Recensione del sistema solare della rivoluzione del cortile fai da te

I primi esperimenti sono stati fatti tre anni fa, ma poi a causa del trasloco tutto doveva essere ridotto e tutto esaurito.

però, il nuovo sistema solare è stato acquistato si è deciso di ricominciare da capo nella nuova sede, tenendo conto della pratica acquisita.

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A cosa serve?

Sono sicuro che la domanda "perché" sarà la prima nei commenti, quindi risponderò subito.

Da un punto di vista economico, un pannello solare nel cortile di casa è redditizio.

Sebbene, idealmente, hai bisogno del tetto di casa tua.

Ma da un punto di vista tecnico e ingegneristico è piuttosto interessante in termini di studio di tecnologie nuove e moderne.

Anche, non dobbiamo dimenticare che gli appartamenti moderni consumano sempre più energia, soprattutto data la crescente popolarità di vari dispositivi "intelligenti", router costantemente connessi, lampadine intelligenti, prese intelligenti, pentole e padelle intelligenti, e altro ancora.

Compensare questi costi con l'energia solare lo è, in linea di principio, non così male e abbastanza rispettoso dell'ambiente. Bene, e infine, guardare il contatore elettrico e vedere sullo schermo "consumo di corrente -100W" è semplicemente carino.

Cos'è Backyard Revolution?

Backyard Revolution è il nuovo progetto solare fai da te. Il verticalmente impilato, l'array solare tridimensionale è veramente innovativo per l'industria solare (nessun gioco di parole). Il design stesso si basa su uno studio pubblicato per la prima volta dal Massachusetts Institute of Technology in 2012.

È risaputo che i pannelli solari convenzionali sprecano 85% per 95% dell'energia che ricevono dal sole. Questo è, fino ad ora.

Impilando i migliori pannelli solari Backyard Revolution uno sopra l'altro in uno schema a zigzag alternativo, possiamo aumentare notevolmente la potenza elettrica del pannello solare.

Lo hanno detto gli stessi MIT nelle loro scoperte, e siamo stati in grado di provarlo costruendo questi "generatori solari fai da te" più e più volte per noi stessi e per i nostri amici.

E adesso, con Backyard Revolution siamo pronti a insegnare agli altri come costruirlo da soli utilizzando i comuni strumenti domestici, un paio di dollari in materiali, e solo poche ore di tempo.

Informazione Generale

Come sai, ci sono due principi di base delle centrali solari domestiche.

Accumulo di energia nelle batterie
Dare energia alla rete elettrica

Il primo modo implica una situazione in cui è necessaria un'alimentazione veramente autonoma, vale a dire. o non c'è elettricità o viene fornita in modo irregolare. In questo caso, l'energia dei pannelli solari viene prima immagazzinata nelle batterie, e quindi la tensione "normale" viene creata tramite un inverter.

Il vantaggio di avere le batterie è che il sistema può funzionare senza alimentazione esterna. ahimè, ci sono molti più svantaggi che vantaggi.

Le batterie sono costose e la loro durata è limitata a 2-3 anni per le batterie al piombo
Dobbiamo pensare a come far passare i consumatori dalla rete "principale" a quella "solare"
La batteria può essere completamente scaricata o ricaricata, entrambi fanno male a loro

Se la batteria è completamente carica, si sprecano i pannelli e si spreca l'energia. Inoltre devi pensare a bilanciare le celle della batteria, se ce ne sono più di uno, e così via. però, negli ultimi anni ci sono stati dei progressi, in particolare, con Tesla Powerwall: tutto funziona "out of the box", utilizzando batterie al litio e una garanzia di 10 anni, ma al prezzo di $ 6500, il rimborso di una cosa del genere è in discussione.

Il secondo modo, ed è anche il più efficace, è fornire elettricità direttamente dai pannelli solari alla rete elettrica.

In questo caso, i pannelli sono collegati ad uno speciale inverter di rete, che non solo converte la corrente continua dai pannelli in corrente alternata, ma sincronizza anche la fase con la rete elettrica.

L'elettricità “collegata” viene consumata all'interno dell'appartamento / casa e l'eccedenza viene immessa nella rete cittadina, quindi non estraiamo elettricità solo per noi stessi, ma anche aiutare i nostri vicini / città ad alleviare l'approvvigionamento elettrico generale. Nel caso della legislazione moderna e di un contatore elettrico che può contare "import" ed "export", possiamo anche ottenere dei soldi, ma non funziona ancora ovunque.

Meno l'inverter ne ha solo uno - in caso di interruzione di corrente, l'inverter si spegnerà, quindi anche con un intero tetto di pannelli solari di 3-4KW, puoi essere senza elettricità se improvvisamente scompare.

Ma nel mio caso, gli arresti sono così rari che possono essere trascurati, in casi estremi, ora una vasta selezione di convertitori DC-DC abbastanza efficienti che possono essere alimentati da laptop, smartphone e luci a LED, quindi se vuoi puoi farlo.

Così, l'idea generale di cosa fare è chiara, Iniziamo.

La prima domanda rilevante è la scelta dei pannelli. Leggiamo le opinioni degli esperti secondo cui i pannelli solari differiscono in termini di efficienza, e dovremmo prendere quelli più efficaci.

È difficile discuterne, ma come la ricerca ha mostrato la differenza è 2-3%.

	Rendere	Modello	Energia	Efficienza
1	SunPower	Maxeon 3	400 W	22.6 %
2	LG	Neon 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	Miele 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	Astronergy	AstroSemi 60M	375 W	20.3 %

iformazione nella tabella da www.cleanenergyreviews.info

Comunque, Ho appena segnato su questo punto e ho scelto quelli che erano disponibili nell'Amazzonia locale e avevano le migliori recensioni.

Resta da selezionare la potenza. In generale, 160 W era il valore ottimale. La dimensione di questo pannello è 150x70 cm, e il suo peso è di 12,5 kg.

Sono stati acquistati anche elementi di fissaggio con angolo di inclinazione regolabile per i pannelli solari:

Inverter di collegamento alla rete

La scelta di inverter per tali micro-potenze non è così grande, dai modelli base possiamo notare tale:

Questo è un inverter abbastanza semplice di 100-120 prezzo usd, ci sono Modelli per diverse tensioni di ingresso, 11-30V e 22-60V.

Questo inverter ha uno svantaggio: emette rumori periodici perché all'interno è presente un dispositivo di raffreddamento. Si accende solo durante il giorno a un livello di potenza superiore a 100W, non c'è sole di notte, ma vale comunque la pena tenerlo presente se l'inverter si trova in un soggiorno.

Un'altra opzione è il cosiddetto "micro-inverter", che è attaccato direttamente al pannello solare:

Il metodo è abbastanza efficace e conveniente. Risolve il problema del rumore, più a causa della tensione più alta meno perdite sui fili.

Raccolta di dati

Fondamentalmente, il nostro sistema è pronto: basta collegare i pannelli all'inverter, collegarlo a una normale presa, e tutto funzionerà.

però, sarebbe desiderabile vedere, almeno, quanta potenza è data dai pannelli, e, al massimo, per avere una registrazione più avanzata dell'energia ricevuta.

Per i principianti, abbiamo bisogno di un misuratore di potenza che mostri la lettura corrente sullo schermo.

Può produrre parametri di base (energia, voltaggio, attuale, somma di chilowattora), ma non ha funzioni di "rete", così come nessuna capacità di memorizzazione dei dati.

La quantità di chilowattora è utile quando si tratta di un ferro da stiro o di un frigorifero, ma per i pannelli solari è importante vedere la produzione durante il giorno.

La ricerca ha mostrato che la migliore funzionalità è fornita dal Presa intelligente TP-Link Kasa HS110 - non può solo visualizzare i dati di potenza, ma ha anche un'API Python che ti consente di ottenere i dati correnti.

È importante da non confondere con il modello HS100, non vi è alcuna misurazione della potenza in esso. A proposito, come bonus, il software di TP-Link ha il proprio "cloud", e puoi vedere i valori di generazione online da qualsiasi parte del mondo:

purtroppo, nessuna delle prese intelligenti ha il proprio schermo LCD.

Di conseguenza, abbiamo ottenuto un tale "sandwich": la prima presa "non intelligente" mostra i valori di generazione sullo schermo, la seconda “smart” ma senza schermo, fornisce la connessione WiFi.

però, non c'è registrazione incorporata nell'applicazione TP-Link, quindi ho dovuto finirlo da solo.

https://github.com/python-kasa/python-kasa libreria è stata utilizzata per questo scopo.

Il codice di registrazione del registro è molto semplice:


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")

Al lavoro del programma verranno creati i file csv di un registro con un passo approssimativamente in minuti e la ripartizione per mesi.

Ho iniziato a raccogliere i log sul mio router con dd-wrt, che è abbastanza comando nohup python3 /opt/solar.py >/dev / null 2>&1 &. Se vuoi, puoi aggiungere uno script all'avvio automatico in modo da non dover inserire il comando ogni volta che accendi il router.

risultati: Backyard Revolution funziona davvero?

