Story about DIY solar energy system on a backyard.

DIY Backyard Revolution Sonnensystem Bewertung

Die ersten Experimente wurden vor drei Jahren durchgeführt, aber dann musste wegen des Umzugs alles gekürzt und ausverkauft werden.

jedoch, Es wurde beschlossen, am neuen Standort von vorne zu beginnen, unter Berücksichtigung der gewonnenen Praxis.

Wofür ist das?

I am sure that the question “why” will be the first in the comments, also werde ich es sofort beantworten.

Aus wirtschaftlicher Sicht, Ein Solarpanel im Hinterhof ist rentabel.

Obwohl, im Idealfall, Sie brauchen das Dach Ihres eigenen Hauses.

Aus technischer und technischer Sicht ist es jedoch sehr interessant, neue und moderne Technologien zu studieren.

Ebenfalls, Wir sollten nicht vergessen, dass moderne Wohnungen immer mehr Energie verbrauchen, especially given the growing popularity of various “smart” devices, ständig verbundene Router, intelligente Glühbirnen, intelligente Steckdosen, intelligente Töpfe und Pfannen, und mehr.

Diese Kosten mit Solarenergie zu kompensieren ist, allgemein gesagt, nicht so schlecht und sehr umweltfreundlich. Gut, und schlussendlich, to look at the electric meter and see on the screen “current consumption -100W” just nice.

 

Was ist Backyard Revolution??

Backyard Revolution ist das neue Solar-DIY-Projekt. Die vertikal gestapelt, Die dreidimensionale Solaranlage ist wirklich innovativ für die Solarindustrie (kein Wortspiel beabsichtigt). Das Design selbst basiert auf einer Studie, die erstmals vom Massachusetts Institute of Technology in veröffentlicht wurde 2012.

Es ist eine bekannte Tatsache, dass die herkömmlichen Solarmodule verschwendet werden 85% zu 95% von der Energie, die sie von der Sonne erhalten. Das ist, bis jetzt.

Durch Stapeln von Backyard Revolution-Solarmodulen übereinander in einem alternativen Zick-Zack-Muster, Wir können die elektrische Leistung des Solarmoduls stark steigern.

MIT sagte dies selbst in ihren Erkenntnissen, and we have been able to PROVE it by building these “do-it-yourself solar generators” over and over again for ourselves and our friends.

Und nun, Mit Backyard Revolution sind wir bereit, anderen beizubringen, wie man es selbst mit üblichen Haushaltswerkzeugen baut, ein paar Dollar an Materialien, und nur ein paar Stunden Zeit.

Allgemeine Information

Wie du weißt, Es gibt zwei Grundprinzipien für Solarkraftwerke zu Hause.

  1. Energiespeicherung in Batterien
  2. Energie in das Stromnetz einspeisen

Der erste Weg impliziert eine Situation, in der eine wirklich autonome Stromversorgung erforderlich ist, d.h.. entweder überhaupt kein Strom oder es wird unregelmäßig geliefert. In diesem Fall, Die Energie von Sonnenkollektoren wird zunächst in Batterien gespeichert, and then “normal” voltage is created through an inverter.

Der Vorteil von Batterien besteht darin, dass das System ohne externe Stromversorgung betrieben werden kann. Ach, Es gibt viel mehr Nachteile als Pluspunkte.

  • Batterien sind teuer und ihre Lebensdauer ist auf begrenzt 2-3 Jahre für Bleibatterien
  • We need to think about how to switch consumers between the “main” and “solar” network
  • Der Akku kann tief entladen oder aufgeladen werden, beide sind schlecht für sie

Wenn der Akku voll aufgeladen ist, Die Paneele werden verschwendet und Energie wird verschwendet. Außerdem müssen Sie darüber nachdenken, die Batteriezellen auszugleichen, wenn es mehr als eine gibt, und so weiter. jedoch, In den letzten Jahren wurden einige Fortschritte erzielt, bestimmtes, with the Tesla Powerwall – everything works “out of the box”, mit Lithiumbatterien und 10 Jahren Garantie, aber zu einem Preis von $ 6500, Die Rückzahlung von so etwas ist fraglich.

Der zweite Weg, und es ist auch am effektivsten, ist es, Strom direkt von Sonnenkollektoren in das Stromnetz zu geben.

In diesem Fall, Die Paneele sind mit einem speziellen Wechselrichter verbunden, Dies wandelt nicht nur den Gleichstrom von den Panels in Wechselstrom um, synchronisiert aber auch die Phase mit dem Stromnetz.

The electricity that is “plugged in” is consumed inside the apartment/house and the excess is fed into the city grid, So extrahieren wir nicht nur Strom für uns, sondern auch unseren Nachbarn / Städten helfen, die allgemeine Stromversorgung zu entlasten. In the case of modern legislation and an electricity meter that can count “import” and “export”, Wir können sogar etwas Geld bekommen, aber es funktioniert noch nicht überall.

Minus the inverter has only one – in case of a power failure, Der Wechselrichter wird abgeschaltet, also auch bei einem ganzen solarpaneldach von 3-4KW, Sie können ohne Strom sein, wenn es plötzlich verloren geht.

Aber in meinem Fall, Die Abschaltungen sind so selten, dass sie vernachlässigt werden können, in Extremfällen, Jetzt eine riesige Auswahl an ziemlich effizienten DC-DC-Wandlern, die mit Laptops betrieben werden können, Smartphone und LED-Leuchten, Also, wenn Sie wollen, kann es getan werden.

So, Die allgemeine Vorstellung davon, was zu tun ist, ist klar, Lass uns anfangen.

Die erste relevante Frage ist die Auswahl der Panels. We read experts’ opinions that solar panels differ in efficiency, und wir sollten die effektivsten nehmen.

Es ist schwierig, damit zu streiten, aber wie die Suche zeigte, ist der Unterschied 2-3%.

  Machen Modell Leistung Effizienz
1 Sonnenkraft Maxeon 3 400 W. 22.6 %
2 LG Neon R. 375 W. 21.7 %
3 REC Alpha 380 W. 21.7 %
4 Longi Solar Hi-Mo 4 375 W. 20.6 %
5 Trina Solar Honig M DEO8 375 W. 20.5 %
6 Solaria Power XT 370 W. 20.5 %
7 Jinko Solar Tiger Pro 6Rl3 390 W. 20.4 %
8 Phono Solar TwinPlus M4-9B-R 375 W. 20.4 %
9 Canadian Solar HiKU CS3L + 375 W. 20.3 %
10 Astronergie AstroSemi 60M 375 W. 20.3 %

iformation in Tabelle von www.cleanenergyreviews.info

Wie auch immer, Ich habe gerade in diesem Punkt getroffen und diejenigen ausgewählt, die im lokalen Amazon verfügbar waren und die besten Bewertungen hatten.

Es bleibt die Auswahl der Leistung. Allgemein, 160 W war der optimale Wert. Die Größe dieses Panels beträgt 150x70cm, und sein Gewicht beträgt 12,5 kg.

Effiziente Sonnenkollektoren.Befestigungselemente mit einstellbarem Neigungswinkel wurden auch für Sonnenkollektoren gekauft:

Sonnenkollektoren montieren.

Netzwechselrichter

Die Auswahl an Wechselrichtern für solche Mikroleistungen ist nicht so groß, Aus den Grundmodellen können wir solche ersehen:

Netzkrawatten-Wechselrichter von Amazon für Solar-Hinterhof-Module.

Dies ist ein ziemlich einfacher Wechselrichter von 100-120 usd preis, es gibt Modelle für unterschiedliche Eingangsspannung, 11-30V und 22-60V.

This inverter has a drawback – it makes periodic noise because there is a cooler inside. Es schaltet sich nur tagsüber bei einer Leistung über 100 W ein, Nachts gibt es keine Sonne, Dies ist jedoch immer noch zu beachten, wenn der Wechselrichter in einem Wohnzimmer steht.

Another option is the so-called “micro-inverter”, welches direkt am Solarpanel angebracht ist:

Solar-Hinterhof-Mikro-Wechselrichter.Die Methode ist sehr effektiv und bequem. Löst das Problem des Rauschens, Plus aufgrund der höheren Spannung weniger Drahtverluste.

Datenerfassung

Grundsätzlich, our system is ready – just connect the panels to the inverter, Stecken Sie es in eine normale Steckdose, und alles wird funktionieren.

jedoch, es wäre wünschenswert zu sehen, mindestens, wie viel Leistung von den Panels gegeben wird, und, Maximal, erweiterte Protokollierung der empfangenen Energie zu haben.

Für Starter, Wir benötigen einen Leistungsmesser, der den aktuellen Messwert auf dem Bildschirm anzeigt.

Es kann grundlegende Parameter ausgeben (Leistung, Stromspannung, Strom, Summe der Kilowattstunden), but it has no “network” functions, sowie keine Datenspeicherfähigkeit.

Die Menge an Kilowattstunden ist nützlich, wenn es um ein Bügeleisen oder einen Kühlschrank geht, Für Sonnenkollektoren ist es jedoch wichtig, die Produktion tagsüber zu sehen.

Die Suche ergab, dass die beste Funktionalität von der bereitgestellt wird TP-Link Kasa HS110 Smart Socket – it can not only display power data, hat aber auch eine Python-API, mit der Sie aktuelle Daten abrufen können.

Es ist wichtig nicht mit dem Modell HS100 zu verwechseln, Es gibt keine Leistungsmessung. Apropos, als Bonus, software from TP-Link has its own “cloud”, und Sie können die Generierungswerte online von überall auf der Welt sehen:

Datenerfassung von Sonnenkollektoren auf dem Smartphone.Unglücklicherweise, Keine der Smart-Buchsen verfügt über einen eigenen LCD-Bildschirm.

Als Ergebnis, we got such a “sandwich” – the first “not smart” socket shows the generation values on the screen, the second “smart” but without the screen, bietet WiFi-Verbindung.

Kombinierte Smart Sockets - Watt zählen.jedoch, In der TP-Link-Anwendung ist keine Protokollierung integriert, also musste ich es selbst beenden.

https://github.com/python-kasa/python-kasa Bibliothek wurde zu diesem Zweck verwendet.

Der Protokollaufzeichnungscode ist sehr einfach:


from kasa import Discover, SmartPlug, SmartDevice
import datetime, logging, time, asyncio

log_format = "solarlog-%Y-%m.csv"

def get_power_from_meter() -> float:
    try:
        logging.debug("Connecting the smart plug...")
        devices = asyncio.run(Discover.discover())
        for addr, dev in devices.items():
            if dev.is_plug:
                asyncio.run(dev.update())
                if dev.has_emeter:
                    logging.debug("Smart Plug found: %s", addr)
                    emeter_status = asyncio.run(dev.get_emeter_realtime())
                    power = emeter_status['power']
                    return float(power)
        logging.debug("Smart Plug was not found")
    except Exception as e:
        logging.error("get_power_from_meter exception: %s", e)
    return -1.0

def write_log(power: float):
    log_name = datetime.datetime.now().strftime(log_format)
    with open(log_name, "a") as logfile:
        logfile.write(f'{datetime.datetime.now().isoformat()},{power}\n')

if __name__ == "__main__":
    logging.basicConfig(level=logging.DEBUG, format='[%(asctime)-15s] %(message)s')

    logging.debug("App started")

    # Read meter and save to the log
    try:
        while True:
            power = get_power_from_meter()
            logging.debug("Power reading: %f W", power)
            write_log(power)

            time.sleep(60.0)
    except KeyboardInterrupt:
        pass

    logging.debug("App done")

Bei der Arbeit des Programms werden CSV-Dateien eines Protokolls mit einem Schritt ungefähr in Minuten und einer Aufschlüsselung nach Monaten erstellt.

Ich fing an, das Protokoll auf meinem Router mit dd-wrt zu sammeln, Das ist genug Befehl nohup python3 /opt/solar.py >/dev / null 2>&1 &. Falls Sie es wollen, Sie können dem Autostart ein Skript hinzufügen, damit Sie den Befehl nicht jedes Mal eingeben müssen, wenn Sie den Router einschalten.

Ergebnisse

Es ist ziemlich schwierig, mit dem Wetter zu raten, um den Tag entweder völlig klar oder ziemlich bewölkt zu machen. Wann ist es, Ich werde dem Text Screenshots hinzufügen. Bisher, aus den frischesten Daten, Stromerzeugung sieht so aus:

Stromerzeugungsdaten von Sonnenkollektoren.

In meinem Fall, Die Paneele stehen morgens im Schatten, und die volle Produktion beginnt am Nachmittag.

Obwohl schon bei 9 Am Netzteil ist bis zu 25W, Das ist im Allgemeinen gut. Wie Sie dem Zeitplan entnehmen können, Die Spitzenleistung betrug ca. 175W, and the “failures” on the diagram are also clearly visible because of clouds that sometimes come in.

Die Generation endet danach 21 hours – in summer the light day is long.

An diesem ganzen Tag, 0.73KWh Strom wurden erzeugt:

Pro Tag wurde Strom erzeugt.

Vorteile:

Wenn es überhaupt keine Wolken gäbe, Wir könnten wahrscheinlich mit einer Steigerung von rechnen 20-30%, d.h.. Wir würden genau 1 kWh / Tag bekommen.

Apropos, Die Panels funktionieren auch bei bewölktem Wetter, aber die Ausgabe ist sicherlich weniger, und nur mit sehr dunklen Gewitterwolken, kann auf Null fallen.

Zum Vergleich, So sieht die Generation an einem wolkigen Regentag aus, Der ganze Tag wurde generiert 0.21 kWh:

So sieht die Stromerzeugung an einem wolkigen Regentag ausIst es viel oder wenig?? Laut Google, 0.2kWh reicht aus, um 2 l Wasser mit einem Wasserkocher zu kochen, which is not so bad for energy “from the sky” in theory.

Nachteile:

Wir können feststellen, dass der Wirkungsgrad nicht so hoch ist, wie wir es uns wünschen. Ach, Die Hersteller schreiben auf die Tafeln den maximalen Leistungswert, der bei rechtwinkligen Sonnenlichtwinkeln und kristallklarer Luft im Himalaya erzielt wird.

Im echten Leben, Die Sonne bewegt sich ständig durch den Himmel, und der optimale Einfallswinkel wird nicht länger als dauern 1-2 Stunden pro Tag. Daran ist natürlich nichts auszusetzen, aber das muss man nur berücksichtigen, beispielsweise, Echte 100 W aus einem 100-Watt-Solarpanel werden fast nie produziert.

Export von Energie ins Netz

Schließlich, Wir sind zum Thema des Exports von Energie ins Netz gekommen. Aus technischer Sicht ist es einfach, aber es ist aus wirtschaftlicher Sicht kompliziert.

Technisch, Wir fügen unserem Haushalt nur eine neue Energiequelle hinzu. Welche wird von den angeschlossenen Geräten verbraucht, und der Überschuss wird über einen Stromzähler in das Stadtnetz eingespeist (es ist wichtig).

Der Zähler ist hier wichtig, da er bestimmt, wie die exportierte Energie gezählt wird.

Ein moderner digitaler Zähler, der sowohl Stromexporte als auch -importe ablesen kann, zeigt individuelle Werte für alle Parameter an. Es gibt insgesamt 4 unterschiedliche Messwerte auf diesem Messgerät: Importtag, Nacht importieren, Exporttag, Exportnacht.

Natürlich, Dies ist für eine 100-200W-Station nicht so kritisch, Der größte Teil des Stroms wird wahrscheinlich in der Wohnung mit einem Kühlschrank und anderen Geräten verbraucht.

Selbst wenn jemand keinen modernen Stromzähler hat, it’s easier to consider it just as a charitable contribution to the environment – even if you “give” the city a few kWh.

Natürlich, wenn es wirklich viele Panels gibt, it is advisable to install a special grid-tie inverter with a so-called limit – current sensor, Dies wird unmittelbar nach dem Stromzähler platziert und begrenzt die Leistung des Wechselrichters, so dass draußen nichts abgegeben wird.

In meinem Fall, Ein moderner Zähler wurde von der Gemeinde bereits kostenlos installiert, so dass Sie an einem sonnigen Tag wirklich negative Werte des Stromverbrauchs auf dem Bildschirm sehen können:

Der moderne Zähler wurde bereits von der Gemeinde kostenlos installiert.

Fazit

Solarenergie zu bekommen ist ein interessantes Hobbyprojekt, in Bezug auf etwas Neues beizutreten. Nach alldem, wie du weißt, Der beste Weg, eine neue Technologie zu erlernen, besteht darin, sie selbst auszuprobieren.

Sie können die Artikel anderer Personen so oft lesen, wie Sie möchten, Aber Sie können die Ergebnisse der Arbeit mit eigenen Augen sehen, die Auswirkung des Winkels der Paneele, Schutz vor dem Wind erfinden, Sammeln von Statistiken, and so on – it is much more interesting and gives much more experience and understanding of various subtleties.

An alle, die so etwas alleine wiederholen wollen, Ich wünsche ihnen erfolgreiche Experimente und sonnigere Tage.

 

Autor: Python / IoT-Entwickler