Installazione solare fotovoltaica (PV) per camper fai da te: 7 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Quello che segue è un tutorial su come installare un sistema solare fotovoltaico (PV) per un camper, un furgone o un camper fai da te. Gli esempi, le immagini e i video mostrati sono specifici per il camper slide-in personalizzato che sto costruendo per il mio pickup da 6 piedi, ma dovrebbero offrire una linea guida per chiunque tenti di eseguire un tipo simile di installazione solare. Molti dei passaggi e dei componenti del sistema potrebbero essere eccessivamente complicati o non necessari per il tipo di installazione che stai eseguendo. Segui ogni passaggio e includi i componenti a tua discrezione. La sicurezza, tuttavia, NON è un optional! NON lavorare con cavi CALDI!! Tutti i circuiti devono avere una sorta di protezione dai guasti (fusibili/interruttori) e capacità di isolamento.

Passaggio 1: dimensionamento del sistema

Il primo passo per realizzare un impianto solare fotovoltaico (PV) per camper o camper è calcolare quanta potenza verrà assorbita da tutti i dispositivi elettrici da collegare. Sarà necessario fare delle ipotesi su quante ore al giorno ogni dispositivo funzionerà (potenza di assorbimento). A causa dell'energia persa durante la conversione da corrente continua da 12 volt (CC) a corrente alternata da 120 volt (CA), si consiglia di evitare l'uso di dispositivi da 120 V CA, ove possibile, e utilizzare invece dispositivi da 12 V CC.

L'informazione più importante è determinare gli ampere (A) che verranno assorbiti da ciascun dispositivo e per quante ore (h) funzionerà, poiché le dimensioni delle batterie sono fornite in Ampora (Ah). È sempre una buona idea sopravvalutare le ore per essere certi di dimensionare correttamente il banco batterie. Tuttavia, alcuni dispositivi richiedono un'alimentazione a 120 V CA, quindi sarà comunque necessario un inverter. Quando si determina l'assorbimento di potenza richiesto per i dispositivi a 120 V CA, una buona regola empirica è assumere un'efficienza di conversione dell'80% per l'inverter. L'alimentazione prelevata da un dispositivo a 120 V CA di solito si trova sull'alimentatore o sul dispositivo stesso. Viene mostrato un esempio di dove trovare la potenza sull'alimentatore e come calcolare l'assorbimento di corrente a 12V per due computer portatili.

Una volta determinati i requisiti di alimentazione totale, è possibile scegliere la capacità della batteria per soddisfare tali requisiti di alimentazione (l'esempio sopra mostra che avrei bisogno di 305 Ah al giorno). Le taglie (wattaggio) dei pannelli solari possono essere determinate anche calcolando i Wattora di energia prodotta dai pannelli (si suppongano dieci ore di sole al giorno) convertendoli poi in Ampora dividendoli per 12V. Una tabella è inclusa con i dispositivi e i requisiti di alimentazione per il camper che sto costruendo. Si consiglia di impostare un foglio di calcolo con le equazioni fornite per semplificare il dimensionamento del sistema.

Il passaggio successivo consiste nel creare uno schema elettrico e determinare quali dispositivi possono/dovrebbero trovarsi su circuiti condivisi o avere un proprio circuito isolato.

Passaggio 2: creare uno schema elettrico

Lo schema elettrico non necessita di essere realizzato tramite software informatico con immagini reali dei dispositivi da collegare, come nell'esempio. Lo schema elettrico può essere disegnato a mano e al posto delle immagini è possibile utilizzare parole, numeri o un sistema di codifica (ad es. AC per il condizionatore d'aria o FB10 per la scatola dei fusibili-10A). È imperativo che il diagramma sia chiaramente comprensibile a chiunque stia lavorando sul sistema.

Il sistema è costituito da alcuni componenti necessari:1. Pannelli solari (collegati in parallelo [(+) a (+) e (-) a (-)] per 12V, o in serie [(+) a (-)] per tensioni superiori).2. Regolatore di carica (controlla i volt e gli ampere in ingresso alle batterie per evitare sovraccarichi/danni).3. Battery Bank (se si utilizza più di una batteria da 12 V, collegare tutte le batterie in parallelo, designando una batteria principale per tutte le altre connessioni: controller di carica, inverter e circuiti da 12 V devono essere collegati solo alla batteria principale, non alle batterie secondarie). 4. Interruttori/Fusibili (collegati in linea per interrompere l'alimentazione in caso di emergenza o per lavorare sul sistema).5. Fuse Box (utilizzato per dispositivi a 12V per prevenire un eccessivo assorbimento di potenza che può danneggiare il sistema o altri dispositivi).6. Inverter (converte l'alimentazione a 12 V CC in alimentazione a 120 V CA).7. Dispositivi elettrici (collegati a 12V DC o 120V AC secondo necessità).

Tra i pannelli solari e il regolatore di carica, nonché tra le batterie e i dispositivi elettrici primari (scatola dei fusibili e inverter), devono essere collegati come minimo dei kill switch (preferibilmente abbinati a un fusibile). In questo esempio, l'inverter è dotato di un fusibile e ha un interruttore integrato situato sul retro del dispositivo, quindi non è necessario un kill switch separato. Per una maggiore sicurezza, è possibile installare un altro kill switch tra il controller di carica e le batterie, consentendo il completo isolamento di qualsiasi componente del sistema, se lo si desidera. I kill switch vanno sempre installati sulla linea di tensione positiva che collega i componenti.

Circuiti condivisi o circuiti isolati: decidere quali linee elettriche inserire sullo stesso circuito o quali mantenere il proprio circuito dipende interamente da te. Potresti voler isolare le linee elettriche in base alla loro posizione (anteriore, posteriore, ecc.), alla quantità di amperaggio o al tipo di circuito (luci, pompe dell'acqua, prese da 12 V, ecc.). I dispositivi che assorbono grandi quantità di amperaggio devono essere isolati dal proprio fusibile. Raccomando di posizionare qualsiasi dispositivo singolo che tira più di 5 ampere su un circuito isolato. I dispositivi che assorbono meno amplificatori possono essere combinati su circuiti condivisi. Assicurati solo di metterli su un fusibile che superi l'amperaggio totale possibile se tutti i dispositivi sono alimentati contemporaneamente. Ad esempio, le luci a LED da 12 V (di cui sono 12 in totale) assorbono 3 W di potenza ciascuna, il che significa che assorbono 0,25 A di corrente (3 W / 12 V = 0,25 A). Supponendo che tutti i LED siano accesi contemporaneamente, gli amplificatori totali sarebbero 0,25 A * 12 = 3 A. Con questo come l'amplificatore massimo assorbito da tutti i LED, è sicuro mettere insieme tutte le luci più una piccola ventola (0,25 A) per il bagno (per un totale di 3,25 A) su un circuito da 5 A (fusibile nella scatola dei fusibili). Nota: le dimensioni standard dei fusibili sono generalmente costituite da 5, 10, 15 e 20 ampere. Assicurati di non superare le capacità di amperaggio di ciascuna porta sulla scatola dei fusibili, così come gli ampere totali per la scatola dei fusibili (ad esempio, la scatola dei fusibili che sto usando è 8 porte, può gestire 30A per porta e 100A in totale). Determinare innanzitutto quanti dispositivi verranno combinati sul proprio circuito prima di decidere quale scatola dei fusibili di dimensioni (numero di porte) acquistare.

Una volta che lo schema elettrico è stato disegnato, tutti i componenti sono stati presi in considerazione e sono stati inclusi i dispositivi di sicurezza necessari, l'installazione può iniziare.

Passaggio 3: installazione del cablaggio (scollegato)

Oltre all'installazione dei cavi dai pannelli solari alla posizione centrale per i componenti elettrici primari (regolatore di carica, batterie, scatola dei fusibili, inverter, ecc.), questo passaggio può essere saltato se non è necessaria un'installazione completa del cablaggio. Se si installa su un camper o un camper completamente costruito, ad esempio, l'installazione dei cavi potrebbe non essere nemmeno possibile. Per il camper che sto costruendo da zero, tuttavia, volevo diversi punti vendita in determinate posizioni del camper. Tuttavia, questo non è necessario e può essere lasciato alle tue preferenze.

Per il cablaggio tra i componenti principali (batteria, circuiti della batteria da 12 V, inverter della batteria, ecc.), assicurarsi di utilizzare un cavo grande (sto usando un calibro 4) che possa facilmente gestire qualsiasi amperaggio lo attraversi. Per il cablaggio a 12 V, assicurarsi di utilizzare un cavo in grado di gestire l'amperaggio e la distanza delle linee. Sto usando un calibro 10, che potrebbe essere un po' eccessivo, ma è meglio prevenire che curare.

L'installazione di cavi e prese è un passaggio facoltativo. Tutti i collegamenti possono essere effettuati alla scatola elettrica centrale. Una ciabatta/protettore da sovratensione può essere collegata all'inverter e tutti i dispositivi da 120 V possono essere collegati a quello. Le prese da 12V (spine accendisigari) possono essere collegate direttamente alla scatola dei fusibili (o bus da 12V se sono inclusi i fusibili in linea, che erano per le prese da 12V che ho acquistato).

Installa tutti i cavi, gli interruttori e le prese. NON collegare nessuno dei cavi nella scatola elettrica centrale o ai pannelli solari. I collegamenti POSSONO essere effettuati alle prese finali (prese e dispositivi) e agli interruttori per luci e dispositivi (NON kill switch). Tutti i cavi non collegati alle estremità devono essere tappati per evitare la folgorazione una volta collegati nella scatola elettrica centrale.

Non tutti i dispositivi necessitano di una propria linea per essere ricondotti alla scatola elettrica centrale. Se il dispositivo si trova sullo stesso circuito (fusibile) nella scatola elettrica, le linee possono essere separate alla giunzione più vicina alla posizione del dispositivo per ridurre la lunghezza totale del cavo elettrico necessario. Il circuito per le luci a LED discusso nello schema elettrico, ad esempio, può essere unito sulla stessa linea. Per dividere le linee, ho tagliato le linee, quindi ho attaccato loro una terza linea utilizzando terminali ad anello, un dado e un bullone con una rondella di bloccaggio. Assicurati di isolare qualsiasi filo esposto (soprattutto per la linea calda) con nastro isolante o guaina termorestringente.

Per il cablaggio a 120 V CA, ho scelto di cannibalizzare una prolunga di 50 piedi, tagliandola in lunghezze più piccole per farla funzionare a ciascuna presa, poiché questa era l'opzione più economica. Se il costo non è un problema, tuttavia, si consiglia di utilizzare un cablaggio adeguato per le installazioni elettriche domestiche.

Passaggio 4: prese e interruttori dei cavi

Il cablaggio elettrico standard da 120 V CA è generalmente costituito da tre fili (caldo, neutro e terra). Il cablaggio standard è: nero = caldo; bianco = neutro; filo verde/nudo = terra. La parte posteriore di una presa elettrica avrà collegamenti a vite. Comunemente, viene etichettato solo il "caldo" (solitamente color ottone), il lato opposto (solitamente color acciaio) è la connessione neutra e la terra è indicata da una vite verde.

Per il cablaggio a 12 V CC, è possibile utilizzare qualsiasi filo di colore, ma lo standard è: rosso = caldo; nero = terra. Quando si cablano i terminali posteriori delle prese da 12 V CC, collegare il filo rosso a (+) e il filo nero a (-). Per la maggior parte dei cablaggi a 12V, i collegamenti sono realizzati con terminali a forcella "a disconnessione rapida" per consentire il collegamento o lo scollegamento rapido e semplice di dispositivi e prese. La scatola dei fusibili acquistata era dotata anche di connessioni "a disconnessione rapida". Per le connessioni che non sarebbero mai o raramente state disconnesse, come gli split della parete interna o le connessioni a terra, sono stati utilizzati terminali ad anello.

Quando si cabla un interruttore ON/OFF per luci o un altro dispositivo, il filo caldo deve essere tagliato e collegato ai due terminali a vite adiacenti (l'interruttore collega i due terminali in posizione ON). Sebbene non sia necessario al 100%, si consiglia di collegare il filo di terra alla vite verde sull'interruttore senza interruzioni (spelare una piccola sezione di filo senza tagliarla). Un interruttore ON/OFF standard per alimentazione a 120 V CA funzionerà per un circuito a 12 V. Un dimmer da 120 V CA, tuttavia, non funzionerà per i circuiti a 12 V, poiché la resistenza è troppo alta.

Interruttore Dimmer 12V (*tentativo a proprio rischio*): Per attenuare i LED a 12V, è stato utilizzato un potenziometro da 10k-ohm (resistenza variabile) con posizioni ON/OFF. ***Questa opzione NON è consigliata a meno che non si abbia familiarità con i potenziometri e come funzionano.*** Un potenziometro standard ha tre terminali (1, 2 e 3), mentre il potenziometro ON/OFF ha 5 terminali (i 3 standard più 2 sul retro). I due terminali posteriori (4 e 5) fungono da interruttore ON/OFF standard (collegato in posizione ON e scollegato in posizione OFF). 1. Collegare uno dei terminali posteriori (4) direttamente al terminale standard centrale (2). 2. Collegare un'estremità del cavo "caldo" tagliato all'altro terminale posteriore (5) e 3. Collegare l'altra estremità del cavo "caldo" tagliato al terminale standard (3) che misura ~10k ohm [al terminale centrale (2)] quando il selettore è in posizione OFF. 4. Il terminale opposto (1) misurerà ~0 ohm in posizione OFF e deve essere collegato direttamente al terminale centrale (2).

Ho saldato i connettori a forcella "a disconnessione rapida" sui terminali per i fili "caldi" (3 e 5).

Con tutti i cablaggi a posto, puoi iniziare a effettuare i collegamenti nella scatola elettrica centrale.

Passaggio 5: collegamenti dei cavi nella scatola elettrica centrale

***ATTENZIONE*** ***ATTENZIONE***

***TUTTI I KILL SWITCH DEVONO ESSERE NELLA POSIZIONE APERTA/SPENTA***

Inizia cablando le linee provenienti dai pannelli solari (pannelli solari NON collegati) al regolatore di carica, assicurandoti di installare un kill switch in linea per il collegamento positivo. Collegare tutti i cavi al regolatore di carica, ma NON effettuare ancora i collegamenti alla batteria o ai pannelli solari. Ancora una volta, assicurati che il kill switch sia in posizione aperto/spento.

