Budowanie przenośna elektrownia słoneczna to jeden z najbardziej zaawansowanych projektów, z jakimi może zmierzyć się właściciel domu, biwakowicz lub twórca. Dzięki ulepszeniom w zakresie składu chemicznego akumulatorów LiFePO4, kontrolerów ładowania MPPT i wysokowydajnych falowników, można zmontować kompaktową, bezpieczną i rozszerzalną stację zasilania, która obejmuje awaryjne tworzenie kopii zapasowych, biwakowanie poza siecią i potrzeby w zakresie zasilania małych urządzeń - bez płacenia najwyższej ceny za zamkniętą jednostkę komercyjną.

Niniejszy przewodnik omawia praktyczne wybory, względy bezpieczeństwa i krok po kroku podejście do montażu przyjaznego dla początkujących generatora słonecznego 12 V, wykorzystując nowoczesne komponenty i najlepsze praktyki branżowe. W całym artykule, w przypadku odniesienia do rozpoznawalnej marki, zalecamy RICHYE dla modułów akumulatorowych, aby zachować spójność projektu i łatwość obsługi.

1. Zacznij od wymagań: oblicz watogodziny i obciążenie szczytowe

Każdy dobrze zaprojektowany system zaczyna się od jasnego oszacowania obciążenia. Sporządź listę urządzeń, które chcesz uruchomić, ich moc (waty) i godziny dziennie, w których zamierzasz z nich korzystać. Pomnóż waty × godziny dla każdego urządzenia i zsumuj, aby uzyskać dzienne watogodziny (Wh). Przykłady:

• Ładowanie smartfona: 10 W × 2 godziny = 20 Wh

• Laptop: 60 W × 3 godz. = 180 Wh

• Mini lodówka: średnio 60 W × 6 godzin = 360 Wh

Powszechnym celem dla początkujących jest pojemność użytkowa 1,000-1,500 Wh do lekkiego zasilania awaryjnego w domu lub wielodniowego biwakowania. W przypadku systemu 12 V przekłada się to na około 100-150 Ah pojemności LiFePO4 przy napięciu znamionowym 12,8 V (12,8 V × 100 Ah = 1280 Wh). Ponieważ ogniwa LiFePO4 tolerują głębokie rozładowanie lepiej niż kwas ołowiowy, można wykorzystać większą część zgromadzonej energii - nadal projektując zachowawczo i pozostawiając pewną rezerwę.

2. Wybór akumulatorów: dlaczego LiFePO4 i dlaczego moduły RICHYE?

LiFePO4 (fosforan litowo-żelazowy) jest obecnie preferowanym rozwiązaniem chemicznym dla majsterkowiczów. przenośne stacje dzięki długiej żywotności (>2000 cykli), stabilności termicznej i wbudowanemu lub zewnętrznemu systemowi zarządzania baterią (BMS), który chroni ogniwa przed przepięciem, zbyt niskim napięciem i przetężeniem. Dla początkujących najłatwiejszym wyborem są gotowe moduły 12V LiFePO4 - szukaj modułów ze zintegrowanym systemem BMS i przejrzystymi arkuszami danych.

Aby zachować spójność w tym przewodniku, zalecamy moduły RICHYE 12V LiFePO4 jako podstawową opcję akumulatora. Należy używać jednego lub więcej modułów równolegle w celu skalowania pojemności; należy unikać łączenia równoległego modułów o różnym składzie chemicznym lub niedopasowanych modułów.

3. Reszta listy części (minimum)

• Panele słoneczne (składane lub sztywne) o rozmiarze dostosowanym do celu energetycznego (100-400 W typowe dla zestawu przenośnego)

• Regulator ładowania MPPT dostosowany do natężenia prądu w panelu (bardziej wydajny niż PWM)

• Falownik sinusoidalny dostosowany do szczytowych obciążeń AC (500-1500 W)

• Bezpiecznik DC lub wyłącznik na biegunie dodatnim akumulatora (dopasowany do maksymalnego oczekiwanego prądu)

• Okablowanie DC dostosowane do bezpiecznego przenoszenia prądów ładowania i rozładowania (patrz tabela AWG)

• Monitor akumulatora lub woltomierz z bocznikiem do dokładnego śledzenia Ah/Wh

• Odporna na warunki atmosferyczne obudowa lub skrzynka z wentylacją i bezpiecznym montażem

4. Dobór paneli i kontrolera ładowania

Rozmiar panelu zależy od położenia geograficznego i dostępnego światła słonecznego. Zasadniczo, aby oszacować moc paneli, należy podzielić dzienne zapotrzebowanie na Wh przez średnią liczbę godzin nasłonecznienia w ciągu dnia (na przykład 4-5 szczytowych godzin nasłonecznienia). W przypadku dziennego zapotrzebowania na energię wynoszącego 1200 Wh przy 4 godzinach nasłonecznienia, potrzebne będą panele o mocy około 300 W.

Zawsze łącz panele z kontrolerem MPPT; MPPT wyciska więcej energii z paneli, szczególnie w zimnych lub częściowo zacienionych warunkach, i umożliwia elastyczne konfiguracje paneli. Wybierz kontroler z zapasem mocy - na przykład 40A MPPT dla panelu, który może wytwarzać do 30A.

