Examen du système solaire DIY Backyard Revolution

Les premières expériences ont été faites il y a trois ans, mais à cause du déménagement, tout a dû être réduit et vendu.

toutefois, les nouveau système solaire a été acheté, il a été décidé de recommencer dans le nouvel emplacement, en tenant compte de la pratique acquise.

Contenu spectacle

Qu'est-ce que c'est pour?

Je suis sûr que la question «pourquoi» sera la première dans les commentaires, alors je vais y répondre tout de suite.

D'un point de vue économique, un panneau solaire dans la cour est rentable.

Bien que, idéalement, vous avez besoin du toit de votre propre maison.

Mais d'un point de vue technique et d'ingénierie, c'est assez intéressant en termes d'étudier les technologies nouvelles et modernes.

Aussi, il ne faut pas oublier que les appartements modernes consomment de plus en plus d'énergie, compte tenu notamment de la popularité croissante de divers appareils «intelligents», routeurs connectés en permanence, ampoules intelligentes, prises intelligentes, casseroles et poêles intelligentes, et plus.

Compenser ces coûts avec l'énergie solaire est, en principe, pas si mal et assez écologique. bien, et enfin, regarder le compteur électrique et voir sur l'écran "consommation de courant -100W" tout simplement sympa.

Qu'est-ce que Backyard Revolution?

Backyard Revolution est le nouveau projet solaire DIY. Le verticalement empilé, Le panneau solaire tridimensionnel est vraiment innovant pour l'industrie solaire (sans jeu de mots). La conception elle-même est basée sur une étude publiée pour la première fois par le Massachusetts Institute of Technology à 2012.

C'est un fait bien connu que les panneaux solaires conventionnels gaspillent 85% à 95% de l'énergie qu'ils reçoivent du soleil. C'est, jusqu'à maintenant.

En empilant les meilleurs panneaux solaires Backyard Revolution les uns sur les autres dans un motif en zigzag alterné, nous pouvons augmenter considérablement la puissance électrique du panneau solaire.

Le MIT l'a dit lui-même dans ses conclusions, et nous avons pu le PROUVER en construisant ces «générateurs solaires à faire soi-même» encore et encore pour nous et nos amis.

Et maintenant, avec Backyard Revolution, nous sommes prêts à enseigner aux autres comment le construire eux-mêmes à l'aide d'outils ménagers courants, quelques dollars en matériaux, et juste quelques heures de temps.

informations générales

comme vous le savez, il existe deux principes de base des centrales solaires domestiques.

Accumulation d'énergie dans les batteries
Donner de l'énergie au réseau électrique

La première voie implique une situation où il y a un besoin d'une alimentation véritablement autonome, c'est à dire. soit pas d'électricité du tout, soit il est fourni de manière irrégulière. Dans ce cas, l'énergie des panneaux solaires est d'abord stockée dans des batteries, puis une tension «normale» est créée via un onduleur.

L'avantage d'avoir des batteries est que le système peut fonctionner sans alimentation externe. Hélas, il y a beaucoup plus d'inconvénients que d'avantages.

Les batteries sont chères et leur durée de vie est limitée à 2-3 ans pour les batteries au plomb
Nous devons réfléchir à la manière de faire basculer les consommateurs entre le réseau «principal» et le réseau «solaire»
La batterie peut être profondément déchargée ou rechargée, les deux sont mauvais pour eux

Si la batterie est complètement chargée, les panneaux sont gaspillés et l'énergie est gaspillée. De plus, vous devez penser à équilibrer les cellules de la batterie, s'il y en a plus d'un, etc. toutefois, ces dernières années, il y a eu des progrès, en particulier, avec le Tesla Powerwall - tout fonctionne «prêt à l'emploi», utilisant des piles au lithium et une garantie de 10 ans, mais au prix de $ 6500, le retour sur investissement d'une telle chose est en question.

La deuxième façon, et c'est aussi le plus efficace, est de fournir de l'électricité directement à partir de panneaux solaires au réseau électrique.

Dans ce cas, les panneaux sont connectés à un onduleur spécial de raccordement au réseau, qui convertit non seulement le courant continu des panneaux en courant alternatif, mais synchronise également la phase avec le réseau électrique.

L'électricité «branchée» est consommée à l'intérieur de l'appartement / maison et l'excédent est injecté dans le réseau de la ville, donc nous extrayons non seulement l'électricité pour nous-mêmes, mais aussi aider nos voisins / ville à soulager l'approvisionnement général en électricité. Dans le cas d'une législation moderne et d'un compteur d'électricité pouvant compter «import» et «export», on peut même avoir de l'argent, mais cela ne fonctionne pas encore partout.

Moins l'onduleur n'en a qu'un - en cas de panne de courant, l'onduleur s'arrêtera, donc même avec un toit de panneau solaire entier de 3-4KW, vous pouvez être sans électricité si elle disparaît soudainement.

Mais dans mon cas, les arrêts sont si rares qu'ils peuvent être négligés, dans des cas extrêmes, maintenant une vaste sélection de convertisseurs DC-DC assez efficaces pouvant être alimentés par un ordinateur portable, smartphone et lumières LED, alors si tu veux, ça peut être fait.

Alors, l'idée générale de ce qu'il faut faire est claire, Commençons.

La première question pertinente est le choix des panneaux. Nous lisons les opinions d'experts selon lesquelles les panneaux solaires diffèrent en efficacité, et nous devrions prendre les plus efficaces.

Il est difficile d'argumenter avec cela, mais comme la recherche l'a montré, la différence est 2-3%.

	Faire	Modèle	Puissance	Efficacité
1	SunPower	Maxeon 3	400 W	22.6 %
2	LG	Néon R	375 W	21.7 %
3	REC	Alpha	380 W	21.7 %
4	Longi solaire	Salut-Mo 4	375 W	20.6 %
5	Trina Solar	Miel M DEO8	375 W	20.5 %
6	Solaria	Puissance XT	370 W	20.5 %
7	Jinko Solar	Tiger Pro 6Rl3	390 W	20.4 %
8	Phono solaire	TwinPlus M4-9B-R	375 W	20.4 %
9	Solaire canadien	HiKU CS3L +	375 W	20.3 %
10	Astronergie	AstroSemi 60M	375 W	20.3 %

iformation dans le tableau de www.cleanenergyreviews.info

En tous cas, Je viens de marquer sur ce point et j'ai choisi ceux qui étaient disponibles dans l'Amazonie locale et qui avaient les meilleures critiques.

Reste à sélectionner la puissance. En général, 160 W était la valeur optimale. La taille de ce panneau est de 150x70cm, et son poids est de 12,5 kg.

Des fixations à angle d'inclinaison réglable ont également été achetées pour les panneaux solaires:

Onduleur réseau

Le choix des onduleurs pour de telles micro-puissances n'est pas si grand, à partir des modèles de base, nous pouvons noter:

Il s'agit d'un onduleur assez simple de 100-120 prix USD, il y a des modèles pour différentes tensions d'entrée, 11-30V et 22-60V.

Cet onduleur a un inconvénient - il fait du bruit périodique car il y a un refroidisseur à l'intérieur. Il ne s'allume que pendant la journée à un niveau de puissance supérieur à 100W, il n'y a pas de soleil la nuit, mais cela vaut toujours la peine de garder à l'esprit si l'onduleur se trouve dans un salon.

Une autre option est le soi-disant «micro-onduleur», qui est attaché directement au panneau solaire:

La méthode est assez efficace et pratique. Résout le problème du bruit, plus en raison de la tension plus élevée moins de pertes de fil.

Collecte de données

Fondamentalement, notre système est prêt - il suffit de connecter les panneaux à l'onduleur, branchez-le dans une prise ordinaire, et tout fonctionnera.

toutefois, il serait souhaitable de voir, au moins, la quantité d'énergie fournie par les panneaux, et, au maximum, pour avoir une journalisation plus avancée de l'énergie reçue.

Pour commencer, nous avons besoin d'un wattmètre qui affiche la lecture actuelle sur l'écran.

Il peut générer des paramètres de base (Puissance, Tension, actuel, somme des kilowattheures), mais il n'a pas de fonctions «réseau», ainsi qu'aucune capacité de stockage de données.

La quantité de kilowattheures est utile lorsqu'il s'agit d'un fer à repasser ou d'un réfrigérateur, mais pour les panneaux solaires, il est important de voir la production pendant la journée.

La recherche a montré que la meilleure fonctionnalité est fournie par le Prise intelligente TP-Link Kasa HS110 - il peut non seulement afficher les données de puissance, mais dispose également d'une API Python qui vous permet d'obtenir des données actuelles.

C'est important à ne pas confondre avec le modèle HS100, il n'y a pas de mesure de puissance dedans. Au fait, en prime, le logiciel de TP-Link a son propre «cloud», et vous pouvez voir les valeurs de génération en ligne de n'importe où dans le monde:

Malheureusement, aucune des prises intelligentes n'a son propre écran LCD.

Par conséquent, nous avons eu un tel «sandwich» - la première prise «non intelligente» affiche les valeurs de génération à l'écran, le deuxième «intelligent» mais sans l'écran, fournit une connexion WiFi.

toutefois, il n'y a pas de journalisation intégrée dans l'application TP-Link, donc je devais le finir moi-même.

https://github.com/python-kasa/python-kasa la bibliothèque a été utilisée à cet effet.

Le code d'enregistrement du journal est très 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")

Au travail du programme, les fichiers csv d'un journal avec un pas approximativement en minute et une ventilation par mois seront créés.

J'ai commencé à collecter le journal sur mon routeur avec dd-wrt, ce qui suffit à la commande nohup python3 /opt/solar.py >/dev / null 2>&1 &. Si tu veux, vous pouvez ajouter un script au démarrage automatique afin de ne pas avoir à entrer la commande à chaque fois que vous allumez le routeur.

