Bob y Cody han modificado el sistema fotovoltaico aislado de la red en Arcata Educational Farm .
El sistema previamente implementado constaba de los siguientes componentes: panel solar, batería, controlador de carga, cableado y contestador automático. El nuevo sistema alimenta un nuevo contestador automático y un ventilador para el inodoro de compostaje. Este sistema proporciona un medio para que los accionistas se pongan en contacto con la AEF para la temporada alimentaria.
Anteriormente, no se proporcionaba energía al contestador automático y los accionistas veteranos o los accionistas interesados no podían dejar mensajes. Evaluamos el sistema fotovoltaico; reemplazó cualquier pieza rota (por ejemplo, cableado viejo, batería defectuosa, etc.) y agregó componentes (por ejemplo, inversor) para mejorar el funcionamiento del sistema. A través del proceso de modificación del sistema fotovoltaico, elaboramos un manual de “cómo hacer” para los actuales y futuros directores de la Granja Educativa Arcata.
- Para ver un proyecto sobre resolución de problemas, reparación, prueba y mantenimiento de este sistema, visite Sistema fotovoltaico AEF/Solución de problemas
Contenido
- 1 Sistema anterior
- 2 Cronograma propuesto
- 3 Criterios
- 4 Revisión de literatura
- 5 Componentes y sus funciones.
- 6 Instrucciones de funcionamiento/mantenimiento de los componentes
- 7 Instalación del sistema
- 8 Fotos de instalación del sistema
- 9 Pruebas del sistema, solución de problemas, precauciones y mantenimiento
- 10 Presupuesto
- 11 Actualización de octubre de 2013
- 12 Proyectos relacionados
Sistema anterior
Fig 1: Componentes del sistema existente
Fig 2: Paneles solares existentes en el edificio de la AEF
Fig 3. Contestador automático antiguo
Fig 4. Antiguo enchufe para contestador automático
Cronograma propuesto
| Artículo | Fecha propuesta | ¿Fecha cumplida? |
|---|---|---|
| Dimensionamiento de los componentes del sistema y fijación de precios para la aprobación del cliente y de la CCAT | 11/03/08 | ¡Sí! |
| Presupuesto convertido en CCAT | 12/03/08 | ¡Sí! |
| Reemplace el cableado existente con cableado nuevo en el sistema fotovoltaico, instale el inversor, la batería nueva y pruebe | 29/03/08 | ¡Sí! |
| Crear manual de usuario/registro de mantenimiento para el sistema | 16/04/08 | ¡Sí! |
Criterios
| Criterios | Restricción | ¿Éxito? |
|---|---|---|
| Costo | Menos de $400 | Sí |
| Fácil mantenimiento/documentación | Fácil de mantener por otros y claramente documentado. | Sí |
| Seguro | Menos posibilidades de sufrir una descarga eléctrica: no hay cables expuestos | Sí |
| Educativo/Utilizable por todos los que forman parte de AEF | El contestador automático funciona para proporcionar una herramienta de fácil acceso a la granja/accionistas | Sí |
| Durabilidad | Dura muchos años, herramienta educativa continua. | Sí |
Revisión de literatura
Ha habido importantes debates y escritos sobre diseño, instalación y mantenimiento fotovoltaico. Este sistema no está conectado a la red, por lo que nos centramos en la misma literatura revisada para nuestro otro proyecto:
Estación de aprendizaje solar Engr 305 a la que se puede acceder aquí revisión de la literatura y aquí Fotovoltaica .
Componentes y sus funciones.
- 1 panel
- Colección de células fotovoltaicas diseñadas e instaladas en el panel según configuración en serie o en paralelo.
- Batería sellada con estera de vidrio absorbido (AGM)
- Almacenamiento de corriente eléctrica CC.
- Controlador de carga 3/Desconexión de bajo voltaje (LVD)
- Regula el voltaje de la batería y controla la velocidad de carga o el estado de carga de las baterías. LVD apaga el sistema cuando el voltaje cae por debajo de 11,6 v y lo vuelve a encender después de que la batería se haya cargado a 12,6 v.
- 4-inversor
- Cambia la corriente continua (CC) generada por el Panel a corriente alterna (CA) utilizada por los hogares.
- Cargar (Contestador automático)
- Cualquier componente eléctrico dentro de un circuito que extrae energía de ese circuito.
