Читать книгу Usa l'energia solare mobile - Stephan Wellnitz - Страница 12

Metodi per determinare le dimensioni di un sistema solare mobile

Compri da te invece di Fai da te: compralo da solo - acquista una centrale elettrica (Power Station) con 2000 Wh e una borsa solare. Hai fatto.

Metodo rapido: utilizza le "regole empiriche" per determinare le dimensioni del tuo sistema.

Metodo semplice: scegli un sistema pre-calcolato come quelli offerti nel trading online.

Metodo appropriato: misurare e fare un po' di calcoli e determinare manualmente le dimensioni individuali del sistema (consigliato).

Metodo intelligente: screma i "metodi rapidi" e il "metodo semplice" per avere un'idea di un sistema solare, quindi usa il "metodo basato sui bisogni" per calcolare il tuo sistema con le tue esigenze personali e opportunità di crescita.

Nota: se si utilizza il "metodo rapido" o il "metodo semplice", è comunque necessario calcolare manualmente le sezioni dei cavi corrette e le dimensioni dei fusibili per il proprio sistema, poiché queste dipendono anche dalle distanze tra i componenti.

Compri da te

Se acquisti una centrale elettrica già pronta, presta attenzione alla chimica delle batterie al litio. Esistono centrali elettriche basate su NMC che sono notevolmente più economiche, hanno circa 800 cicli e pesano circa 14 chilogrammi. Farai molta strada con quello. Circa tre anni con un ciclo di ricarica giornaliero.

Se desideri 2500 cicli, acquista una centrale elettrica basata su LiFePo4. Sono notevolmente più economici ma molto più pesanti per un periodo di utilizzo di circa 9 anni. Hai quindi solo bisogno di una custodia solare o di una borsa solare e il gioco è fatto.

Metodi veloci

Riempi il tetto del tuo veicolo o della tua cabina con il maggior numero possibile di panelli solari (gioca a Tetris, i modelli di cartone aiutano):

I veicoli hanno un'area del tetto utilizzabile limitata per i panelli solari. Costruisci il tuo sistema attorno a questi fattori limitanti.

Acquista uno o più regolatori di carica solare in grado di elaborare l'elettricità generata dai tuoi panelli solari:

Se hai uno spazio limitato sul tetto (100-250 watt solare) e non vuoi aggiungere più panelli in futuro, usa un regolatore di carica solare MPPT da 20 A.

• Per la maggior parte dei sistemi mobili (solare da 300-450 watt) utilizzare un regolatore di carica solare MPPT da 40 A.

• Per impianti di grandi dimensioni (450-700 watt solari) utilizzare un regolatore di carica solare MPPT da 60 A.

• Per sistemi molto grandi (700-950 watt solari), utilizzare un regolatore di carica solare MPPT da 80 A (i regolatori di carica da 80 a 100 ampere sono costosi, quindi di solito è più economico acquistare 2 regolatori di carica solare da 40 ampere).

Scegli sempre un regolatore di carica solare in grado di elaborare circa il 20% in più di corrente e tensione di quanto ti serva. Per sistemi molto grandi, considerare l'installazione di più circuiti con più controller. Questo ha una serie di vantaggi: in caso di un controller difettoso, altri sono ancora in funzione, diversi controller "piccoli" sono generalmente più economici di un controller "grande" e sono più facili da montare in spazi ristretti e il calore disperso può essere meglio trasportato via. Non è un problema collegare più controller in parallelo a un banco batterie.

Assicurarsi che il controller sia in grado di gestire il circuito aperto di volt dei panelli solari - utilizzare anche qui un buffer di circa il 20%. Un regolatore con una tensione di ingresso massima di 28 Volt deve essere utilizzato solo con panelli con Voc (totale) intorno a 23 Voc. Un regolatore con una tensione di ingresso massima di 50 Volt non dovrebbe dover gestire più di 40 Voc (totali).

Determinare la dimensione del banco batterie:

Per ogni pannello solare da 100 watt che hai sul tetto, dovresti avere circa 80-100 ampere ore di una batteria al piombo sigillata.

