Fotowoltaika - energia elektryczna ze słońca
Uwalnianie się od kosztów energii elektrycznej rozpoczęliśmy jeszcze zanim wyprowadziliśmy się "do lasu". Kupiłem używany, 100W panel monokrystaliczny, kontroler ładowania i akumulator. Zestaw podłączyłem i testowałem w mieście, na słonecznym balkonie.
Dzięki niewielkiej inwestycji niezależnie zasilana mogła być LED’owa instalacja oświetleniowa w mieszkaniu, w którym wówczas mieszkaliśmy. Światłem sterowały czujki ruchu. Pisałem o tym w tym artykule.
Obecnie siedlisko nie jest podłączone do krajowej sieci energetycznej. Ta ''off-gridowa'' instalacja komplikuje się, stale zmienia, dopasowuje, rozwija i ewoluuje. Nic dziwnego. W końcu kabelki, wtyki i przełączniki, to jedna z moich pasji. Ukończenie elektronicznej zawodówki i technikum, dało mi solidne podstawy do takiej zabawy. Pracowałem kiedyś jako automatyk/informatyk. Ciekawie jest pracować w zawodzie i z pasja wykorzystywać wiedzę zdobytą w latach szkolnych. Nawet nie żałuję już, że nie poszedłem na wymarzonego wówczas stolarza. To nie pierwsze i nie ostatnie doświadczenie utwierdzające mnie w przekonaniu, że wszystko się dzieje z jakiegoś powodu. Każde zdarzenie w naszym życiu do czegoś nas prowadzi. Wiedzę z zakresu pracy z drewnem zdobywam budując różne konstrukcie, w Kalpapadzie i poza nią oraz na różnych kursach.
Według zasady dzielenia się nadmiarem, prostym językiem postaram się napisać, z czego składa się instalacja fotowoltaiczna Kalpapādy i jakie urządzenia zasila. Mam nadzieję, że zasieję nim niejedno ziarno pasji, która nie dość, ze pomoże planecie, to jeszcze pozbawi Cię obowiązku płacenia rachunku za prąd. Tak. Możesz być kolejną osobą dążącą do niezależności energetycznej.
Chcesz być bardziej świadomy? Zapewniam, ze posiadanie ograniczonej ilości prądu w gniazdku znacznie podnosi poziom świadomości o ilości energii jaką pożerają otaczające nas urządzenia.
Ale jak to wszystko złożyć??
Każda instalacja to przynajmniej trzy główne elementy. Panel produkujący energię, kontroler/regulator ładowania, sterujący procesem ładowania i rozładowania, oraz akumulator, magazynujący energię.
Początkowo, kiedy miałem tylko jeden akumulator. Stary samochodowy "kwasiak". Osiem godzin pełnego słońca potrafiło całkowicie go naładować. Kiedy nadal świeci słońce a akumulator jest pełen, kontroler ładowania zapewnia jego ochronę przed przeładowaniem. Natomiast kiedy jest noc, lub kilka pochmurnych dni, kiedy korzystamy z dobrodziejstwa darmowej energii, kontroler pilnuje, abyśmy nie uszkodzili akumulatora nadmiernie go rozładowując. Cały czas sprawdza napięcie na akumulatorze i gdy spadnie ono poniżej 10,9V odłącza możliwość korzystania z prądu do czasu, kiedy napięcie wzrośnie powyżej 12,4V. Te wartości mogą się różnić w zależności od modelu kontrolera.
Często instalacja zawiera czwarty element, którym jest przetwornica. Przetwarza ona niskie napięcie akumulatora o wartości 12V na wysokie napięcie sieciowe 230V~. Moja przetwornica to VOLT IPS-2000. Niechj Cię nie zwiodą cyferki. Ten model zapewnie 1300W mocy ciągłej a 2000W to dopuszczalna moc chwilowa (do 30 sekund).
Przyda się kilka liczb i danych technicznych:
Monokrystaliczny panel słoneczny o mocy 100W i napięciu 12V, poprzez 10A kontroler ładowania, ładuje akumulator żelowy o pojemności 50Ah. Korzystam wyłącznie z oświetlenia LED, a dzięki zastosowaniu gniazd zapalniczek samochodowych i zmianie wszystkich możliwych ładowarek z sieciowych na samochodowe, przetwornicy używam sporadycznie. Potrzebuję jej tylko, aby naładować elektronarzędzia akumulatorowe, golarkę i laptop. Reszta urządzeń to tablet, telefony i ładowarka akumulatorków stosowanych w latarkach i aparacie fotograficznym. Te urządzenia nie są już takie prądożerne, więc mogę ich używać prawie bez ograniczeń. Należy jednak wziąć pod uwagę kilka podstawowych zasad i wyrobić kilka prostych nawyków.
Pierwszym nawykiem jest obserwacja. Tak jak w permakulturze :) To nie przypadek. Uważność pozwoli nauczyć się co w instalacji piszczy i uniknąć kosztownych wydatków. Co obserwować? Przede wszystkim napięcie na akumulatorze. Podawane jest w woltach. Jednostka [V]. Kolejną ważną wartością są prądy. Podawane w amperach [A]. Można zacząć od prądów ładowania i rozładowywania akumulatora.
Polecam zakup kontrolera z opcją wyświetlania aktualnych tych wartości. Kilka dni uważnej obserwacji i szybko załapiesz transakcje energetyczne zachodzące w instalacji.
Trochę matematyki też się przydaje. Prąd mierzy się w amperach. Przy pełnym słońcu panel potrafi generować, powiedzmy 7A. Jeśli Będzie tak działał przez 7 godzin, załaduje do akumulatora 7A x 7h = 49Ah (amperogodzin). Czyli teoretycznie naładuje nasz całkowicie rozładowany akumulator o pojemności 50Ah. Do pełna! Idąc tym prostym tropem, teoretycznie po zmroku będziemy mogli podłączyć do niego laptop, który pobiera 2A na 25h!
W praktyce jednak ładuje też telefon, używam światła, pompki do wody itp., więc przy laptopie tyle pewnie bym nie posiedział. Jego zużycie energii tez jest zależne od tego jakie operacje się wykonuje, czy ma się napęd, dyski HDD czy SDD itp. Tu dochodzi sporo zmiennych więc nie będę się rozpisywał i mieszał. Na pewno po słonecznym dniu latem, akumulator jest generalnie naładowany. Nasz 100W panel i 50Ah akku, to jednak zbyt mało, aby sprostać wymaganiom energetycznym Chatki Leśnej od jesieni do późnej wiosny. Szczególnie gdy chce się przysiąść do bloga. Długie wieczory to więcej sztucznego oświetlenia. Wtedy tez używa się więcej latarek i tableta. Latem wszystko jest takie żywe tutaj. Komputer wtedy był ostatnią rzeczą, z którą chciałem obcować. Tłumaczyłem sobie ten fakt tym, że kiedy byłem jeszcze mocno wplątany w system, pracowałem jako informatyk, automatyk, fotograf/grafik, manager i wyrobiłem swój limit siedzenia przed ekranami. Potrzebowałem detoxu.
Jest grudzień, i po kilku pochmurnych dniach, kiedy nie prognozują rychłego nadejścia słonecznych dwóch dni, spędzamy wieczory przy świeczkach. Takie momenty pozwoliły mi wyrobić sobie kilka prostych, ale ważnych nawyków. I tak, kiedy nie ładuję już żadnego urządzenia, wyjmuję ładowarkę z gniazdka. Proste! Nie porzucam też włączonych urządzeń typu tablet/laptop. Jeśli mam coś do zrobienia, skupiam się na tej pracy i wyłączam lub „usypiam” urządzenie. To samo tyczy się światła, chociaż czujki ruchu mocno ułatwiają tu sprawę. Fajnym nawykiem jest też uruchomienie na telefonie trybu offline i codzienna czasowa aktywacja trybu normalnego. Jest to pewna oszczędność energii. Poza tym, codziennie rano możemy zdecydować od której godziny mamy ochotę na połączenie się z siecią i na ile godzin. O ustawionej godzinie, telefon sam włącza tryb offline, czyli dezaktywuje wysyłanie i odbieranie fal. Wychodzi to na zdrowie wszystkim domownikom, a i rychły telefon nie przerwie słodkich snów.
Dobór idealnego miejsca na usytuowanie panela ułatwi użycie aplikacji pod nazwa Sun Surveyor Lite lub Sun Board. Ważne, aby cała powierzchnia była równomiernie nasłoneczniona przez jak najdłuższą cześć dnia. Równie ważny jest kąt padania promieni słonecznych na panel. Najefektywniej, kiedy padają pod kątem prostym. Wyspecjalizowane systemy śledzą ruch słońca i dbają, aby panele podążały za nim cały dzień. Ja dwa razy do roku zmieniałem kąt nachylenia.
Na zimę panel wieszałem prawie pionowo, wysoko na drzewie. Dzięki temu śnieg go nie zakrywał. Latem leżał prawie płasko na dachu prysznica solarnego, gdzie łatwo mogłem obmyć go z kurzu i pyłu.
W sezonie zamierzam pomalować i wbetonować w ziemie stalowy słup, który wykonał i podarował nam Krystian z Jarosławia. Da nam on możliwość bezpiecznej, wygodnej i płynnej regulacji w dwóch płaszczyznach. Też będziemy mogli śledzić słonce. Dzięki Krystian!
podstaw warto jeszcze wiedzieć, że fotowoltaika jest oparta o prądy stałe. Oznacza to, że trzeba pamiętać o poprawnej polaryzacji. Trzeba wiedzieć który kabel to plus a który to minus i odpowiednio podłączać każde urządzenie. Niektóre urządzenia mają wbudowane zabezpieczenia przed odwrotną polaryzacją ale zawsze warto kilka razy sprawdzić zanim się coś podłączy.
Warto tez pamiętać, że kiedy przez dłuższy czas utrzymujemy akumulatory w stanie rozładowania zmniejszamy ich żywotność. Najlepiej się czują naładowane, chociaż w połowie.
Projektując instalację pod uwagę należy również wziąć przekroje przewodów, które muszą być dobrane odpowiednio do obciążenia. Tutaj znowu z pomocą przyjdzie aplikacja „LED wire calc” lub kalkulator obliczania przekroju przewodów online.
Każdemu poważnie myślącemu o rozpoczęciu przygody z fotowoltaiką, proponuje wykonanie audytu energetycznego. Czyli spisanie wszystkich używanych urządzeń elektrycznych, ich mocy i rozpoczęcie pomiaru zużycia przez nie energii. Można do tego celu użyć amperomierza, ale wygodniej jest korzystać z miernika zużycia energii elektrycznej i notować zarejestrowane wartości. Tutaj jednostką mocy jest Wat, a obliczenie mocy i pojemności zestawu fotowoltaicznego wygląda analogicznie jak z amperami. Jeśli coś pobiera 70W przez 3h to pobierze 210Wh. Aby zamienić to na objaśnione wcześniej Ah należy podzielić 210Wh przez napięcie, w naszym przypadku 12V. Okazuje się, że 17,5Ah pochłonie urządzenie o mocy 70W przez 3 godziny pracy. To proste.
Jeśli spodobał się Tobie ten artykuł lub jego treść okazała się pomocna, rozważ proszę wsparcie rozwoju siedliska dzięki czemu zrealizujemy kolejne projekty, a ich opisy z fotorelacjami wylądują na łamach tego bloga. Uruchomiliśmy publiczną zbiórkę pieniędzy pod adresem: https://zrzutka.pl/8tryr6
Do miłego!
