Story about DIY solar energy system on a backyard.

Revisión del sistema solar DIY Backyard Revolution

Los primeros experimentos se realizaron hace tres años., pero luego, debido a la mudanza, todo tuvo que ser reducido y vendido.

sin embargo, se decidió empezar de nuevo en la nueva ubicación, teniendo en cuenta la práctica ganada.

Para qué es eso?

I am sure that the question “why” will be the first in the comments, así que lo responderé de inmediato.

Desde un punto de vista económico, un panel solar en el patio trasero es rentable.

A pesar de que, idealmente, necesitas el techo de tu propia casa.

Pero desde un punto de vista técnico y de ingeniería es bastante interesante en términos de estudiar tecnologías nuevas y modernas..

también, no debemos olvidar que los apartamentos modernos consumen cada vez más energía, especially given the growing popularity of various “smart” devices, routers conectados constantemente, bombillas inteligentes, enchufes inteligentes, ollas y sartenes inteligentes, y más.

Compensar estos costos con energía solar es, en principio, no tan mal y bastante ecológico. Bien, y finalmente, to look at the electric meter and see on the screen “current consumption -100W” just nice.

 

¿Qué es Backyard Revolution??

Backyard Revolution es el nuevo proyecto de bricolaje solar. El apilado verticalmente, La matriz solar tridimensional es verdaderamente innovadora para la industria solar. (sin juego de palabras). El diseño en sí se basa en un estudio publicado por primera vez por el Instituto de Tecnología de Massachusetts en 2012.

Es un hecho bien conocido que los paneles solares convencionales desperdician 85% a 95% de la energía que reciben del sol. Es decir, hasta ahora.

Al apilar los paneles solares Backyard Revolution uno encima del otro en un patrón de zigzag alternativo, Podemos aumentar considerablemente la salida eléctrica del panel solar..

El MIT lo dijo en sus hallazgos., 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.

Y ahora, con Backyard Revolution estamos listos para enseñar a otros cómo construirlo ellos mismos usando herramientas domésticas comunes, un par de dólares en materiales, y solo unas horas de tiempo.

Información general

Como sabes, Hay dos principios básicos de las plantas de energía solar doméstica..

  1. Acumulación de energía en baterías
  2. Dar energía a la red eléctrica

La primera forma implica una situación en la que se necesita una fuente de alimentación verdaderamente autónoma, es decir. o no hay electricidad o se suministra de forma irregular. En este caso, la energía de los paneles solares se almacena primero en baterías, and then “normal” voltage is created through an inverter.

La ventaja de tener baterías es que el sistema puede funcionar sin alimentación externa.. Pobre de mí, hay muchas más desventajas que ventajas.

  • Las baterías son caras y su vida útil se limita a 2-3 años para baterías de plomo
  • We need to think about how to switch consumers between the “main” and “solar” network
  • La batería se puede descargar o recargar profundamente, ambos son malos para ellos

Si la batería está completamente cargada, los paneles se desperdician y se desperdicia energía. Además, debes pensar en equilibrar las celdas de la batería., si hay mas de uno, y así. sin embargo, en los últimos años ha habido algunos avances, en particular, with the Tesla Powerwall – everything works “out of the box”, usando baterías de litio y una garantía de 10 años, pero a un precio de $ 6500, la venganza de tal cosa está en duda.

La segunda forma, y también es el más efectivo, es dar electricidad directamente de los paneles solares a la red eléctrica.

En este caso, los paneles están conectados a un inversor de conexión a red especial, que no solo convierte la corriente continua de los paneles en corriente alterna, pero también sincroniza la fase con la red eléctrica.

The electricity that is “plugged in” is consumed inside the apartment/house and the excess is fed into the city grid, por eso no solo extraemos electricidad para nosotros, sino también ayudar a nuestros vecinos / ciudad a aliviar el suministro eléctrico general. In the case of modern legislation and an electricity meter that can count “import” and “export”, incluso podemos conseguir algo de dinero, pero todavía no funciona en todas partes.

Minus the inverter has only one – in case of a power failure, el inversor se apagará, así que incluso con un techo de panel solar completo de 3-4KW, puede quedarse sin electricidad si de repente se pierde.

Pero en mi caso, los cierres son tan raros que pueden descuidarse, en casos extremos, ahora una gran selección de convertidores DC-DC bastante eficientes que pueden funcionar con una computadora portátil, smartphone y luces LED, así que si quieres se puede hacer.