Se desideri utilizzare una batteria al litio, acquista la dimensione più grande che ti puoi permettere o che può essere installata in sicurezza nel veicolo. Per alcuni veicoli sono previste batterie “sottosella” che possono essere facilmente installate in luoghi altrimenti poco utilizzati.

Trova la "corrente di carica massima" del tuo banco di batterie in ampere e assicurati che sia almeno il 20% maggiore degli ampere totali prodotti dal tuo pannello solare. Ricorda che la corrente di carica è fornita anche dall'alternatore durante la guida e che i panelli solari forniscono energia anche durante la guida.

Puoi calcolarlo manualmente o leggere il manuale della batteria. La maggior parte dei manuali e delle schede tecniche delle batterie specifiche per l'energia solare indica quanta potenza del panello solare (in watt di picco) è possibile collegare in sicurezza a una batteria.

Se non è elencato, puoi chiamare il produttore e chiedere a loro. Assicurati di controllare questi numeri prima di acquistare il tuo banco di batterie.

Ogni batteria richiede una corrente di carica diversa. Se si desidera realizzare un sistema di grandi dimensioni e si richiede un'elevata corrente di carica, collegare in parallelo diverse batterie più piccole (in wattora) della stessa tensione. Ciò aumenta le correnti di carica più rispetto all'acquisto di una batteria più grande e più batterie possono essere sistemate più facilmente rispetto a una batteria grande.

Acquista l'inverter più grande che puoi permetterti e installa:

• Se desideri alimentare solo un laptop e una ventola, acquista un inverter da 750 watt

• La maggior parte delle persone può andare d'accordo con un inverter da 1500 watt

• Se si desidera azionare elettrodomestici, acquistare un inverter da 2000 watt

• Se si desidera utilizzare diversi dispositivi di grandi dimensioni, acquistare un inverter da 3000+ watt

Assicurarsi che si tratti di un inverter a onda sinusoidale e che l'inverter non fornisca solo corrente alternata simile a un'onda sinusoidale. Altrimenti laptop, macchine da caffè e altri elettrodomestici non funzioneranno o non funzioneranno per molto tempo.

Si noti che gli inverter sono specificati in volt ampere (VA), non in watt. Hai sempre bisogno di almeno il 20% in più di VA dall'inverter rispetto a quello che vuoi prendere dall'inverter in watt nella tua pianificazione. Molti produttori e rivenditori prendono il numero di watt più grande perché è più grande. Ma questo non servirà a nulla se la macchina del caffè rimane fredda perché l'inverter è stato calcolato troppo piccolo. Un inverter 3000 eroga 3000 VA ma solo circa 2400 watt.

Perché? Ti ricordi P = f x U * I dal primo capitolo. Nel “mondo a corrente alternata”, f non è più uguale a 1, ma f ha una funzione diversa. Di più il contenuto di f dipende anche dalle proprietà elettriche dei dispositivi che devono essere alimentati con corrente alternata. Un piano cottura a induzione ha proprietà elettriche diverse rispetto a un asciugacapelli di alta qualità, anche se entrambi dicono 1200 watt 230 volt.

Metodo super facile

Ti piacerebbe progettare il tuo impianto senza pensarci troppo?

Hai almeno 5 opzioni presentate tra cui scegliere:

• Il purista: per minivan o auto

• I 400 watt standard: per un furgone grande o un camper di medie dimensioni

• L'autosufficiente: per grandi camper o pullman

• Ultraleggero: per backpackers o ciclisti

• Piccolo budget: per iniziare con l’autosufficienza solare

Il purista

Questa configurazione funziona bene per te se prevedi di installarlo in un minivan / auto e vuoi tenere a mente il peso e pianificare il funzionamento di un piccolo laptop, caricatore USB, ventola, luci a LED e altri piccoli dispositivi.

Componenti consigliati:

• Batteria a ciclo profondo da 12 volt, 100-150 ampere ora (AGM o gel)

• Panelli solari di picco da 200 watt e un regolatore di carica MPPT da 20 amp

• Inverter da 750 VA

• Oppure una centrale elettrica (power station) con almeno 750 Wh e una presa da 230 volt.