È abbastanza difficile indovinare con il tempo per rendere la giornata completamente serena o abbastanza nuvolosa. Quando è, Aggiungerò screenshot al testo. Finora, dai dati più recenti, la generazione di energia è simile a questa:

Nel mio caso, i pannelli sono in ombra la mattina, e la piena produzione inizia nel pomeriggio.

Anche se già a 9 L'alimentazione di rete è fino a 25W, che è generalmente buono. Come puoi vedere dal programma, la potenza di picco era di circa 175W, e anche i "guasti" sul diagramma sono chiaramente visibili a causa delle nuvole che a volte entrano.

La generazione finisce dopo 21 ore - in estate la giornata di luce è lunga.

In tutto quel giorno, 0.73KWh di elettricità è stata generata:

Professionisti:

Se non ci fossero affatto nuvole, potremmo probabilmente contare su un aumento di 20-30%, vale a dire. otterremmo esattamente 1 kWh / giorno.

A proposito, i pannelli funzionano anche con tempo nuvoloso, ma il rendimento è sicuramente inferiore, e solo con nuvole temporalesche molto scure, può scendere a zero.

Per confronto, ecco come appare la generazione in una giornata nuvolosa e piovosa, l'intera giornata è stata generata 0.21 kWh:

È molto o poco? Secondo Google, 0.2Il kWh è sufficiente per far bollire 2l di acqua con un bollitore elettrico, che non è così male per l'energia "dal cielo" in teoria.

Contro:

Possiamo notare che l'efficienza non è così alta come vorremmo che fosse. ahimè, i produttori scrivono sui pannelli il valore massimo di potenza ottenuto ad angolo retto di luce solare e aria cristallina in Himalaya.

Nella vita reale, il Sole si muove costantemente nel cielo, e l'angolo di incidenza ottimale durerà non più di 1-2 ore al giorno. Ovviamente non c'è niente di sbagliato in questo, ma devi solo tenerne conto, per esempio, 100W reali da un pannello solare da 100 watt non saranno quasi mai prodotti.

Esportazione di energia in rete

Finalmente, siamo giunti al problema dell'esportazione di energia alla rete. È semplice da un punto di vista tecnico, ma è complicato da un punto di vista economico.

tecnicamente, aggiungiamo solo una nuova fonte di energia alla nostra famiglia. Che verrà consumato dai dispositivi collegati, e il surplus andrà alla rete cittadina attraverso un contatore elettrico (è importante).

Il contatore è importante qui perché è il contatore che determinerà come verrà conteggiata l'energia esportata.

Un moderno contatore digitale in grado di leggere sia le esportazioni che le importazioni di elettricità visualizzerà valori individuali per tutti i parametri. Ci sono un totale di 4 letture diverse su questo misuratore: giorno dell'importazione, notte di importazione, giorno dell'esportazione, notte dell'esportazione.

Ovviamente, questo non è così critico per una stazione da 100-200 W., è probabile che la maggior parte dell'elettricità venga consumata all'interno dell'appartamento con un frigorifero e altri dispositivi.

Quindi, anche se qualcuno non ha un contatore elettrico moderno, è più facile considerarlo solo come un contributo benefico all'ambiente, anche se "dai" alla città qualche kWh.

Ovviamente, se ci sono davvero molti pannelli, si consiglia di installare uno speciale inverter di collegamento alla rete con un cosiddetto sensore di corrente limite, che è posto subito dopo il contatore elettrico e limita la potenza dell'inverter in modo che nulla venga emesso all'esterno.

Nel mio caso, un moderno contatore è già stato installato gratuitamente dal comune, in modo che in una giornata di sole puoi davvero vedere i valori negativi del consumo di elettricità sullo schermo:

Conclusione

Ottenere l'energia solare è un progetto hobby piuttosto interessante, in termini di adesione a qualcosa di nuovo. Dopotutto, come sai, il modo migliore per apprendere una nuova tecnologia è provarla da soli.

Puoi leggere gli articoli di altre persone quanto vuoi, ma puoi vedere con i tuoi occhi i risultati del lavoro, l'impatto dell'angolo dei pannelli, inventare protezione dal vento, raccolta di statistiche, e così via - è molto più interessante e offre molta più esperienza e comprensione di varie sottigliezze.

A tutti coloro che vogliono ripetere qualcosa del genere da soli, Auguro loro esperimenti di successo e giornate più soleggiate.

Autore: Sviluppatore Python / IoT