Instalacja fotowoltaiczna fotowoltaiczna (PV) dla DIY Camper: 7 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Poniżej znajduje się samouczek dotyczący instalacji słonecznego systemu fotowoltaicznego (PV) w kamperze, furgonetce lub kamperze. Pokazane przykłady, zdjęcia i filmy są charakterystyczne dla niestandardowego kampera, który buduję dla mojego pickupa o długości 6 stóp, ale powinny oferować wytyczne dla każdego, kto próbuje wykonać podobny rodzaj instalacji słonecznej. Wiele kroków i komponentów systemu może być zbyt skomplikowanych lub niepotrzebnych dla typu wykonywanej instalacji. Postępuj zgodnie z każdym krokiem i dołącz komponenty według własnego uznania. Jednak bezpieczeństwo NIE jest opcjonalne! NIE pracuj z GORĄCYMI przewodami!! Wszystkie obwody muszą mieć jakiś rodzaj zabezpieczenia przed błędami (bezpieczniki/wyłączniki) i możliwości izolacji.

Krok 1: Dobór systemu

Pierwszym krokiem w tworzeniu systemu fotowoltaicznego (PV) dla kampera lub kampera jest obliczenie, ile energii pobiorą wszystkie podłączone urządzenia elektryczne. Należy przyjąć założenia, przez ile godzin dziennie będzie pracowało każde urządzenie (moc pobierana). Ze względu na straty energii podczas konwersji z 12-woltowego prądu stałego (DC) na 120-woltowy prąd zmienny (AC), zaleca się unikanie używania urządzeń 120 V AC tam, gdzie to możliwe, a zamiast tego używanie urządzeń 12 V DC.

Najważniejszą informacją jest określenie amperów (A), które będą pobierane przez każde urządzenie i przez ile godzin (h) będzie ono działać, ponieważ rozmiary baterii podane są w amperogodzinach (Ah). Zawsze dobrym pomysłem jest przeszacowanie godzin, aby mieć pewność, że odpowiednio dopasujesz swój bank baterii. Niektóre urządzenia będą jednak wymagały zasilania 120 V AC, więc falownik nadal będzie potrzebny. Przy określaniu poboru mocy wymaganego dla urządzeń 120 V AC dobrą zasadą jest założenie 80% sprawności konwersji dla falownika. Moc pobierana z urządzenia 120 V AC zwykle znajduje się na zasilaczu lub na samym urządzeniu. Pokazano przykład, gdzie znaleźć moc zasilacza i jak obliczyć pobór mocy 12 V dla dwóch laptopów.

Po ustaleniu całkowitego zapotrzebowania na moc można wybrać pojemność baterii, aby spełnić te wymagania (powyższy przykład pokazuje, że potrzebowałbym 305 Ah dziennie). Rozmiary (moc w watach) paneli słonecznych można również określić, obliczając watogodziny energii wytwarzanej przez panele (zakładając dziesięć godzin słońca dziennie), a następnie przeliczając to na amperogodziny, dzieląc przez 12 V. W zestawie znajduje się tabela z urządzeniami i wymaganiami dotyczącymi zasilania kampera, który buduję. Zaleca się skonfigurowanie arkusza kalkulacyjnego z dostarczonymi równaniami, aby ułatwić dobór wielkości systemu.

Następnym krokiem jest stworzenie schematu okablowania i określenie, które urządzenia mogą/powinny znajdować się we wspólnych obwodach lub mieć własny izolowany obwód.

Krok 2: Utwórz schemat połączeń

Schemat okablowania nie musi być wykonany za pomocą oprogramowania komputerowego z rzeczywistymi zdjęciami podłączanych urządzeń, jak w przykładzie. Schemat okablowania można narysować odręcznie, a zamiast obrazów można użyć słów, liczb lub systemu kodowania (np. AC dla klimatyzatora lub FB10 dla skrzynki bezpieczników-10A). Niezbędne jest, aby diagram był zrozumiały dla każdego, kto może pracować w systemie.

