Năng lượng tái tạo La Yuca 2014

Hình ảnh trường học ở La Yuca

Trang sau sẽ đề cập đến nhiều chủ đề liên quan đến việc cung cấp năng lượng tái tạo cho phòng học La Yuca ở Santo Domingo, Cộng hòa Dominica. Bối cảnh nói về điều kiện hiện tại của La Yuca, đồng thời giới thiệu các thành viên nhóm Năng lượng tái tạo. Trong phần Tuyên bố vấn đề, một bảng được cung cấp các tiêu chí và ràng buộc của dự án với trọng số gắn liền với mỗi tiêu chí. Tạp chí Tài liệu bao gồm nhiều chủ đề khác nhau liên quan đến năng lượng tái tạo. Tiếp theo, một dòng thời gian mô tả các bước dự án và ngày hoàn thành được cung cấp, sau đó là một bảng chứa chi phí dự án. Sau đó, trang này tiếp tục mô tả quy trình từng bước để xác định kích thước và lắp đặt hệ thống PV. Cuối cùng là hình ảnh của thiết kế cuối cùng.

Lý lịch

Trong các tháng từ tháng 5 đến tháng 7 năm 2014, các sinh viên từ Cal Poly Humboldt trong Chương trình Praactivistas Dominica đã cộng tác với Đại học Iberoamericana (UNIBE), Collectivo RevArk và cộng đồng La Yuca. La Yuca là một cộng đồng nhỏ nằm ở thành phố Santo Domingo, Cộng hòa Dominica. Một nhóm năm học sinh gồm có Noah Coor , Jackson Ingram , Emily Klee và Jeff Mosbacher đã làm việc với các thành viên cộng đồng và nhân viên nhà trường để thiết kế một hệ thống quang điện nhằm cung cấp điện cho nhu cầu điện của hai trong số bốn phòng học ở La Yuca trong thời gian mùa dịch sắp tới. mất điện. Có 4 phòng học được sử dụng điện lưới. Hiện nay, có một tấm pin năng lượng mặt trời nhỏ cung cấp năng lượng cho đèn chiếu sáng trong phòng chứa đồ của trường, tuy nhiên chưa hoạt động.

Báo cáo vấn đề

Mục tiêu của dự án này là thiết kế và triển khai một hệ thống năng lượng thay thế có thể sản xuất điện cho phòng học ở La Yuca.

Tiêu chuẩn

Bảng sau đây chỉ định các tiêu chí để hoàn thành dự án của chúng tôi được tính theo thang điểm từ 1 đến 10, trong đó 1 là ít quan trọng và 10 là quan trọng nhất. 

Tiêu chuẩn	Cân nặng	Hạn chế
Độ bền	9	Hệ thống phải có khả năng chịu được các điều kiện thời tiết khác nhau của Santo Domingo
Chức năng	10	Phải có khả năng cung cấp năng lượng cho nhu cầu của khách hàng và lưu trữ lượng điện dư thừa
Trị giá	số 8	Không được vượt quá ngân sách dự án của chúng tôi
Địa phương vật chất	6,5	Vật liệu phải có sẵn tại địa phương ở Santo Domingo
Giá trị giáo dục	5	Hệ thống dễ hiểu đối với những người muốn tìm hiểu về hệ thống
An toàn & An ninh	8,5	Phải là một hệ thống được bảo vệ tốt khỏi hành vi trộm cắp cũng như mọi tổn hại vật chất có thể xảy ra đối với các thành viên của cộng đồng
Khả năng tái lập	4	Phải đủ dễ dàng để các thành viên cộng đồng có thể nhân rộng trong bối cảnh của riêng họ
Dễ bảo trì	8,5	Hệ thống phải yêu cầu ít bảo trì, dễ hiểu và dễ làm việc với
Tính thẩm mỹ	5	Hệ thống được xây dựng theo cách trực quan đẹp mắt được cộng đồng chấp nhận

Phê bình văn học

Đây là đường liên kết đến phần đánh giá tài liệu liên quan đến dự án năng lượng thay thế năm 2014. Dự án này nằm ở Santo Domingo, Cộng hòa Dominica, cụ thể là La Yuca.

Sự thi công

Dưới đây là dòng thời gian về các sự kiện của nhóm Năng lượng tái tạo và các mục tiêu đã hoàn thành. Phần này bao gồm phân tích chi phí của dự án và các vật liệu cần thiết, cũng như bảng "Cách thực hiện" để biết các bước cần thiết để xác định kích thước và lắp ráp hệ thống quang điện.

Mốc thời gian

Bảng sau đây phác thảo các nhiệm vụ và ngày tháng cho dự án.

