fotovoltaica argentina
Este proyecto fotovoltaico fue diseñado para proporcionar electricidad para iluminar una casa en un instituto de construcción natural en el centro de Argentina. Se utilizarán seis bombillas, cuatro dentro de la casa y 2 fuera de la casa. Esta casa será construida por Kleiwerks y la iluminación servirá de ejemplo para que la comunidad vea cómo funcionan los sistemas fotovoltaicos, centrándose en cómo se extrae la energía de la luz solar y se convierte en electricidad para alimentar sus hogares. Este será el primero de muchos sistemas fotovoltaicos en esta comunidad.
Este sistema es para operar cargas por la noche o durante el tiempo nublado. Estos sistemas fotovoltaicos utilizarán baterías como medio para almacenar energía eléctrica. Las cargas del sistema pueden funcionar con baterías en cualquier momento, independientemente del clima.
El tamaño y la configuración de un banco de baterías dependen del voltaje de funcionamiento y de la cantidad de uso nocturno. El número de módulos debe ser el adecuado para recargar las baterías durante el día. Es muy importante no dejar que las baterías se descarguen o sobrecarguen ya que cualquiera de las dos situaciones las dañará gravemente. Un controlador de carga desconectará el módulo de la carga una vez que la batería se haya cargado por completo. Algunos controladores de carga también pueden evitar que las baterías se descarguen demasiado al detener el suministro de energía a la carga de CC.
Los componentes básicos del sistema de CC incluyen un módulo fotovoltaico, un controlador de carga, baterías de almacenamiento y la carga eléctrica del sistema.
¡ADVERTENCIA! Como estás utilizando un inversor, debes mencionar que las luces son de CA. -- Ajay
Contenido
Método
Los siguientes pasos, imprescindibles para el éxito de la construcción de un sistema de este tipo, son específicos para las personas que trabajan en un proyecto internacional, así como para los estudiantes que son constructores fotovoltaicos por primera vez. Estos pasos son los que formulé durante el proceso, pero no pude completar en este orden durante mi proyecto. Cuando lea la discusión a continuación, comprenderá cómo mi proceso fue un poco menos organizado y funcional. La mayor parte del tiempo intentaba descubrir qué era cada parte del sistema, cómo funcionaba y por qué era importante. El material me resultaba extraño, por lo que pasé la mayor parte de mi trabajo leyendo y hablando con otros. Si hubiera tenido experiencia previa incluso en la elaboración de un proyecto de ingeniería como este, mi proyecto actual se llevaría a cabo en los siguientes pasos.
Pasos:
- Quien que donde cuando porque como
- ¿Para quién estás construyendo el proyecto? Estoy construyendo mi proyecto para una casa ubicada en San Luis del Monte de Oro, Argentina.
- ¿Qué se requiere del sistema? Un sistema que puede alimentar cuatro bombillas en el interior y dos en el exterior, durante cuatro horas por noche, los siete días de la semana.
- ¿Dónde estás construyendo el sistema? En o cerca de la casa donde se instalará la iluminación. El panel deberá colocarse en un área donde haya la menor cantidad de sombra, un buen grado de brisa para mantener baja la temperatura del panel y en la casa principal o cerca de ella para que haya menos necesidad de hilos largos. del cableado (la resistencia mínima).
- ¿Cuándo es necesario completar el sistema? El sistema debe estar terminado en abril de 2006. El sistema se instalará en Argentina en una fecha posterior y, mientras tanto, permanecerá en el CCAT de HSU.
- ¿Por qué utilizan energía solar? Quieren exhibir electricidad solar en su edificio natural central para una comunidad que se basará en la tecnología adecuada . Actualmente el pueblo no está conectado a la red eléctrica, por lo que no hay electricidad en la comunidad en este momento. El uso de energía fotovoltaica en esta comunidad rural para proporcionar iluminación brinda oportunidades a los miembros de la comunidad para extender los días de trabajo, socializar por las tardes y cualquier otra actividad que uno pueda realizar por la noche. Esto también proporciona un mayor nivel de comodidad, ya no hay limitación de horas de luz y también aumenta la seguridad al caminar de noche.
- ¿Cómo se va a financiar? El proyecto será financiado a través del CCAT ( Centro Universitario de Tecnología Apropiada ) de HSU.
- Comunicación
- Una vez que descubra los conceptos básicos, comuníquese con su sitio y hágales saber que está asumiendo el proyecto. Haga cualquier pregunta que pueda ayudarle en el proceso de planificación inicial. Si hay algo que te confunde, no dudes en pedir ayuda. Comprender la energía fotovoltaica puede resultar bastante confuso para el profano que no ha estado expuesto previamente a la terminología y diversos conceptos.