Lo standard

Questa configurazione funziona bene per te se hai intenzione di installarlo in un grande furgone o camper di dimensioni "normali" e vuoi far funzionare luci, una TV, un frigorifero, un grande laptop e altro ogni giorno, quindi sono consigliati i seguenti componenti.

Componenti consigliati:

• Panelli solari da 400 watt e regolatore di carica MPPT da 40 A

• Banco batterie da 12 volt con 300 ampere ora (ricordate che questo banco batterie pesa circa 60 kg se volete utilizzare le classiche batterie al piombo)

• una singola batteria al litio da 100 a 200 ampere ora (questa batteria pesa solo da 12 a 25 chilogrammi con dimensioni notevolmente inferiori)

• Inverter da 1500 VA

Questo sistema è sicuramente sufficiente per la maggior parte degli utenti.

L'autosufficiente

Questa configurazione funziona bene per te se stai pianificando di utilizzare un grande camper o pullman e stai fornendo energia a dispositivi di grandi dimensioni come utensili elettrici e microonde o frigoriferi a compressore per un lungo periodo di tempo e il peso e l'aerodinamica del tuo veicolo non lo fanno svolgere un ruolo importante.

Componenti consigliati:

• Panelli solari da 800 a 1000 watt e un regolatore di carica solare MPPT da 100 ampere o 3 regolatori di carica solare MPPT da 40 ampere con tre circuiti separati.

• Batteria al piombo-acido da 12 volt, da 400 a 600 ampere/ora o batteria al litio da 300 ampere/ora (scegliere la batteria più grande che ti puoi permettere e che puoi portare in sicurezza nel tuo veicolo. Queste batterie sono pesanti e costose).

• Considerare la possibilità di collegare le batterie al litio in parallelo. Si prega di notare le specifiche del produttore, non tutte le batterie al litio sono adatte a questo.

• Inverter 3000 VA o superiore

L'ultra leggero

Questa configurazione funziona bene per te se stai pianificando viaggi con lo zaino e hai bisogno di viaggiare in auto, treni, biciclette e aerei, o stai usando un piccolo veicolo e non puoi usare un pesante banco di batterie, o non puoi montare permanentemente un pannello solare e vuoi ricaricare il tuo cellulare, laptop, fotocamera e altri elementi essenziali per il viaggio.

Componenti consigliati:

• Un panello solare pieghevole con una potenza da 20 a 45 watt e un'uscita per cavo USB o uno zaino con panello solare integrato - campo

• Banchi batterie USB (2-4) con funzione di ricarica rapida (ingresso 4 A)

• Alimentatore USB a ricarica rapida (per caricare i banchi di batterie quando non c'è luce solare)

Laptop/fotocamera/telefono che può essere caricato tramite USB. Se hai un laptop potente, usa un caricatore portatile esterno per laptop. Ci sono anche lampade alimentate tramite USB, ventilatori, scaldamani e altro ancora.

Usa il pannello solare USB pieghevole o l'adattatore AC-USB per caricare i banchi di batterie USB. L'intera configurazione si adatta facilmente a uno zaino e può essere utilizzata nei veicoli o quando si viaggia con lo zaino.

La versione economica

Questa configurazione funziona bene se hai pochi soldi sul sistema ma vuoi iniziare ora e sei pronto a rinunciare all'efficienza e alla durata:

Componenti consigliati:

• Acquista tutti i pannelli solari che puoi permetterti. Un pannello solare da 100 watt made in China è acquistabile online a 59 euro. Oppure acquisti panelli solari usati.

• Acquista un regolatore di carica solare PWM (modulazione di larghezza di impulso). Un regolatore di carica PWM da 30 A può essere acquistato online per 15 euro.

• Acquista batterie usate da 12 volt. Una ricerca in linea di "batterie usate" vicino a dove vivi ti aiuterà. Forse c'è un'officina per camper nelle vicinanze dove i conducenti di camper possono convertire il loro sistema in batterie al litio e puoi acquistare batterie a piombo a buon mercato.

• Acquista cavi di avviamento per l'auto in un negozio dell'usato o su un portale online per collegare tutto. Assicurati che i cavi di avviamento siano di 25 millimetri quadrati per essere al sicuro.

• Acquista online un inverter economico. Alcuni inverter da 750 VA possono essere acquistati per 40 euro.

Questo sistema funzionerà con limitazioni e solo per un po'. Ma è un inizio.

Metodo appropriato

Per prima cosa determini il fabbisogno giornaliero (quanta energia in wattora consumano i tuoi dispositivi in un giorno) elencando i dispositivi, aggiungendo la loro potenza di connessione (in watt) e stimando per quanto tempo sono in uso ogni giorno (in ore).

Quindi utilizzare il consumo energetico giornaliero stimato (Wh) per calcolare le dimensioni del banco batterie (ovvero l'accumulo di energia).

Usa la dimensione del banco batterie per calcolare quanti pannelli solari ti serviranno.

Utilizzare la dimensione del campo del pannello solare per calcolare la dimensione del regolatore di carica solare.

Nota lo spazio disponibile sul tetto (gioca a Tetris) e considera l'utilizzo di diversi controller MPPT.

Calcolo del carico

Scopri il wattaggio dei dispositivi che prevedi di utilizzare quotidianamente. Stimare la durata prevista dei dispositivi e calcolare la loro produzione in wattora:

• Watt x ore di consumo = numero di wattora

• Barra luminosa a LED da 60 watt che viene utilizzata 4 ore al giorno = 240 wattora

• Frigorifero da 70 watt acceso per 24 ore ma che consuma effettivamente elettricità per 4 ore (il compressore funziona a intermittenza) = 280 wattora

• Computer portatile da 60 watt utilizzato per 6 ore = 360 wattora

• Microonde da 1000 watt utilizzato per 15 minuti = 250 wattora

Ora prendi tutte le stime della wattora per i tuoi dispositivi e sommale. Per questo esempio aggiungeremo i numeri di wattora dall'elenco sopra:

Fabbisogno energetico totale per un giorno: 1130 wattora.

Pensa anche alla potenza in standby di un dispositivo: qui, ad esempio, 2 watt per un televisore o un'autoradio per 24 ore sono 2 W * 24 h = 48 Wh (336 Wh a settimana), a meno che non installi un interruttore.

Determinazione della dimensione della batteria

Ora che sai quanta energia ti serve ogni giorno, puoi calcolare le dimensioni del banco batterie.

Primo metti il tuo fabbisogno giornaliero di energia elettrica da 1130 wattora a 1200 wattora (per semplificare il calcolo).

Ora devi stimare quanta riserva di energia vuoi avere. L'inverno, le giornate di pioggia e i parcheggi ombreggiati riducono la potenza prodotta dai panelli solari. Il banco batterie dovrebbe essere abbastanza grande da colmare questi tempi.

Idealmente, si desidera un banco di batterie il più grande possibile. Ma poiché è un sistema mobile e il peso gioca un ruolo, consiglio 2 giorni di elettricità come backup. Se hai bisogno di un banco batterie per una capanna, una barca, un capanno da giardino o un'altra struttura fissa, sono sufficienti 2-5 giorni di alimentazione di emergenza.

Carico giornaliero del dispositivo di 1200 wattora x 2 (giorni di backup) = 2400 wattora di batteria richiesti

Si prega di notare quanto segue: Le batterie al piombo (il tipo più comune di batterie solari mobili) possono essere scaricate in sicurezza solo al 50% della loro capacità senza causare danni e riducendo notevolmente la loro durata. Una batteria al litio, di cui parleremo più avanti, non ha questo problema.

Quindi, se hai bisogno di una batteria in grado di fornire 2400 wattora di potenza, hai bisogno di:

• Una batteria al piombo da 4800 wattora

• Oppure una batteria al litio da 2400 wattora

Più avanti discuterò le differenze tra queste due batterie (tipi). Per ora, vuoi solo calcolare la dimensione del banco batterie.