System składa się z kilku niezbędnych elementów:1. Panele słoneczne (podłączone równolegle [(+) do (+) i (-) do (-)] dla 12 V lub szeregowo [(+) do (-)] dla wyższych napięć).2. Kontroler ładowania (steruje napięciem i napięciem wejściowym do akumulatorów, aby zapobiec przeładowaniu/uszkodzeniu).3. Bank akumulatorów (w przypadku korzystania z więcej niż jednego akumulatora 12V należy połączyć wszystkie akumulatory równolegle, wyznaczając na wszystkie pozostałe połączenia akumulator główny – kontroler ładowania, falownik oraz obwody 12V należy podłączać tylko do akumulatora głównego, a nie do akumulatorów wtórnych). 4. Wyłączniki awaryjne/bezpieczniki (podłączone w linii w celu odcięcia zasilania w sytuacjach awaryjnych lub do pracy w systemie).5. Skrzynka bezpieczników (używana do urządzeń 12V, aby zapobiec nadmiernemu poborowi mocy, który może uszkodzić system lub inne urządzenia).6. Falownik (przekształca zasilanie 12V DC na 120V AC).7. Urządzenia elektryczne (podłączone do 12 V DC lub 120 V AC w razie potrzeby).

Co najmniej wyłączniki awaryjne (najlepiej w połączeniu z bezpiecznikiem) powinny być podłączone między panelami słonecznymi a kontrolerem ładowania, a także między akumulatorami a podstawowymi urządzeniami elektrycznymi (skrzynka bezpieczników i falownik). W tym przykładzie falownik był wyposażony w bezpiecznik i ma wbudowany przełącznik umieszczony z tyłu urządzenia, więc oddzielny wyłącznik awaryjny nie jest konieczny. Aby zwiększyć bezpieczeństwo, można zainstalować inny wyłącznik awaryjny między kontrolerem ładowania a akumulatorami, co w razie potrzeby pozwala na całkowitą izolację dowolnych komponentów systemu. Wyłączniki awaryjne należy zawsze instalować na linii dodatniego napięcia łączącej komponenty.

Obwody współdzielone lub obwody izolowane: Decyzja, które linie elektryczne umieścić w tym samym obwodzie lub które zachować we własnym obwodzie, zależy wyłącznie od Ciebie. Możesz chcieć odizolować linie elektryczne według ich lokalizacji (przód, tył itp.), natężenia prądu lub rodzaju obwodu (światła, pompy wodne, gniazdka 12 V itp.). Urządzenia pobierające duże ilości prądu powinny być izolowane własnym bezpiecznikiem. Zalecam, aby każde pojedyncze urządzenie o natężeniu większym niż 5 amperów było umieszczane w izolowanym obwodzie. Urządzenia, które pobierają mniej amperów, można łączyć na wspólnych obwodach. Po prostu upewnij się, że umieściłeś je na bezpieczniku, który przekracza całkowite możliwe natężenie prądu, jeśli wszystkie urządzenia są zasilane jednocześnie. Na przykład diody LED 12V (których jest w sumie 12) pobierają 3W mocy każda, co oznacza, że pobierają 0,25A prądu (3W/12V = 0,25A). Zakładając, że każda dioda LED jest włączona w tym samym czasie, całkowity amper będzie wynosił 0,25A * 12 = 3A. Mając to jako maksymalny prąd pobierany przez wszystkie diody LED, można bezpiecznie umieścić wszystkie światła i mały (0,25 A) wentylator do łazienki (łącznie 3,25 A) w obwodzie 5 A (bezpiecznik w skrzynce bezpieczników). Uwaga: Standardowe rozmiary bezpieczników zwykle składają się z 5, 10, 15 i 20 amperów. Pamiętaj, aby nie przekroczyć natężenia prądu każdego portu w skrzynce bezpieczników, a także całkowitego natężenia prądu dla skrzynki bezpieczników (np. skrzynka bezpieczników, której używam, ma 8 portów, może obsłużyć 30 A na port i łącznie 100 A). Najpierw ustal, ile urządzeń będzie łączonych we własnym obwodzie, zanim zdecydujesz, jaki rozmiar (ilość portów) skrzynkę bezpieczników kupić.

Po ułożeniu schematu okablowania, uwzględnieniu wszystkich komponentów i dołączeniu niezbędnych urządzeń zabezpieczających, można rozpocząć instalację.

Krok 3: Zainstaluj okablowanie (odłączone)

Poza instalacją przewodów z paneli słonecznych do centralnej lokalizacji głównych komponentów elektrycznych (kontroler ładowania, akumulatory, skrzynka bezpieczników, falownik itp.), ten krok można pominąć, jeśli nie jest konieczna pełna instalacja okablowania. Na przykład w przypadku instalacji na w pełni skonstruowanym kamperze lub kamperze zainstalowanie przewodów może nawet nie być możliwe. Dla kampera, który buduję od podstaw, chciałem jednak mieć różne punkty sprzedaży w niektórych miejscach kampera. Nie jest to jednak konieczne i można je pozostawić według własnych preferencji.

Do okablowania między głównymi komponentami (akumulatorem, obwodami akumulatora 12 V, falownikiem akumulatora itp.) Upewnij się, że używasz dużego przewodu (używam 4-gauge), który z łatwością poradzi sobie z każdym przepływającym przez niego prądem. W przypadku okablowania 12 V należy użyć przewodu, który wytrzyma natężenie i odległość linii. Używam miernika 10, co może być trochę przesadą, ale lepiej być bezpiecznym niż żałować.

Instalacja okablowania i gniazdek jest krokiem opcjonalnym. Wszystkie połączenia można wykonać w centralnej skrzynce elektrycznej. Do falownika można podłączyć listwę zasilającą/ochronnik przeciwprzepięciowy, a wszystkie urządzenia 120 V mogą się do niego podłączyć. Gniazda 12V (wtyczki do zapalniczek) można podłączyć bezpośrednio do skrzynki bezpieczników (lub magistrali 12V, jeśli dołączone są bezpieczniki w linii, które były dla zakupionych przeze mnie gniazd 12V).

Zainstaluj całe okablowanie, przełączniki i gniazda. NIE podłączaj żadnych przewodów w centralnej skrzynce elektrycznej ani do paneli słonecznych. Połączenia MOGĄ być wykonane w końcowych odbiornikach (gniazdach i urządzeniach) oraz przełącznikach świateł i urządzeń (NIE wyłącznikach awaryjnych). Wszystkie niepodłączone przewody w punktach końcowych powinny być zaślepione, aby zapobiec porażeniu prądem po podłączeniu do centralnej skrzynki elektrycznej.

Nie każde urządzenie potrzebuje własnej linii, aby poprowadzić ją z powrotem do centralnej skrzynki elektrycznej. Jeśli urządzenie będzie podłączone do tego samego obwodu (bezpiecznika) w skrzynce elektrycznej, linie mogą zostać odcięte w najbliższym złączu do lokalizacji urządzenia, aby zmniejszyć całkowitą długość potrzebnego przewodu elektrycznego. Na przykład obwód świateł LED omówiony na schemacie okablowania można połączyć z tej samej linii. Aby podzielić linie, przeciąłem linie, a następnie przymocowałem do nich trzecią linię za pomocą zacisków pierścieniowych, nakrętki i śruby z podkładką zabezpieczającą. Pamiętaj, aby zaizolować każdy odsłonięty przewód (szczególnie w przypadku gorącej linii) taśmą elektryczną lub rurką termokurczliwą.

W przypadku okablowania 120 V AC zdecydowałem się na kanibalizację przedłużacza o długości 50 stóp, przycinając go na mniejsze odcinki, aby poprowadzić go do każdego gniazdka, ponieważ była to najtańsza opcja. Jeśli jednak koszt nie jest problemem, zaleca się stosowanie odpowiedniego okablowania do domowych instalacji elektrycznych.

Krok 4: Gniazda przewodowe i przełączniki

Standardowe okablowanie elektryczne 120 V AC składa się najczęściej z trzech przewodów (gorącego, neutralnego i uziemiającego). Standardowe okablowanie to: czarny = gorący; biały = neutralny; zielony/goły przewód = uziemienie. Tył gniazdka elektrycznego będzie miał połączenia śrubowe. Zazwyczaj tylko „gorący” (zwykle kolor mosiądzu) jest oznaczony, przeciwna strona (zwykle kolor stali) to połączenie neutralne, a uziemienie jest oznaczone zieloną śrubą.

Do okablowania 12 V DC można użyć dowolnego koloru przewodu, ale standardem jest: czerwony = gorący; czarny = ziemia. Podłączając tylne zaciski gniazd 12 V DC, podłącz czerwony przewód do (+), a czarny przewód do (-). W przypadku większości okablowania 12 V, połączenia są wykonane za pomocą „szybko odłączających” końcówek widełkowych, aby umożliwić szybkie i łatwe podłączanie lub odłączanie urządzeń i gniazd. Zakupiona skrzynka bezpieczników była również dostarczana z połączeniami "szybkiego odłączania". W przypadku połączeń, które nigdy lub rzadko były odłączane, takich jak podziały ścian wewnętrznych lub połączenia uziemiające, zastosowano zaciski pierścieniowe.

Podczas podłączania przełącznika ON/OFF do oświetlenia lub innego urządzenia, gorący przewód powinien zostać odcięty i podłączony do dwóch sąsiednich zacisków śrubowych (przełącznik łączy dwa zaciski w pozycji ON). Chociaż nie jest to w 100% konieczne, zaleca się podłączenie przewodu uziemiającego do zielonej śruby na przełączniku bez przerwy (zdjąć mały odcinek przewodu bez jego przecinania). Standardowy włącznik/wyłącznik zasilania 120V AC będzie działał dla obwodu 12V. Jednak ściemniacz 120 V AC nie będzie działał w obwodach 12 V, ponieważ rezystancja jest zbyt wysoka.

Przełącznik ściemniacza 12V (*próba na własne ryzyko*): Do ściemniania diod LED 12V użyto potencjometru 10k-ohm (rezystor zmienny) z pozycjami ON/OFF. ***Ta opcja NIE jest zalecana, chyba że znasz potencjometry i ich działanie.*** Standardowy potencjometr ma trzy zaciski (1, 2 i 3), podczas gdy potencjometr ON/OFF ma 5 zacisków (3 standardowe plus 2 z tyłu). Dwa tylne zaciski (4 i 5) działają jak standardowy wyłącznik ON/OFF (podłączony w pozycji ON i odłączony w pozycji OFF). 1. Podłącz jeden z tylnych zacisków (4) bezpośrednio do środkowego standardowego zacisku (2). 2. Podłącz jeden koniec przeciętego „gorącego” przewodu do drugiego tylnego zacisku (5), a 3. Podłącz drugi koniec przeciętego „gorącego” przewodu do standardowego zacisku (3), który mierzy ~10k omów [do zacisk środkowy (2)], gdy pokrętło znajduje się w pozycji OFF. 4. Przeciwległy zacisk (1) będzie mierzył ~0 omów w pozycji OFF i powinien być podłączony bezpośrednio do zacisku środkowego (2).

Przylutowałem złącza widełkowe "szybko rozłączalne" do zacisków dla "gorących" przewodów (3 i 5).

Po zamontowaniu całego okablowania można rozpocząć wykonywanie połączeń w centralnej skrzynce elektrycznej.

Krok 5: Połączenia przewodowe w centralnej skrzynce elektrycznej

***UWAGA UWAGA***

***WSZYSTKIE PRZEŁĄCZNIKI MUSZĄ BYĆ W POZYCJI OTWARTE/WYŁĄCZONE***

Zacznij od okablowania linii wychodzących z paneli słonecznych (panele słoneczne NIE są podłączone) do kontrolera ładowania, upewniając się, że zainstalowany jest wyłącznik awaryjny w linii dla dodatniego połączenia. Podłącz wszystkie przewody do kontrolera ładowania, ale NIE wykonuj jeszcze połączeń z akumulatorem lub panelami słonecznymi. Ponownie upewnij się, że wyłącznik awaryjny jest w pozycji otwartej/wyłączonej.

Podłącz przewody z baterii akumulatorów do falownika (dla 120 V AC) i wyłącznik awaryjny do głównej skrzynki bezpieczników (dla 12 V DC), ale NIE podłączaj przewodów do akumulatorów. Ponownie upewnij się, że wyłącznik awaryjny jest w pozycji otwartej/wyłączonej.

Podłącz wszystkie przewody uziemiające 12 V do tej samej szyny uziemiającej. Po podłączeniu wszystkich przewodów uziemiających, przewody dodatnie można teraz podłączyć do odpowiednich bezpieczników. Upewnij się, że podłączasz prawidłowe przewody, oznaczając je podczas instalacji lub śledząc je za pomocą urządzenia z tonerem.