Entonces, la idea general de qué hacer es clara, empecemos.

La primera cuestión relevante es la elección de los paneles.. We read experts’ opinions that solar panels differ in efficiency, y deberíamos tomar los más efectivos.

Es difícil discutir con esto, pero como mostró la búsqueda, la diferencia es 2-3%.

  Hacer Modelo Poder Eficiencia
1 Poder del sol Maxeon 3 400 W 22.6 %
2 LG Neón R 375 W 21.7 %
3 REC Alfa 380 W 21.7 %
4 Longi Solar Hi-Mo 4 375 W 20.6 %
5 Trina Solar Miel M DEO8 375 W 20.5 %
6 Solario Poder 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 Astronergia AstroSemi 60M 375 W 20.3 %

iformación en la tabla de www.cleanenergyreviews.info

De todas formas, Acabo de puntuar en este punto y elegí los que estaban disponibles en la Amazonía local y tenían las mejores críticas..

Queda por seleccionar la potencia. En general, 160 W fue el valor óptimo. El tamaño de este panel es 150x70cm., y su peso es de 12,5 kg.

Paneles solares eficientes.También se compraron sujetadores con ángulo de inclinación ajustable para paneles solares.:

Montaje de paneles solares.

Inversor de conexión a red

La elección de inversores para tales micropoderes no es tan buena, de los modelos básicos podemos observar tales:

Inversor de conexión a red de Amazon para paneles solares de patio trasero.

Este es un inversor bastante simple de 100-120 precio usd, existen modelos para diferentes tensiones de entrada, 11-30V y 22-60V.

This inverter has a drawback – it makes periodic noise because there is a cooler inside. Solo se enciende durante el día a un nivel de potencia superior a 100W, no hay sol en la noche, pero vale la pena tenerlo en cuenta si el inversor está en una sala de estar.

Another option is the so-called “micro-inverter”, que se adjunta directamente al panel solar:

Micro inversor de patio trasero de paneles solares.El método es bastante efectivo y conveniente.. Resuelve el problema del ruido, más debido al voltaje más alto menos pérdidas de cable.

Recopilación de datos

Básicamente, our system is ready – just connect the panels to the inverter, conéctelo a un enchufe normal, y todo funcionará.

sin embargo, sería deseable ver, al menos, cuánta potencia se da desde los paneles, y, al máximo, tener un registro más avanzado de la energía recibida.

Para principiantes, necesitamos un medidor de potencia que muestre la lectura actual en la pantalla.

Puede generar parámetros básicos (poder, voltaje, Actual, suma de kilovatios-hora), but it has no “network” functions, así como sin capacidad de almacenamiento de datos.

La cantidad de kilovatios hora es útil cuando se trata de una plancha o una nevera., pero para los paneles solares es importante ver la producción durante el día.

La búsqueda mostró que la mejor funcionalidad la proporciona el Enchufe inteligente TP-Link Kasa HS110 – it can not only display power data, pero también tiene una API de Python que le permite obtener datos actuales.

Es importante no confundir con el modelo HS100, no hay medición de potencia en él. Por cierto, como un bono, software from TP-Link has its own “cloud”, y puedes ver los valores de generación en línea desde cualquier parte del mundo:

Recopilación de datos de paneles solares en teléfonos inteligentes.Desafortunadamente, ninguno de los enchufes inteligentes tiene su propia pantalla LCD.

Como resultado, we got such a “sandwich” – the first “not smart” socket shows the generation values on the screen, the second “smart” but without the screen, proporciona conexión WiFi.

Enchufes inteligentes combinados - contar vatios.sin embargo, no hay registro incorporado en la aplicación TP-Link, así que tuve que terminarlo yo mismo.

https://github.com/python-kasa/python-kasa la biblioteca se utilizó para este propósito.

El código de registro de registros es muy simple:


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")

En el trabajo del programa se crearán los archivos csv del registro con el paso aproximadamente en el minuto y el desglose por meses.

Comencé a recopilar el registro en mi enrutador con dd-wrt, que es suficiente comando nohup python3 /opt/solar.py >/dev / null 2>&1 &. Si tu quieres, puede agregar una secuencia de comandos al inicio automático para que no tenga que ingresar el comando cada vez que encienda el enrutador.

