir discutirão o dispositivo e o princípio de operação de controladores, inversores e baterias para usinas de energia solar doméstica.

Veja também: Baterias solares: como pegar, operar e restaurar as placas (dessulfato)