- La mayoría de las cargas se pueden encender y apagar, como una bombilla o un refrigerador.
- Las cargas son CA o CC.
- Fusibles
- Cuando una corriente excede el amperaje nominal de un fusible, el circuito se abre y detiene todo el flujo de corriente. Cuando un fusible se "quema", debe ser reemplazado.
- Metro
- Un medidor que le permite ver de dónde está extrayendo energía y cuánta energía se extrae de las cargas.
- 5-Salidas
- Tomacorriente para hacer funcionar aparatos de aire acondicionado-contestador
Instrucciones de funcionamiento/mantenimiento de los componentes
- Contestador automático
- El contestador automático es un ATT 1715 usado y el manual del usuario está en línea.
- Controlador de carga/Desconexión de bajo voltaje
- El controlador de carga es una unidad SunSaver de 10 amperios y el manual del usuario está en línea
- Inversor
- El inversor es un Xantrex XPower Inverter 400 y el manual del usuario está en línea
Instalación del sistema
Después de evaluar qué componentes podrían reutilizarse del antiguo sistema y del contestador automático (Fig. 1, 2, 3, 4), nos reunimos para planificar la reinstalación. Cody, que era mejor en tareas de instalación difíciles, reconstruyó la caja de la batería (Fig. 5), recableó y conectó el controlador de carga y el inversor (Fig. 7, 8 y 9), y entrenó a Bob mientras volvía a cablear la parte de CA de el sistema. Bob pasó el cableado Romex desde el inversor hasta la caja de enchufes de CA. También conectó el tomacorriente de CA como antes tenía cableado de CC directo (Fig. 4). Bob volvió a cablear el ventilador de abono para proteger a cualquier persona de recibir una descarga eléctrica si se quedaba dormido mientras estaba en el inodoro (Fig. 13). Reemplazamos todo el cableado viejo con cableado nuevo y lo fijamos con los colgadores existentes.
Tuvimos cuidado de tener todos los componentes cubiertos de los elementos o lejos del contacto humano incidental. En realidad, esta parte fue más fácil que la estación de aprendizaje, ya que podíamos trabajar al mismo tiempo en lugar de uno a la vez debido al espacio. Una vez que terminamos y conectamos el nuevo contestador automático, ¡todo funcionó perfectamente y se veía bien (Fig. 10, 11 y 12)! Por un momento...
Fotos de instalación del sistema
Fig 5. Caja de batería nueva
Fig 6. Bob instalando una nueva toma de CA para el contestador automático
Fig 7. Cody cableando el controlador de carga
Fig 8. Cableado del nuevo sistema. ¡Trabajo en equipo!
Fig 9. Conexión del cable final al controlador de carga
Fig 10. Sarah y Bob afinando el contestador automático
Fig 11. Nuevo contestador automático y toma de CA
Figura 12. Nuevo sistema
Fig 13. Cables nuevos para el ventilador del inodoro de compostaje
Pruebas del sistema, solución de problemas, precauciones y mantenimiento
- Para ver un proyecto sobre resolución de problemas, reparación, prueba y mantenimiento de este sistema, visite Sistema fotovoltaico AEF/Solución de problemas
Primero evaluamos el sistema actual y descubrimos qué componentes seguían siendo buenos y cuáles malos. La batería tenía cinco años, no aguantaba la carga y necesitaba ser reemplazada. El controlador de carga todavía funcionaba, pero decidimos reemplazar el antiguo por un controlador de carga nuevo con desconexión de bajo voltaje (LVD). Esto evita que la batería se descargue a niveles que disminuyan su vida útil.
Usando el cableado antiguo proveniente del panel solar, probamos el voltaje que viene del panel al controlador de carga. Sólo llegaban 1,79v, por lo que nuestro pensamiento inicial fue un panel defectuoso. El CCAT tenía algunos paneles y estaba dispuesto a donar uno en caso de que el original fuera malo. En un día soleado, se probaron todos los paneles de su remolque solar y se donó uno muy similar al panel existente. Pero resultó que era el cableado viejo. Después de quitar el cableado viejo y probar el panel, nos mostró 19,5v. La vida útil de un panel a pleno voltaje es de 15 a 25 años y después la salida de voltaje solo disminuye ligeramente.
After the system was completely installed, we tested the answering machine and everything worked. We were able to leave messages on the answering machine for a week before the system turned off. It now has been a full week and the system has not yet turned on, we tested our system at every point checking to make sure that our wiring was done correctly. The wiring was determined good and now we are testing individual components. The inverter worked when hooked up to battery, so now we're testing the battery to make sure it will hold a charge. All components are new so it is difficult to troubleshoot a new product being bad. After charging the battery up with a battery charger a load test was performed to make sure the voltage didn't drop rapidly. The battery was determined good, so now its down to the charge controller and/or the panel. With the battery charged we hooked it back up to the system and it worked again for a week. By bringing another battery in and hooking it up directly to the panel(around the charge controller), we were able to determine that the panel and wiring are good and eliminate them from scrutiny. We are investigating the charge controller. At this point its a matter of patience, time, and more trouble shooting if the problem persists.
List of steps to take when testing this system:
- Test system meters-Test on a device where you know the voltage and verify it is working and correct
- Array/panel voltage-Use a DC voltmeter/ampmeter to measure the voltage/amperage(in full sun) in an array/panel and record
- Battery voltage-carefully measure the voltage of the battery before and after connecting and record
- Check status indicators on charge controller and inverter if available
- Check all wiring to see if any is live by testing voltage and/or current at all points before and after a component
- Check all terminals and wires for loose, broken, corroded or burnt connections or components
- Make sure charge controller is clean
- Fire up the system under full sun and re-test each point and component for common voltage/amperage
- Turn on the answering machine!
Reference: Maintenance and operation of stand-alone Photovoltaic systems (1991). Sandia National Laboratories, Albuquerque, New Mexico 87185-5800 157
Troubleshooting Document For the AEF
This is an overview/basic troubleshooting document for many of the components of the AEF solar system including the answering machine.
- ANSWERING MACHINE
- If trouble occurs, turn off then back on. If problem persists, take home to try in different outlet. For programming, see enclosed user manual.
- CHARGE CONTROLLER
- For hook up and wiring instructions, please see enclosed diagram. For basic troubleshooting, test all three connection points with a voltmeter. If they are bad, it may need replacement. If they are good (have all the same voltage), the problem is most likely something else.
- BATTERY
- Check all points for corrosion and test each terminal with a voltmeter. If the voltage is below 12 volts and/or the Low Voltage Disconnect light is lit on the Charge Controller, unplug the answering machine and wait until you have two hours of full sun, then re-test. If not charging, the battery may be bad.
- INVERTER
- Using a voltmeter, test points on both sides of the inverter(one is AC and the other DC), during full sun if possible. For more troubleshooting, see the enclosed manual.
- PANEL
- Test panel by disconnecting from charge controller during full sun and using a voltmeter to test the voltage. It should be around 18 volts DC.
ALL COMPONENTS BUT THE BATTERY HAVE MANUALS ON-LINE AND ON-SITE.
Precautions
- Do not touch any of the wires with your hands or a metal tool when the system is connected.
- Read any material in our "how-to" packet before attempting to fix. The "how-to" packet has the components and diagrams above, a hard
- Only let someone that knows what they are doing repair or change the system or its wiring.
Maintenance
The following are maintenance logs for the AEF PV System and are recommended to be filled out monthly.
Budget
| Component | Cost |
|---|---|
| AGM 12 Volt 75 Amp Hour Battery | $160.95 |
| 400 Watt Inverter | $42.90 |
| Charge Controller with Low Voltage Disconnect | $69.95 |
| 15 Amp Fused Outlet | $13.50 |
| 24 feet of Romex wiring | $48.00 |
| 25 feet of 10 gauge wiring | $12.25 |
| 7 Feet of 12 gauge wiring | $2.45 |
| Answering Machine | $3.82 |
| Total | $353.82 |
Update October 2013
Figure 14
Figure 15
For an ENGR 308 class assignment, me and my partner Drew collected information on the Bayside Park Farm's projects listed on Appropedia and learned enough to update each project. After speaking with farmers Jayme and Leandra, we learned that the photovoltaic system still has all components hooked up (Fig 14&15), but is no longer in use. Since installed in April, 2008 the system was used to power the answering machine and a compost fan. Then was used to charge a battery for the solar water heater after it was installed in May, 2010. It was all working well, however, Leandra told me that it was not providing enough energy as they needed anymore and they became hooked up to the grid this last May 2013 when the solar water heater was dismantled and the new wash station was built. They are looking to see the arrays back in use soon as they served them well over the last ~5 years.