- Diseñar una línea de tiempo
- Aunque esto a menudo cambiará durante el proceso de prueba/error, establezca un cronograma tentativo e intente ceñirse a él. Mantenga un diario y registre todo el progreso e incluya un registro de comunicación con su sitio. Recuerde que las cosas siempre llevarán más tiempo de lo que cree, ¡así que comience TEMPRANO!
- Compra un libro
- Recomiendo comprar "Fotovoltaica: Manual de diseño e instalación" y convertirlo en su nuevo mejor amigo. Si es nuevo en la energía fotovoltaica y nunca antes ha trabajado con electricidad, es posible que necesite muchas noches de vinculación de libros para entender los sistemas fotovoltaicos. Además, hay otras sugerencias al final de este libro para proyectos más específicos, así como una sección sobre componentes de diseño específicos. Familiarícese con la información que tiene disponible antes de centrarse en los detalles del sistema.
- Contactar a los lugareños
- Encontrar personas en la ciudad que puedan ayudarlo a responder preguntas lo ayudará en su proceso de aprendizaje y también pueden estar disponibles para ayudarlo durante la construcción de su proyecto.
- Dibujar un diseño preliminar
- Asegúrese de haber descubierto cómo configurar todo el sistema con todas las piezas. ¿Sus cargas son CC o CA? ¿Está cableado en serie o en paralelo? Dibuje el sistema y etiquete todo para asegurarse de tener etiquetadas todas las piezas que necesitará. Así es como descubrí lo que se requería de mi sistema:
- Recopilar datos del sitio
- Este será un sistema que funcionará durante todo el año, funcionará solo de noche utilizando la capacidad almacenada de la batería y funcionará a través del inversor para suministrar la carga de CA.
- En esta localidad de Argentina hay días mínimos de autonomía; muy poca nubosidad y lluvia. Dado que la carga de CA no está en funcionamiento crítico, no es necesaria una fuente de alimentación de respaldo ni capacidad de almacenamiento adicional de las baterías.
- Calcule estimaciones de carga eléctrica independientes
- Tengo seis bombillas CFL que funcionan a 16 vatios cada una: 16 WAC x 6 bombillas = 96 WAC
- Las cargas se utilizarán 4 horas al día - 96WAC x 4h/d = 384
- Las cargas se utilizarán los 7 días de la semana - 384 x 7 = 2688
- Luego, para calcular los vatios hora de CA por día: 2688/7 = 384 wH
- Determine la cantidad de paneles fotovoltaicos y determine cómo conectar los paneles fotovoltaicos entre sí (serie/paralelo)
- Panel de 12 VCC, 50 W - P=IV, I=P/V - I=50W/12 VCC = 4,17 A
- 12 VCC, 4 A cableados en paralelo para aumentar la corriente
- 4A = 400 amperios hora necesarios en la batería
- Determinar el tipo de batería, el tamaño y las configuraciones de cableado.
- Necesitaré una batería de 12 VCC con una capacidad de almacenamiento de 400 aH. No hay necesidad de múltiples baterías, ya que una sola batería puede satisfacer las necesidades energéticas del sistema, y no es crítico tener capacidad de almacenamiento de respaldo, ni tampoco hay días constantes de autonomía. Si tuviera que calcular los días de autonomía, los promediaría a 2-3 días para usos no esenciales o sistemas con generador de respaldo. Para promediar esto, multiplicaría la carga diaria wH x 2 o 3 días por = cuántos amperios hora de capacidad deberían suministrar mis baterías.
- Determinar el tipo y tamaño del controlador
- El controlador del sistema debe coincidir con el voltaje del sistema.
- El controlador debe ser capaz de manejar la corriente de carga máxima (amperaje) que pasará a través del controlador.
- El controlador debe poder manejar la corriente máxima del conjunto fotovoltaico.
- Quiero un controlador de carga solar que tenga una desconexión de bajo voltaje (LVD) o un fusible para evitar que la matriz sobrecargue la batería y también para evitar que la carga descargue la batería.
- CA o CC: determine si necesita un inversor
- Como mis cargas son de CA, necesito un inversor para suministrar corriente CA a mis cargas.
- Determine cuánto cable requerirá su sistema en función de las distancias del equipo
- Esto aún es desconocido en mi proyecto porque no me han proporcionado esta información mis contactos en Argentina.
- Determinar cómo se montará el sistema.
- Nuevamente, esto es desconocido para mi proyecto.
- Recopilar datos del sitio
- Asegúrese de haber descubierto cómo configurar todo el sistema con todas las piezas. ¿Sus cargas son CC o CA? ¿Está cableado en serie o en paralelo? Dibuje el sistema y etiquete todo para asegurarse de tener etiquetadas todas las piezas que necesitará. Así es como descubrí lo que se requería de mi sistema:
- escribir un presupuesto
- Averigüe dónde va a comprar todos los materiales (asegúrese de que los tengan en stock), cuánto costará cada uno y cuál será el precio total del proyecto.
- Obtener financiación
- Entregue su presupuesto para que se apruebe su financiación. Discuta con ellos cómo hará para comprar los materiales. (es decir, ¿le están dando dinero por adelantado? ¿Debe comprar y recibir un reembolso?, etc.)
- Reúna materiales eléctricos
- Necesitaba alambre, cortadores de alambre, pelacables, pernos para alambre, alicates, destornillador(es), cuchillo, casquillos y llave inglesa.
- Practique el cableado de su sistema fotovoltaico
- Descubrí que fue muy útil sentarme con mis materiales y conectar todo junto antes de intentar "construir" realmente el sistema. Conecté todo en paralelo y me aseguré de que el sistema funcionara antes de construirlo. Utilicé el medidor de voltaje para ver de dónde se extraía la electricidad en mi sistema de CA.
- Reúna los materiales de montaje
- Piense en cómo necesita configurar su sistema. ¿Lo estás construyendo sobre un techo? ¿Estás construyendo tu propia montura en el suelo en alguna parte? Reúna algunos materiales de los depósitos de chatarra locales para construir el soporte del sistema. Recogí la mayoría de mis materiales de montaje del depósito de chatarra de metal y de un depósito de madera de reventa.
- Construya el sistema
- Hice un soporte "A-Frame" para mi sistema fotovoltaico que diseñé yo mismo en función de dónde sería necesario soportar más la distribución del peso.
- Pruebe el sistema
- La mejor manera de probar el sistema es volver a cablearlo para asegurarse de que todas las conexiones sean seguras y de haber reevaluado todas las piezas para asegurarse de que estén haciendo su trabajo correctamente dentro del sistema. También me aseguré de que todo estuviera apretado y seguro para que el clima no afectara las conexiones ya que el módulo iba a estar afuera.
- Dibujar diagramas
- Esto le ayudará en el proceso de presentación, así como a aquellos que intentan comprender por qué y cómo funciona todo de la forma en que lo hace. También le ayudará a organizar sus ideas para que pueda revisar toda la información y, en última instancia, volver a aprender la logística del diseño del sistema.
- Redactar un informe
- Incluya cualquier dificultad o problema que haya encontrado durante el proceso de aprendizaje. También será bueno revisar esto la próxima vez que esté interesado en trabajar en un proyecto similar. Un informe sirve como guía para aquellos que también estén interesados en trabajar en un proyecto similar.
- enseñarle a alguien
- Si no tienes una clase para presentar tu proyecto, enséñale a tus amigos/familiares/vecinos/compañeros de cuarto. Enseñarle a alguien solidificará sus conocimientos sobre energía fotovoltaica y le presentará algunas preguntas nuevas en las que quizás no haya pensado por su cuenta. ¡ESTO ES CLAVE!
Materiales de electricidad
- 3 paneles fotovoltaicos de 50 vatios/12 voltios
- 1 - Controlador de carga solar
- 1 - Batería de 12 voltios
- 1 - Inversor Mod-Sinusoidal de 400 vatios/110 voltios
- Bombillas fluorescentes compactas de 6 a 15 vatios
- 6 - Enchufes de luz
- 1 - Interruptor de luz
- alambres
- Cinta aislante de colores
Cableado del sistema fotovoltaico
Una vez que compré todos los materiales para el sistema fotovoltaico, los coloqué frente a mí en el suelo de mi casa. Puse las piezas en orden cronológico (paneles fotovoltaicos - controlador de carga - batería - inversor - interruptor de luz - bombillas). Tenía mis cortadores de alambre, tuercas para cables y alambre. Me aseguré de saber dónde se conectaban todos los cables positivos al siguiente cable positivo y el negativo al negativo, ya que estaba cableando mis paneles en paralelo. Luego corté alrededor de la punta del cable para quitar la capa protectora, exponiendo la punta del cable. Esto me permite fortalecer la conexión entre los cables que estoy juntando. Una vez que tuve dos extremos expuestos del cable, los conecté usando la tuerca para cables. Primero, conecté el cable positivo del panel fotovoltaico al cable positivo del controlador de carga. Luego conecté el cable negativo del panel fotovoltaico al cable negativo del controlador de carga. Manteniendo las conexiones positivas con el siguiente positivo y la negativa con el negativo, luego conecté los cables a la batería. Desde la batería, los cables se conectan al inversor. Dado que el inversor tenía dos enchufes a un lado en lugar de un lugar para conectar cables sin procesar, hice mis propios enchufes conectando los cables directamente a los cabezales de los enchufes y conectándolos al sistema. Luego pude "enchufar" las luces en lugar de tenerlas conectadas permanentemente al sistema. Las bombillas se conectan directamente a un interruptor de luz, que a su vez se conecta al inversor y, por lo tanto, se pueden controlar mediante manipulación directa. Hay seis bombillas, conectadas en dos juegos de tres, que pasan por el interruptor de la luz (que tiene conexión a tierra), para un total de dos enchufes en el inversor.
Algo que me entusiasmó mucho cuando construí el sistema fue descubrir que el controlador de carga en realidad me decía de dónde estaba extrayendo la electricidad: de los paneles o de la batería. El controlador de carga también indica cuánta carga tiene actualmente la batería y cuándo está agregando carga a la batería a partir de la electricidad solar producida.
El inversor tiene un interruptor en el lateral para encenderlo/apagarlo, que se ilumina cuando está en funcionamiento.
Puse un interruptor de luz entre las bombillas (carga) y el inversor para que los clientes pudieran operar el sistema a través de un enchufe de pared o encendiendo/apagando el inversor.
Materiales de montaje
- Madera contrachapada
- Soporta 2x4
- Clavos/Tornillos
- Bisagras
- Cinta métrica
- Martillo
- Destornillador
- Taladro eléctrico
- Cortadores de alambre
Montaje del sistema fotovoltaico
Clientes/Sitio
Clientes: San Francisco del Monte de Oro, Argentina.
Sitio: El sistema fotovoltaico se construyó en Arcata, California, en la casa de los diseñadores. Posteriormente será transportado a la comunidad en Argentina.
Costos
| Cantidad | Materiales | Fuente | Costo $ | Total |
|---|---|---|---|---|
| 3 | Panel fotovoltaico de 50 vatios/12 voltios | Ingeniería de energías alternativas | 285.00 | 855.00 |
| 1 | Controlador de carga solar | Ingeniería de energías alternativas | 60.00 | 60.00 |
| 1 | Batería de 12 voltios (marco dañado) | Ingeniería de energías alternativas | 100.00 | 100.00 |
| 1 | Inversor Mod-Sinusoidal de 400 vatios/110 voltios | Ingeniería de energías alternativas | 42.31 | 42.31 |
| 6 | Bombillas fluorescentes compactas de 15 vatios | Hardware as | 20.00 | 120.00 |
| 1 | Enchufes de luz | Hardware as | 10.00 | 10.00 |
| 1 | Cable | Hardware as | 10.00 | 10.00 |
| Cinta aislante de colores | Hardware as | 4.00 | 4.00 | |
| Madera para montar | Aserradero de madera de reventa | 30.00 | 30.00 | |
| 8 | Bisagras | Patio de chatarra de metal | GRATIS | 00.00 |
| 1 | Interruptor de luz | Hardware as | 2.00 | 2.00 |
| 8 | Ruedas | Hardware as | 10.00 | 10.00 |
| Clavos/Tornillos | Hardware as | 10.00 | 10.00 | |
| Coste total | 1253.31 | |||
Fondos
Toda la financiación se realizó a través del Centro del Campus de Tecnología Apropiada (CCAT) de la Universidad Estatal de Hunboldt.
Diseño final
Después de recolectar todos mis materiales eléctricos y de montaje, probar el cableado y diseñar un soporte, comencé a construir el sistema en mi jardín delantero. Completar el proceso de construcción requirió 5 días de trabajo, trabajando aproximadamente 5 horas cada día (lo que incluye hacer muchos viajes para recolectar materiales, equipos y herramientas faltantes). Después de recolectar materiales del almacén de madera de reventa y del taller de chatarra, comencé a construir el "marco en A" que diseñé. Hice un diseño que se plegaría sobre sí mismo. Mi primer problema con esto fue que no pude encontrar anchos de madera coincidentes. Mi segundo problema fue descubrir dónde instalar correctamente las bisagras para que se plegaran y aún dejaran espacio para los soportes debajo de cada pieza de madera.
Figura 1
Figura 1A
Una vez que pude completar el diseño original que tenía en mente, el marco se dobló muy bien sobre sí mismo, ¡e incluso tiene ruedas para poder mover el equipo!
Figura 1B
Figura 1C
Figura 1D
Después de construir el "marco en A", taladré agujeros en la pieza grande de madera contrachapada y coloqué todas las piezas para que pudieran verse fácilmente. Una vez que se completó este laborioso proceso, pude cablear el sistema. Después del cableado, hice diagramas para todo el sistema para que cualquiera que estuviera interesado pudiera entender fácilmente cómo se completó el cableado. Cada cable está etiquetado y toda la parte posterior de la madera contrachapada es accesible para que los espectadores puedan mirar a ambos lados, para ver la "carcasa exterior" de cómo se verá el sistema encima de un soporte y lo que sucede detrás de escena. con todo el cableado, lo que en última instancia hace que el sistema sea fácil de entender incluso para aquellos que no tienen experiencia previa en energía fotovoltaica. (¡Lo probé con un amigo!) Incluya estos diagramas en esta página - Lonny
Discusión/Conclusión
¡Este fue un excelente proyecto en el que trabajar! He adquirido una cantidad invaluable de conocimientos durante este proceso. Este proyecto me obligó a pensar en electricidad, diseños de construcción/montaje, comunicación internacional y, sobre todo, me retó a analizar constantemente mis esfuerzos. El mayor desafío para mí fue aprender y comprender el material sobre energía fotovoltaica. NO he tenido experiencia previa trabajando con electricidad. Seré el primero en admitir que ni siquiera sabía lo que significaba la palabra "fotovoltaica" cuando me di cuenta de esta posibilidad. Cuando descubrí que se trataba de electricidad solar, inmediatamente anhelé la oportunidad, ya que sentí que era la mejor razón para aprender y crecer con un proyecto que sería más que desafiante. Me sentí apoyado porque tenía una clase, un profesor y una comunidad conocedora para pedir ayuda cuando la necesitara. Era el único proyecto sobre el que era escéptico enseñarme yo mismo.
Al comenzar el proyecto, sentí enormes frustraciones con el material. Leería y leería y leería. Cuanto más leía, más perdida y confundida me sentía. Pero la perseverancia finalmente da sus frutos, y muy pronto: ¡el material se asimiló y HACE CLIC! Fue un momento emocionante en mi educación, ya que tuve que afrontarlo por mi cuenta, sin importar cuánta o poca ayuda me brindaron. Pasaron meses antes de comprar los materiales, ya que quería estar seguro de que no estaba equivocado en mi comprensión, lógica y diseño. También quería conseguir todos los materiales de una sola vez, para no tener que viajar muy lejos en más de un viaje. Una vez que obtuve los materiales, me senté solo en una casa durante cuatro días e intenté conectar las piezas. ¡Ese era mi próximo desafío! ¡Estaba realmente preocupado por conectar los cables porque no tenía ni idea de cómo conectarlos! Desesperada, un amigo vino y me mostró cómo armarlos. El sistema estaba en su lugar, los cables conectados, y en el momento en que enchufé una lámpara, ¡se me llenaron los ojos de lágrimas! ¡Había producido un sistema que conducía electricidad! Fue un momento que nunca olvidaré.
Un par de fines de semana después elaboré mi diseño de montaje final, compré mis piezas y comencé a cortar. La construcción del soporte tomó alrededor de cinco días, incluida la colocación de todas las piezas en el soporte y el cableado del sistema en el soporte. Debo decir que es pesado, pero tiene un aspecto magnífico. Es realmente un tesoro haber invertido todo el trabajo que tengo en este proyecto, ¡ya que las recompensas son insuperables!
Enlaces y referencias
- Red de eficiencia energética y energías renovables - http://web.archive.org/web/20100127134447/http://www1.eere.energy.gov:80/solar/pv_physics.html : información sobre cómo funciona una célula solar completa con animación.
- Komp, Richard J. - Fotovoltaica práctica: electricidad a partir de células solares
- Energía Solar Internacional. - Fotovoltaica: Manual de diseño e instalación: un recurso muy completo para aquellos que tienen un nivel principiante o tienen conocimientos avanzados de energía fotovoltaica. No intentaría realizar un proyecto sin este libro como compañero.