Ngày đề xuất	Nhiệm vụ	Ảnh	Ngày hoàn thành
ngày 8 tháng 6	Gặp Osvaldo ở La Yuca để tham quan phòng học La Yuca và xem hệ thống PV hiện tại. Nhìn vào hệ thống PV và cố gắng xác định xem điều gì đã xảy ra và cách khắc phục hệ thống. Nhìn thấy tầng thượng của trường học, nơi cuối cùng sẽ là vị trí của hệ thống PV trong tương lai.		ngày 8 tháng 6
ngày 12 tháng 6	Trở lại La Yuca để nói chuyện với các giáo viên trong trường để tìm hiểu về nhu cầu năng lượng của họ. Biết rằng điện họ nhận được từ thành phố là miễn phí và không cần hệ thống PV để cung cấp năng lượng cho toàn trường. Tuy nhiên, các giáo viên muốn có một hệ thống có thể cung cấp nguồn điện dự phòng khi mất điện. Chụp ảnh các phòng học và được biết mỗi phòng học cần ít nhất một đèn và hai quạt. Đã lấy số đo của mái nhà. Tổ chức một cuộc họp với hiệu trưởng trường để thảo luận ý kiến ​​của bà về hệ thống PV trong tương lai.		ngày 12 tháng 6
ngày 12 tháng 6	Giải quyết các vấn đề liên quan đến hệ thống năng lượng mặt trời hiện có. Nhận thấy dây nối bảng điều khiển với pin không được kết nối và sau khi nối lại dây, hệ thống bắt đầu hoạt động trở lại. Tháo một số kết nối dây lỏng lẻo và nối lại chúng.		ngày 12 tháng 6
ngày 13 tháng 6	Làm việc để xác định kích thước hệ thống PV cho La Yuca.		ngày 15 tháng 6
ngày 21 tháng 6	Phối hợp với cộng đồng La Yuca, chúng tôi tìm kiếm và mua các vật liệu cần thiết cho hệ thống.		ngày 28 tháng 6
ngày 24 tháng 6	Cài đặt và chuẩn bị tất cả các bộ phận cần thiết của hệ thống PV bao gồm pin, bộ biến tần, bộ điều khiển sạc và hệ thống dây điện AC.		ngày 27 tháng 6
ngày 25 tháng 6	Lắp đặt các tấm PV trên nóc phòng học với sự giúp đỡ của Jose và Tito, những thành viên của cộng đồng.		ngày 25 tháng 6
ngày 27 tháng 6	Kết nối các bộ phận của hệ thống và hệ thống dây điện cũng như bổ sung các chi tiết hoàn thiện.		ngày 28 tháng 6
ngày 28 tháng 6	Kiểm tra lần cuối, kiểm tra và dán nhãn hệ thống.		ngày 29 tháng 6
ngày 3 tháng 7	Bài thuyết trình.		ngày 3 tháng 7

Chi phí

Đây là ngân sách chi phí cho dự án này, bao gồm số lượng, giá peso Dominica và đô la Mỹ cho mỗi hạng mục.

Vật liệu	Số lượng	Đơn giá (RD$)	Tổng cộng (RD$)	Tổng cộng (USD)
Bảng điều khiển năng lượng mặt trời 140 watt	2	ĐÃ TẶNG	0,00	0,00
Bộ điều khiển sạc 30Amp	1	ĐÃ TẶNG	0,00	0,00
Pin 6V	2	ĐÃ TẶNG	0,00	0,00
Biến tần 1.2Kw/12V	1	5.500,00	5.500,00	126,52
Bộ ngắt 63Amp	1	625,00	625,00	14:37
Bộ ngắt 30Amp	1	625,00	625,00	14:37
Đầu nối đầu cuối	1	ĐÃ TẶNG	0,00	0,00
Cáp điện	350 ft	8 giờ 00	2.800,00	64,41
Dây điện	10	155,00	1.550,00	35,66
Băng điện	1	176,00	176,00	4.05
Đèn CFL	2	100,00	200,00	4,60
Hộp ổ cắm	4	76,00	304.00	6,99
Chỗ thoát	2	23:00	46:00	1,06
Nắp ổ cắm	2	5 giờ 00	10 giờ 00	0,23
Công tắc	2	23:00	46:00	1,06
Chuyển đổi vỏ	2	5 giờ 00	10 giờ 00	0,23
hộp bát giác	2	40:00	80,00	1,84
Ổ cắm đèn	2	38:00	76,00	1,75
Kết cấu lắp đặt + Lắp đặt	1	2.800,00	2.800,00	64,41
Kệ Nhà Ở + Lắp Đặt	1	2.500,00	2.500,00	57,51
Tổng chi phí			$17,348.00	$399,06