Installare i fili dal banco batterie all'inverter (per 120 V CA) e l'interruttore di spegnimento alla scatola dei fusibili principale (per 12 V CC), ma NON collegare i fili alle batterie. Ancora una volta, assicurati che il kill switch sia in posizione aperto/spento.

Collegare tutti i cavi di terra da 12 V allo stesso bus di terra. Una volta collegati tutti i fili di terra, i fili positivi possono ora essere collegati ai fusibili appropriati. Assicurati di collegare i cavi corretti etichettandoli durante l'installazione o tracciandoli con un dispositivo toner.

Una volta effettuati tutti i collegamenti a 12 V, iniziare a collegare i cavi a 120 V. Questo processo è molto più semplice, poiché l'inverter gestirà il carico di 120 V CA e tutte le prese possono trovarsi sullo stesso circuito. Innanzitutto, collega tutti i fili di terra (verdi), quindi i fili neutri (bianchi), seguiti dai fili caldi (neri). L'ordine di connessione non è estremamente importante quando non c'è alimentazione sulle linee, ma è meglio avere l'abitudine di collegare prima i fili di terra.

Se si utilizzano più batterie, a questo punto è possibile collegare tra loro le batterie (creando un banco batterie), ma NON collegare la batteria principale a nessun altro componente (regolatore di carica, inverter, circuiti a 12V, ecc.). Usa un cavo grande (sto usando un calibro 4) per collegare le batterie insieme.

Passaggio 6: installare e collegare i pannelli solari

Installare i pannelli solari nella posizione desiderata. Ho costruito un telaio per fissare i pannelli invece di montarli direttamente sul tetto. Il telaio verrà quindi fissato al tetto mediante serrature e chiavistelli, che consentiranno di regolare l'angolazione e il cuscinetto dei pannelli quando fermi per massimizzare l'assorbimento solare. Se si utilizza questo metodo, assicurarsi di fissare adeguatamente i pannelli prima di viaggiare di nuovo.

Copri i pannelli solari con una coperta (o qualcos'altro) per evitare che la luce colpisca i pannelli e che venga prodotta elettricità.

Collegare i pannelli solari in parallelo per un sistema a 12V:1. Collegare insieme i fili del terminale di terra (-) per ciascun pannello.2. Collegare insieme i fili del terminale positivo (+) per ciascun pannello.3. Collegare i terminali di terra (-) al cavo appropriato che porta al regolatore di carica.4. Collegare i terminali positivi (+) al cavo appropriato che porta al regolatore di carica. **Ancora una volta, assicurati che il kill switch sia in posizione OPEN/OFF prima di effettuare questa connessione.5. Rimuovere la copertura/coperta dai pannelli. Per i pannelli Renogy utilizzati in questo tutorial, i connettori MC4 sono preinstallati, quindi nessun filo è esposto.

Passaggio 7: effettuare le connessioni finali e accendere il sistema

È il momento di effettuare i collegamenti finali e accendere il sistema. Prima di effettuare i collegamenti, assicurarsi che tutti i kill switch siano in posizione OPEN/OFF.

Collegare il controller di carica, l'invertitore di alimentazione e i cavi del bus da 12 V al banco batterie. (Se si utilizza più di una batteria, designare una batteria principale da collegare ad altri componenti. Non collegare una batteria al controller di carica e un'altra all'inverter o alla scatola dei fusibili)1. Collegare il filo di terra (-) dal controller di carica, inverter e bus di terra da 12 V al terminale di terra (-) della batteria principale.2. Collegare il cavo positivo (+) dal controller di carica, inverter e bus da 12 V/scatola fusibili al terminale positivo (+) della batteria principale. Chiudere il kill switch tra il controller di carica e il banco batterie (se installato).3. Chiudere il kill switch tra i pannelli solari e il regolatore di carica.4. Chiudere il kill switch tra il banco batterie e il bus 12V o la scatola dei fusibili.5. Portare (chiudere) l'interruttore sul retro dell'inverter in posizione ON.6. Testa prese, interruttori e altri dispositivi per assicurarti che funzionino correttamente. **Se qualcosa non funziona correttamente, apri tutti i kill switch prima di risolvere i problemi** Prova a ripercorrere le linee o verifica la presenza di forature/rotture nei punti in cui i fili si attaccano ai perni. Assicurati che tutti i collegamenti siano fissati saldamente e che facciano un buon contatto.

Congratulazioni!!

Ora hai un impianto solare fotovoltaico completamente installato e funzionante per il tuo camper, furgone o camper!