Resultados

Es bastante difícil de adivinar con el clima para hacer que el día esté completamente despejado o bastante nublado.. Cuando es, Agregaré capturas de pantalla al texto. Hasta aquí, de los datos más recientes, la generación de energía se ve así:

datos de generación de energía de paneles solares.

En mi caso, los paneles están a la sombra por la mañana, y la producción completa comienza por la tarde.

Aunque ya en 9 ¿La fuente de alimentación de red es de hasta 25 W?, que es generalmente bueno. Como puede ver en el horario, la potencia máxima fue de aproximadamente 175W, and the “failures” on the diagram are also clearly visible because of clouds that sometimes come in.

La generación termina después 21 hours – in summer the light day is long.

En todo ese dia, 0.73Se generó KWh de electricidad:

Cantidad de electricidad generada por día.

Pros:

Si no hubiera nubes en absoluto, probablemente podríamos contar con un aumento de 20-30%, es decir. obtendríamos exactamente 1kWh / día.

Por cierto, los paneles también funcionan en tiempo nublado, pero la salida es ciertamente menor, y solo con nubarrones muy oscuros, puede caer a cero.

Para comparacion, así es como se ve la generación en un día lluvioso nublado, se generó todo el día 0.21 kWh:

así es como se ve la generación de electricidad en un día lluvioso nubladoEs mucho o poco? Según Google, 0.2kWh es suficiente para hervir 2l de agua con un hervidor eléctrico, which is not so bad for energy “from the sky” in theory.

Contras:

Podemos notar que la eficiencia no es tan alta como nos gustaría que fuera. Pobre de mí, Los fabricantes escriben en los paneles el valor máximo de potencia obtenido en ángulos rectos de la luz solar y el aire cristalino en el Himalaya..

En la vida real, el sol se mueve constantemente por el cielo, y el ángulo de incidencia óptimo no durará más de 1-2 horas al día. Por supuesto que no hay nada de malo en esto, pero solo hay que tener en cuenta que, por ejemplo, 100 W reales de un panel solar de 100 vatios casi nunca se producirán.

Exportación de energía a la red

Finalmente, hemos llegado al tema de exportar energía a la red. Es simple desde un punto de vista técnico., pero es complicado desde un punto de vista económico.

Técnicamente, acabamos de agregar una nueva fuente de energía a nuestro hogar. Que serán consumidos por los dispositivos conectados, y el excedente irá a la red de la ciudad a través de un medidor eléctrico (es importante).

El medidor es importante aquí porque es el medidor el que determinará cómo se contará la energía exportada..

Un medidor digital moderno que puede leer tanto las exportaciones como las importaciones de electricidad mostrará valores individuales para todos los parámetros. Hay un total de 4 diferentes lecturas en este medidor: día de importación, noche de importación, dia de exportacion, noche de exportación.

Por supuesto, esto no es tan crítico para una estación de 100-200W, Es probable que la mayor parte de la electricidad se consuma dentro del apartamento con un refrigerador y otros dispositivos..

Entonces, incluso si alguien no tiene un medidor eléctrico moderno, it’s easier to consider it just as a charitable contribution to the environment – even if you “give” the city a few kWh.

Por supuesto, si realmente hay muchos paneles, it is advisable to install a special grid-tie inverter with a so-called limit – current sensor, que se coloca inmediatamente después del contador eléctrico y limita la salida del inversor para que no se emita nada al exterior.

En mi caso, El municipio ya ha instalado un contador moderno de forma gratuita., para que en un día soleado realmente puedas ver valores negativos de consumo eléctrico en la pantalla:

contador moderno ya ha sido instalado sin cargo por el municipio.

Conclusión

Obtener energía solar es un proyecto de afición bastante interesante, en términos de unirse a algo nuevo. Después de todo, como sabes, la mejor manera de aprender una nueva tecnología es probarla usted mismo.

Puedes leer los artículos de otras personas tanto como quieras, pero puedes ver con tus propios ojos los resultados del trabajo, el impacto del ángulo de los paneles, inventar protección contra el viento, recopilar estadísticas, and so on – it is much more interesting and gives much more experience and understanding of various subtleties.

Para todos los que quieran repetir algo como esto por su cuenta, Les deseo experimentos exitosos y más días soleados..

 

Autor: Desarrollador de Python / IoT