Vật liệu cần thiết

Thiết bị	Thông số kỹ thuật	Sự miêu tả	Hình ảnh
Tấm PV	Hai tấm PV 140Watt song song	Chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành dòng điện một chiều.
Biến tần	1,2Kw 12V	Dùng để chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều.
Pin chu kỳ sâu	Hai pin 6V nối tiếp 225AH	Được sử dụng để lưu trữ năng lượng được tạo ra bởi hệ thống PV.
Bộ điều khiển sạc	12/24V 30A	Được sử dụng để bảo vệ pin khỏi bị sạc quá mức. Có đèn LED hiển thị trạng thái của hệ thống sạc và pin.
Bộ ngắt DC	Một cầu dao 63 Amp và một cầu dao 30 Amp	Dùng để ngắt kết nối hệ thống khi cần thiết.
Dây điện	8 máy đo	Dùng để kết nối mọi thứ lại với nhau.
Đầu nối đầu cuối		Được sử dụng để kết nối các pin nối tiếp.

Phần 1: Định cỡ hệ thống

Phần 2: Lắp ráp hệ thống

LƯU Ý: Tùy thuộc vào mẫu bộ điều khiển bộ sạc bạn đang sử dụng, thứ tự nối dây sẽ khác nhau. Điều quan trọng là bạn phải làm theo hướng dẫn cài đặt được nêu trong sách hướng dẫn sử dụng bộ điều khiển sạc.

Thiết kế

Sơ đồ kết nối dây của hệ thống có thể được tham khảo dưới đây.

Sơ đồ kết nối dây được minh họa bởi Jackson Ingram

Hoạt động

Sau đây là hướng dẫn bảo trì hệ thống điện năng lượng mặt trời cũng như thông tin về quá trình vận hành của nó.

BẢO TRÌ

Để duy trì hệ thống này hoạt động hiệu quả, việc kiểm tra định kỳ là bắt buộc. Những lần kiểm tra này bao gồm việc kiểm tra dây dẫn cho tất cả các khía cạnh của hệ thống và giám sát bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời. Các tấm pin cũng phải được làm sạch mỗi tháng một lần hoặc sau một cơn bão để duy trì hiệu quả của tấm pin. Pin cũng phải được thay thế sau khi tuổi thọ của chúng đã hết.

Hướng dẫn

Khi mất điện từ thành phố và cần hệ thống dự phòng, hãy làm theo các bước dưới đây.

• Bật biến tần
• Chuyển phích cắm của quạt sang ổ cắm của hệ thống điện năng lượng mặt trời
• Sử dụng công tắc hệ thống điện năng lượng mặt trời cho đèn
• Sau 2,5h sử dụng chuyển về hệ thống thành phố
• Tắt biến tần

Phần kết luận

Phần sau đây trình bày kết quả của các đội với hệ thống trong Phòng học La Yuca và thảo luận về những điều có thể được bổ sung để cải thiện hệ thống cũng như hướng dẫn cho người dùng trong tương lai khắc phục sự cố hệ thống.

Google SketchUp của hệ thống La Yuca được minh họa bởi Jackson Ingram

Kết quả kiểm tra

Sau khi hoàn thành việc lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời ở La Yuca, nhóm đã xác minh thành công tình trạng hoạt động của hệ thống. Khi cầu dao giữa bảng điều khiển và bộ điều khiển ở vị trí bật, nhóm nhận được đèn báo màu xanh lục trên bộ điều khiển sạc, biểu thị rằng bảng điều khiển đang gửi dòng điện đến hệ thống. Đèn báo pin cũng có màu xanh lục, chứng tỏ bảng điều khiển thực sự đang sạc pin. Kết quả này cũng kết luận rằng bộ biến tần và các tải nhận được nguồn điện này vì chúng được nối trực tiếp vào pin. Khi bật biến tần và tất cả các đèn báo đều bật, thử nghiệm cuối cùng là bật các tải trong hai phòng học và tất cả các tải đều hoạt động thành công.

Bài học kinh nghiệm

Sau đây là một số bài học chúng tôi đã học được khi lắp đặt hệ thống pin năng lượng mặt trời tại Phòng học La Yuca.

• Lập kế hoạch trước và liên hệ với những người giúp bạn cài đặt hệ thống trước ít nhất một ngày để đảm bảo rằng bạn có đúng công cụ cho công việc.
• Đánh dấu các dây cáp điện bằng băng dính có mã màu để ghi nhớ đó là cáp nào. Điều này đặc biệt hữu ích nếu hệ thống yêu cầu bạn phải đến một nơi khó tiếp cận để kiểm tra loại cáp.
• Luôn ước tính quá mức tải mà hệ thống của bạn sẽ cần tạo ra. Sản xuất nhiều điện hơn mức cần thiết một chút vẫn tốt hơn là không có đủ điện.
• Đừng luôn hy sinh chất lượng để lấy giá của phần cứng điện của bạn. Sẵn sàng chi thêm một ít tiền để có các ổ cắm và công tắc không chỉ hoạt động mà còn bền bỉ.
• Hãy làm theo các hướng dẫn đi kèm với bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời vì thứ tự bạn kết nối dây với bộ điều khiển rất quan trọng.
• Nhóm của chúng tôi đã tìm hiểu rất nhiều về sự khác biệt giữa dòng điện xoay chiều (AC) và dòng điện một chiều (DC) cũng như cách đi dây hai loại khác nhau. Cụ thể, hãy đảm bảo bạn có thước dây lớn hơn cho khía cạnh DC của hệ thống thay vì khía cạnh AC của hệ thống. Lý do cho điều này là do điện áp DC giảm trên một khoảng cách dài, trong đó AC có thể có dây nhỏ hơn và có thể truyền đi những khoảng cách lớn hơn nhiều.