Determinazione dei panelli solari

Poiché la maggior parte dei veicoli ha uno spazio limitato sul tetto, riempire il tetto con tutti i pannelli solari che puoi montare in sicurezza è di solito l'opzione migliore.

Ricorda, tuttavia, che se hai troppi pannelli solari, puoi caricare accidentalmente il tuo banco batterie troppo velocemente, il che ridurrà la durata del banco batterie.

Quindi, se stai riempiendo il tuo tetto di pannelli solari, assicurati di costruire un banco di batterie abbastanza grande da gestirlo. Questo vale principalmente per le batterie al piombo (che rispetto alla maggior parte delle batterie al litio hanno una corrente di carica massima inferiore e una caratteristica di carica diversa).

Anche le batterie al piombo devono essere completamente caricate dopo ogni utilizzo. A loro piace anche che si carichi completamente una volta al giorno. Per mantenere le tue batterie in salute, hai bisogno di un pannello solare abbastanza grande da caricare il tuo banco di batterie al piombo in un giorno (sei ore di sole).

Una batteria al litio non deve essere caricata ogni giorno dopo l'uso e deve essere caricata completamente solo ogni pochi mesi.

Stime del campo del panello solare (nessuna matematica richiesta):

Per una singola batteria piombo-acido da 1200 wattora (che è, ad esempio, una batteria sigillata AGM da 100 ampere ora, 12 volt con una corrente di carica massima di 35 ampere a 12 volt), utilizzare:

• Almeno 200 watt di panelli solari

• Un massimo di panelli solari da 400 watt

Per una singola batteria al litio da 1200 wattora (una batteria al litio ferro fosfato da 100 ampere ora, 12 volt con una corrente di carica massima di 100 ampere a 12 volt), utilizzare:

Non esiste una dimensione minima del sistema solare qui, poiché la chimica LiFePo4 della batteria può essere caricata anche con correnti molto piccole e non sempre deve essere caricata completamente immediatamente. Assicurati di caricarlo completamente almeno ogni pochi mesi.

È possibile utilizzare un massimo di panelli solari da 1200 watt.

I suggerimenti di cui sopra sono solo stime e raccomandazioni. Ogni banco di batterie ha una corrente di carica leggermente diversa. Controlla il manuale della batteria per vedere cosa consiglia il produttore.

La maggior parte dei produttori di batterie per applicazioni solari fornisce una raccomandazione per le dimensioni minime e massime del sistema solare.

Probabilmente hai già stabilito che le batterie al litio funzionano bene con quasi tutte le dimensioni del campo di panelli solari mobili.

Di solito è così, ma assicurati di controllare il manuale. La velocità di ricarica di una batteria al litio dipende dal design della batteria. La maggior parte di essi è in grado di gestire correnti di carica molto piccole e anche molto elevate, ma non sempre.

Se si collegano in parallelo più batterie al piombo di piccole dimensioni, la corrente di carica è generalmente molto più elevata rispetto a quando si utilizza una singola batteria al piombo di grandi dimensioni (a meno che la batteria di grandi dimensioni non sia progettata appositamente per un'elevata corrente di carica).

Qui, tuttavia, la chimica della tecnologia del piombo ha i suoi limiti tecnologici.

Di norma, i banchi batteria con più batterie collegate in parallelo possono essere caricati con correnti di carica più elevate, poiché le correnti sono distribuite sulle batterie.

Le stime di cui sopra ti danno un'idea generale delle dimensioni del tuo sistema solare.

In definitiva, il livello di carica della batteria individuale determina quanti panelli solari è possibile collegare ad essa.

Forse chiamerai il produttore della batteria e chiederai loro quanti panelli solari consigliano.

Questo non è il caso delle batterie al piombo a ciclo profondo. Di norma, hanno correnti di carica uniformi.

Tuttavia, le opzioni di ricarica per le batterie al piombo possono cambiare a seconda di quante ne usi.