Po wykonaniu wszystkich połączeń 12V rozpocznij podłączanie przewodów 120V. Ten proces jest znacznie prostszy, ponieważ falownik poradzi sobie z obciążeniem 120 V AC, a wszystkie gniazda mogą znajdować się w tym samym obwodzie. Najpierw podłącz wszystkie przewody uziemiające (zielone), następnie neutralne (białe), a następnie gorące (czarne). Kolejność podłączania nie jest szczególnie istotna, gdy na liniach nie ma zasilania, ale lepiej mieć w zwyczaju najpierw podłączyć przewody uziemiające.

Jeśli używasz więcej niż jednej baterii, możesz połączyć baterie razem w tym momencie (tworząc bank baterii), ale NIE podłączaj głównej baterii do żadnych innych komponentów (kontroler ładowania, falownik, obwody 12 V, itp.). Użyj dużego przewodu (ja używam 4-gauge), aby połączyć ze sobą baterie.

Krok 6: Zainstaluj i podłącz panele słoneczne

Zainstaluj panele słoneczne w wybranym miejscu. Zbudowałem ramę do mocowania paneli, zamiast montować je bezpośrednio na dachu. Rama zostanie następnie przymocowana do dachu za pomocą zamków i zatrzasków, co pozwoli na regulację kąta i ułożenia paneli podczas postoju, aby zmaksymalizować absorpcję promieniowania słonecznego. W przypadku zastosowania tej metody należy odpowiednio zabezpieczyć panele przed ponowną podróżą.

Przykryj panele słoneczne kocem (lub czymś innym), aby zapobiec uderzaniu światła w panele i wytwarzaniu energii elektrycznej.

Podłącz panele słoneczne równolegle do systemu 12V:1. Połącz ze sobą przewody uziemiające (-) dla każdego panelu.2. Połącz ze sobą przewody zacisku dodatniego (+) dla każdego panelu.3. Podłącz zaciski uziemienia (-) do odpowiedniego przewodu prowadzącego do kontrolera ładowania.4. Podłącz zaciski dodatnie (+) do odpowiedniego przewodu prowadzącego do kontrolera ładowania. **Ponownie upewnij się, że wyłącznik awaryjny znajduje się w pozycji OPEN/OFF przed wykonaniem tego połączenia.5. Zdejmij pokrywę/koc z paneli. W przypadku paneli Renogy używanych w tym samouczku, złącza MC4 są wstępnie zainstalowane, więc żaden przewód nie jest odsłonięty.

Krok 7: Wykonaj ostateczne połączenia i włącz system

Nadszedł czas na wykonanie ostatecznych połączeń i zasilenie systemu. Przed wykonaniem połączeń upewnij się, że wszystkie wyłączniki awaryjne znajdują się w pozycji OPEN/OFF.

Podłącz kontroler ładowania, falownik i przewody magistrali 12 V do banku akumulatorów. (Jeśli używasz więcej niż jednego akumulatora, wyznacz główny akumulator do podłączenia do innych komponentów. Nie podłączaj jednego akumulatora do kontrolera ładowania, a drugiego do falownika lub skrzynki bezpieczników)1. Podłącz przewód uziemiający (-) z kontrolera ładowania, falownika i szyny uziemiającej 12 V do zacisku uziemienia (-) głównego akumulatora.2. Podłącz przewód dodatni (+) z kontrolera ładowania, falownika i 12 V szyny/skrzynki bezpieczników do dodatniego (+) zacisku głównego akumulatora. Zamknij wyłącznik awaryjny między kontrolerem ładowania a baterią akumulatorów (jeśli jest zainstalowany).3. Zamknij wyłącznik awaryjny między panelami słonecznymi a kontrolerem ładowania.4. Zamknij wyłącznik awaryjny między baterią akumulatorów a magistralą 12V lub skrzynką bezpieczników.5. Przestaw (zamknij) przełącznik z tyłu falownika do pozycji ON.6. Przetestuj gniazda, przełączniki i inne urządzenia, aby upewnić się, że działają prawidłowo. **Jeśli coś nie działa prawidłowo, otwórz wszystkie wyłączniki awaryjne przed rozwiązywaniem problemów** Spróbuj odtworzyć linie lub sprawdź, czy nie ma przebić/przerwań w miejscach, w których przewody przyczepiają się do kołków. Upewnij się, że wszystkie połączenia są dobrze zamocowane i mają dobry kontakt.

Gratulacje!!

Masz teraz w pełni zainstalowany i działający system fotowoltaiczny do swojego kampera, furgonetki lub kampera!