Componenti chiave di un sistema di energia solare off-grid

Le giornate di sole fanno bene più della semplice abbronzatura: utilizzando l'energia solare, puoi ridurre la bolletta dell'elettricità e darti la flessibilità di rimanere connesso anche quando sei fuori dalla rete.

Nonostante quanto possa sembrare intimidatoria l'energia solare, con alcune conoscenze di base su cosa fanno i diversi componenti e su come impostare in sicurezza un sistema, uscire dalla rete può essere un gioco da ragazzi!

La sicurezza prima

Quando si costruisce un pannello solare, si lavorerà con tensioni molto elevate ed è essenziale seguire le linee guida di sicurezza adeguate. Ecco quattro regole di sicurezza fondamentali a cui attenersi:

1. Usa sempre un filo più spesso di quanto pensi di aver bisogno.
2. Collegare sempre i fusibili al circuito, in particolare tra i pannelli e il banco batterie.
3. Usa sempre un regolatore di carica in grado di gestire l'enorme potenza emessa dai tuoi pannelli solari.
4. Assumi sempre un professionista se ti senti a disagio a lavorare con tensioni elevate.

L'essenziale

I componenti di un sistema elettrico off-grid possono essere suddivisi in quattro categorie: sorgenti, accumulo, connessioni e carichi.

Fonti: Queste sono la fonte dell'elettricità, nel nostro caso i pannelli solari stessi.

Conservazione: Questi componenti immagazzinano l'elettricità, per un uso successivo. I sistemi solari utilizzano un gruppo di batterie a ciclo profondo collegate in serie, note come banco di batterie.

Connessioni: Questi sono costituiti dai pezzi che legano insieme il sistema, come cavi, regolatori di carica e fusibili. Dal punto di vista della sicurezza, i collegamenti sono l'area con maggiori probabilità di causare problemi lungo la strada, a meno che non vengano messe in atto le dovute precauzioni.

Carichi: Questi sono l'obiettivo finale; qualsiasi apparecchiatura che utilizza l'elettricità è un carico. Ciò include inverter di potenza per i nostri apparecchi da 120 V, nonché qualsiasi apparecchio da 12 V che potremmo utilizzare.

Generare energia con i pannelli solari

I pannelli solari funzionano convertendo l'energia del sole in elettricità CC (corrente continua) utilizzabile. Questa CC viene quindi immagazzinata nelle batterie e utilizzata per alimentare i nostri dispositivi.

Quando i raggi del sole incontrano gli elementi fotovoltaici dei pannelli solari, l'energia viene trasferita agli elettroni all'interno. Questi elettroni eccitati poi sfrecciano intorno al circuito del pannello solare, dai terminali negativi a quelli positivi, caricando le nostre batterie e mantenendo le luci accese.

I pannelli solari sono generalmente di due tipi, in base alla composizione molecolare dei loro elementi fotovoltaici: monocristallino nero e policristallino blu.

A grandi linee, i pannelli Mono sono più efficienti e più costosi. I pannelli Poly possono essere una buona scelta di budget; tuttavia, è possibile che siano necessari più pannelli Poly per ottenere la stessa potenza generata da un numero inferiore di pannelli Mono. Se stai lavorando con uno spazio limitato, come sopra un camper, i pannelli Mono sono la soluzione.

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Conservare l'energia con un banco di batterie

Ci sono molti, molti diversi tipi di batterie là fuori; così tanti che scegliere quelli perfetti per il tuo banco batterie può essere un po' scoraggiante. Per semplificare un po' le cose, tieni a mente queste due regole quando scegli le batterie:

1. Utilizzare sempre batterie a ciclo profondo: sono progettate per scaricarsi costantemente e mantenere la propria potenza. L'uso di batterie a ciclo poco profondo, come le batterie per auto, ridurrà la durata della batteria.
2. Le batterie a ciclo profondo possono generalmente essere scaricate solo a metà della loro piena capacità prima di dover essere ricaricate. Quando consideri le esigenze della batteria, osserva il consumo energetico giornaliero e moltiplicalo per due.

Al di fuori di queste due regole d'oro, la scelta di quali batterie utilizzare si riduce al budget più che altro. In particolare, se preferisci pagare di più in anticipo per un banco di batterie al litio più efficiente e più duraturo, o iniziare a lavorare con meno soldi con un banco di batterie al piombo.

Fare collegamenti

Prima di mettere insieme uno qualsiasi dei pezzi, dobbiamo conoscere lo spessore corretto del filo, l'amperaggio dei fusibili e la potenza massima del nostro controller di carica. Non faresti una parata su un nuovo ponte senza capire quanto peso può contenere; stesso concetto qui.

Lo spessore sicuro del filo si riduce alla quantità di corrente che scorrerà attraverso di esso in un dato momento, nonché alla lunghezza effettiva del filo necessaria. Troppo sottile e il filo potrebbe fondersi, provocando un incendio elettrico.

Per calcolare lo spessore corretto, o calibro, del filo da utilizzare, utilizzare di default un calcolatore del calibro del filo, quindi aumentare il calibro di uno o due. Nota che i calibri dei cavi sono indietro: i calibri più grandi usano numeri più piccoli e viceversa. Quindi, se calcoli che un calibro sicuro sia 10, usa un filo di calibro 8.

Calcolare l'amperaggio sicuro del fusibile è molto più semplice che calcolare la sezione del cavo sicuro. Basta dividere la potenza massima (P) in watt del circuito per la tensione (V) che lo attraversa per ottenere la corrente (I) in ampere. Questa è un'equazione di base in fisica, nota come legge di Ohm:

I controller di carica regolano la velocità di carica che arriva nel tuo banco batterie dai pannelli solari per garantire un funzionamento sicuro. Queste unità avranno l'ingresso di potenza massima elencato su di esse. Se si utilizza un pannello solare da 400 W, è necessaria una potenza minima di 400 W per il controller di carica.

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Alimentare i tuoi dispositivi

I pannelli solari generano elettricità sotto forma di 12V DC. Mentre 12V va bene per alimentare le luci, caricare i nostri telefoni o far funzionare le ventole, questo solleva un problema: la maggior parte di tutto ciò che usiamo nelle nostre case è alimentato da 120V AC (corrente alternata). Nota: questa tensione di rete è diversa in alcuni paesi, quindi ricontrolla.

Per risolvere questo problema, utilizziamo un inverter. Gli inverter funzionano convertendo i 12 V CC in 120 V CA e sono disponibili in due varietà, onda sinusoidale pura o onda sinusoidale modificata. In quasi tutti i casi, il seno puro è la strada da percorrere, soprattutto se si utilizzano apparecchiature elettriche delicate come computer o console di gioco.

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Costruire un sistema di energia solare

Sorgenti, stoccaggio, connessioni e carichi: questi sono i pezzi che formano un sistema solare off-grid. Esercitando la dovuta cautela e facendo alcuni semplici calcoli, puoi costruire in sicurezza un affidabile fonte di elettricità per ridurre la bolletta elettrica e tenerti connesso, non importa dove ti trovi sono.

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