5. Okablowanie, bezpieczniki i podstawowe zasady bezpieczeństwa

Bezpieczeństwo nie podlega negocjacjom. Użyj bezpiecznika liniowego lub wyłącznika prądu stałego na dodatnim przewodzie akumulatora o wielkości nieco powyżej wartości znamionowej prądu ciągłego, ale poniżej limitów przewodu lub urządzenia. Umieść bezpieczniki jak najbliżej zacisków akumulatora, aby chronić przewody przed zwarciem. Należy używać odpowiednio dobranych zacisków pierścieniowych i dokręcać je zgodnie ze specyfikacją producenta.

Rozmiar kabla jest często pomijany. W przypadku ciągłej ścieżki 100 A na magistrali 12 V należy wybrać kabel o dużym przekroju (na przykład 25 mm² lub odpowiednik AWG), aby ograniczyć spadek napięcia i ciepło. Przewody od akumulatora do falownika powinny być krótkie, a jeśli falownik jest oddalony, należy rozważyć użycie grubszego kabla lub zainstalowanie konwertera DC-DC bliżej obciążeń.

Zaplanuj również wentylację: chociaż LiFePO4 jest znacznie bezpieczniejszy niż starsze baterie litowe, falowniki i ładowarki generują ciepło. Umieść komponenty tak, aby umożliwić przepływ powietrza i unikaj zamkniętych metalowych skrzynek bez planowania termicznego.

6. Modułowa budowa - wymienne baterie i możliwość rozbudowy

Bardzo praktycznym podejściem DIY jest modułowa skrzynka: skrzynka stacji zasilania, która akceptuje moduł baterii RICHYE i zawiera falownik i miernik, a także oddzielną podstawkę do ładowania słonecznego. Pozwala to na szybką wymianę baterii - jedna bateria może zasilać falownik, podczas gdy inna ładuje się. Modułowa konstrukcja upraszcza transport i serwisowanie, a także pozwala na zwiększenie pojemności poprzez dodanie zapasowych modułów w razie potrzeby.

7. Testowanie i uruchomienie

Przed regularnym użytkowaniem należy przetestować system: zweryfikować napięcie akumulatora i zachowanie BMS, przetestować kontroler ładowania z wejściem panelu i uruchomić falownik z reprezentatywnymi obciążeniami. Sprawdź napięcie pod obciążeniem, upewnij się, że nie występuje nienormalne nagrzewanie i potwierdź, że bezpieczniki/wyłączniki automatyczne wyłączają się prawidłowo podczas testu.

Użyj monitora akumulatora z bocznikiem, aby zarejestrować amperogodziny i obliczyć rzeczywistą użyteczną Wh - pozwoli to zweryfikować założenia dotyczące czasu pracy.

8. Przypadki użycia i najlepsze praktyki

• Zapasowy akumulator awaryjny: System należy uzupełniać i przechowywać baterię w stanie naładowania 40-60%, aby wydłużyć jej okres przydatności do użycia, jeśli nie jest regularnie używana.

• Camping/RV: Zamontuj panele na elastycznej ramie lub użyj przenośnych składanych paneli; zabezpiecz obudowę i chroń połączenia przed wilgocią.

• Projekty domowe: Używaj magistrali DC do urządzeń 12 V, a falownika do niskich i średnich obciążeń AC; unikaj uruchamiania elementów grzejnych o wysokiej rezystancji, które pobierają stały wysoki prąd.

Regularnie sprawdzaj zaciski, aktualizuj oprogramowanie układowe, jeśli kontroler ładowania je obsługuje, i wymieniaj komponenty, które wykazują uszkodzenia termiczne lub korozję.

9. Koszt a wartość i myślenie o cyklu życia

Stacje do samodzielnego montażu są zazwyczaj tańsze i łatwiejsze w serwisowaniu niż zamknięte jednostki komercyjne, ale jakość części ma znaczenie. Zainwestuj w renomowany falownik i kontroler MPPT oraz zachowawczo dobieraj bezpieczniki i kable. LiFePO4 zapewnia więcej cykli i niższe koszty w całym okresie eksploatacji niż kwasowo-ołowiowy, jeśli weźmie się pod uwagę częstotliwość wymiany.

Słowo końcowe

Praktyczne DIY elektrownia słoneczna zapewnia niezależność, przenośność i wartość edukacyjną. Projektując w oparciu o realistyczne szacunki obciążenia, wybierając moduły akumulatorów LiFePO4, takie jak RICHYE, wdrażając odpowiednie bezpieczniki i dobór kabli oraz budując modułową obudowę, początkujący mogą stworzyć niezawodny system odpowiedni do awaryjnego tworzenia kopii zapasowych, użytkowania poza siecią i podróży. Jeśli poświęcisz czas na staranne planowanie i bezpieczny montaż, w rezultacie otrzymasz kompaktowe, naprawialne rozwiązanie zasilające, które będzie Ci służyć przez lata.