Résultats: Backyard Revolution fonctionne-t-il vraiment?

Il est assez difficile de deviner avec la météo pour rendre la journée complètement claire ou assez nuageuse. Lorsqu'il est, J'ajouterai des captures d'écran au texte. Jusque là, à partir des données les plus récentes, la production d'électricité ressemble à ceci:

Dans mon cas, les panneaux sont à l'ombre le matin, et la production complète commence dans l'après-midi.

Bien que déjà à 9 suis l'alimentation secteur est jusqu'à 25W, ce qui est généralement bon. Comme vous pouvez le voir sur le calendrier, la puissance de crête était d'environ 175W, et les «échecs» sur le diagramme sont également clairement visibles à cause des nuages qui arrivent parfois.

La génération se termine après 21 heures - en été, le jour de lumière est long.

Dans toute cette journée, 0.73KWh d'électricité a été produit:

Avantages:

S'il n'y avait pas du tout de nuages, nous pourrions probablement compter sur une augmentation de 20-30%, c'est à dire. nous obtiendrions exactement 1 kWh / jour.

Au fait, les panneaux fonctionnent également par temps nuageux, mais le rendement est certainement moindre, et seulement avec des nuages d'orage très sombres, peut tomber à zéro.

En comparaison, voici à quoi ressemble la génération un jour de pluie nuageux, la journée entière a été générée 0.21 kWh:

Est-ce beaucoup ou peu? Selon Google, 0.2kWh suffit pour faire bouillir 2l d'eau avec une bouilloire électrique, ce qui n'est pas si mal pour l'énergie «du ciel» en théorie.

Les inconvénients:

Nous pouvons constater que l'efficacité n'est pas aussi élevée que nous le souhaiterions. Hélas, les fabricants écrivent sur les panneaux la valeur de puissance maximale obtenue à angle droit de la lumière du soleil et de l'air cristallin dans l'Himalaya.

Dans la vraie vie, le soleil se déplace constamment dans le ciel, et l'angle d'incidence optimal ne durera pas plus de 1-2 heures par jour. Bien sûr, il n'y a rien de mal à cela, mais vous devez juste prendre en compte que, par exemple, 100 W réels à partir d'un panneau solaire de 100 watts ne seront presque jamais produits.

Exportation d'énergie vers le réseau

finalement, nous sommes arrivés à la question de l'exportation d'énergie vers le réseau. C’est simple d’un point de vue technique, mais c’est compliqué d’un point de vue économique.

Techniquement, nous ajoutons simplement une nouvelle source d'énergie à notre foyer. Qui sera consommé par les appareils connectés, et le surplus ira au réseau de la ville via un compteur électrique (C'est important).

Le compteur est important ici car c'est le compteur qui déterminera comment l'énergie exportée sera comptée.

Un compteur numérique moderne qui peut lire à la fois les exportations et les importations d'électricité affichera des valeurs individuelles pour tous les paramètres. Il y a un total de 4 différentes lectures sur ce compteur: jour d'importation, import nuit, jour d'exportation, nuit d'exportation.

Bien sûr, ce n'est pas si critique pour une station 100-200W, la plupart de l'électricité est susceptible d'être consommée à l'intérieur de l'appartement avec un réfrigérateur et d'autres appareils.

Donc, même si quelqu'un n'a pas de compteur électrique moderne, il est plus facile de le considérer comme une contribution caritative à l’environnement - même si vous «donnez» à la ville quelques kWh.

Bien sûr, s'il y a vraiment beaucoup de panneaux, il est conseillé d'installer un onduleur spécial à couplage au réseau avec ce que l'on appelle un capteur de courant limite, qui est placé immédiatement après le compteur électrique et limite la puissance de l'onduleur pour que rien ne soit émis à l'extérieur.

Dans mon cas, un compteur moderne a déjà été installé gratuitement par la municipalité, de sorte que par temps ensoleillé, vous pouvez vraiment voir les valeurs négatives de la consommation d'électricité à l'écran:

Conclusion

Obtenir de l'énergie solaire est un projet de passe-temps assez intéressant, en termes de rejoindre quelque chose de nouveau. Après tout, comme vous le savez, la meilleure façon d'apprendre une nouvelle technologie est de l'essayer vous-même.

Vous pouvez lire les articles d'autres personnes autant que vous le souhaitez, mais vous pouvez voir de vos propres yeux les résultats du travail, l'impact de l'angle des panneaux, inventer une protection contre le vent, collecte de statistiques, et ainsi de suite - c'est beaucoup plus intéressant et donne beaucoup plus d'expérience et de compréhension de diverses subtilités.

À tous ceux qui veulent répéter eux-mêmes quelque chose comme ça, Je leur souhaite des expériences réussies et des journées plus ensoleillées.

Auteur: Développeur Python / IoT