Bước tiếp theo

Sau đây là các bước bổ sung mà các nhóm trong tương lai có thể thực hiện để cải thiện hệ thống ở La Yuca.

• Thêm màn hình pin để người dùng có thể đọc được điện áp pin. Nếu điện áp pin quá thấp, không nên sử dụng tải cho đến khi sạc lại. Điều này sẽ giúp đảm bảo tuổi thọ pin lâu hơn.
• Cố định dây từ bảng điều khiển đến hộp điều khiển chắc chắn hơn.

Xử lý sự cố

Problem	Suggestion
Solar Panel Light is off	Wires connecting the panel and the controller have been interrupted
Inverter/Loads do not turn on, or Battery Light is Off	Make sure Inverter and Batteries are plugged into the charge controller correctly, check wire status
Advanced Issues	Contact or ask around for Javier Duran Jr. "Gordo" from La Yuca

Video

Team

The Renewable Energy Team of 2014 consists of the following Cal Poly Humboldt Engineering students, as well as Javier Duran Jr. from La Yuca. Also, a very special thanks to Tito from the La Yuca Community for providing his expert electrical knowledge and help, as well as Jose (also from the La Yuca Community) for his help with the construction and installation of the hardware for our system.

• Noah Coor
• Jackson Ingram
• Emily Klee
• Jeff Mosbacher

Jeff Mosbacher, Jackson Ingram, Noah Coor, and Emily Klee

Update 2015

The Practivistas Solar team of 2015 returned to the system in La Yuca and found that the inverter was not working and needed to be repaired. They also found that the rainwater catchment system has been dismantled due to a storm and children playing with it. The teaching assistant Jack Ingram and Javier Duran Jr fixed the rainwater catchment system and Javier also fixed the wiring for the LED lights in the storage room that seemed to be disconnected by a dent in the roof, possibly as a result of the storm. To fix the inverter Tito, local electrician and taxi driver, helped the team by taking the inverter to SM Electronica to have it repaired for 1,000 pesos. The inverter was then reinstalled by Tito and Lonny Grafman. The team also monitored the health of the batteries by discharging them to 60% and recharging them. By monitoring the voltage with a multimeter the team was able to see the duration of time it took for the batteries to charge. The batteries proved to be healthy as the school rarely uses the system. The team explained how to operate and how to maintain the system with the maintenance people at the La Yuca school.

To learn more about what the 2015 solar team accomplished, go to Practivistas solar 2015

Testing results

Discharging Graph illustrating the data the team collected when they were discharging the La Yuca batteries.

Discharging the La Yuca batteries

The two 6V batteries initially read 13.7V when the system was completely charged. After three hours with the loads from the table below on, the voltage of the batteries read 11.96V. According to the Depth of Discharge table from http://www.solar-electric.com/deep-cycle-battery-faq.html, the batteries were discharged 60%. This means that the La Yuca school can run their loads for three hours on a cloudy day and still have some energy left in their batteries.

Load	Quantity	Power (Watts)
Fan	2	55
Incandescent Light Bulb	1	100
Compact Florescent Light Bulb	1	18

Recharging Graph 1 illustrating the data the team collected when they were recharging the La Yuca batteries.

Sạc pin La Yuca

Để đánh giá tình trạng của pin, lượng giờ cần thiết để sạc lại hệ thống 12V đã được tính toán bằng toán học và so sánh với lượng thời gian bằng cách chờ và kiểm tra điện áp pin bằng đồng hồ vạn năng. Mất khoảng ba giờ để pin chuyển từ mức xả sâu 60% sang sạc lại hoàn toàn với điện áp 13,7. Việc điện áp tăng giảm như trên biểu đồ là điều bình thường. Sau khi tính toán, lượng thời gian mà pin khỏe với mức xả sâu 60% là khoảng ba giờ, nghĩa là pin vẫn khỏe. Nếu pin sạc lại nhanh hơn so với tính toán thì có thể chúng đã bị hỏng. Dưới đây là phương trình được sử dụng để xác định thời gian cần thiết để xả pin: