Hur man kopplar upp ett solsystem

Att designa och installera en solcellspanel för personligt bruk kan vara en skrämmande men givande utmaning ...... om du vet vad du gör. Lär dig alla för- och nackdelar, såväl som detaljerna i solenergi gör-det-själv här.

Det har aldrig varit enklare att fullt ut driva ditt hus, fordon, stuga eller båt i solen 2020. Till att börja med uttalade International Energy Agency nyligen i sin 2020 Outlook-rapport att solenergi - den "nya kungen" av elektricitet - är billigaste formen av el någonsin. Som ett resultat är det nu nästan säkert att dina elräkningar kommer att reduceras avsevärt eller till och med elimineras genom DIYSolar.

Ännu bättre, kostnaden för de material som behövs för solenergi i hemmet har sjunkit med 70 % under det senaste decenniet. Den största anledningen till prisfallet är själva solcellspanelerna (PV): en prissänkning på 90 % (sett 2019) från 2 USD/watt till ynka 0,20 USD/watt!

I genomsnitt, mellan 2010 och 2020 i USA, gick den installerade kostnaden för ett bostadssolsystem från att falla $7,50/watt till $2,50/watt. (Värdet varierar från plats till plats, och skillnaden är en dollar eller två om du använder likström eller växelström.)

Detta innebär lägre initiala kostnader för dig och en kortare återbetalningstid. Om bara 5 till 10 år - om du gör allt rätt - är det vettigt att tro att ditt gör-det-själv-solsystem kommer att börja tjäna pengar till dig. Det är bra för dig och bra för planeten.

Var börjar du din gör-det-själv solresa? Här hittar du alla aspekter av ett solenergiprojekt i hemmet som du måste undersöka innan du implementerar och driver. Genom att följa den steg-för-steg-process som beskrivs här säkerställer du att du täcker alla grunder och tar välgrundade beslut och val längs vägen.

DIY Solar Översikt
De flesta husägare som vill installera solel kommer så småningom att hitta ett installationsföretag, men det är inte det enda alternativet.

Gör-det-själv-are med en stark bakgrund eller erfarenhet av elentreprenörer kommer att kunna slutföra ett gör-det-själv solprojekt från början till slut efter noggrann forskning och planering med hjälp av guiden här.

Om det här låter som du, gå för det! Du äger och driver en anläggning för ren energi som gör att du kan uppnå självförsörjning med energi och ett lågt koldioxidavtryck i årtionden framöver.

Men om du är en gör-det-själv-ägare med liten förtrogenhet med att installera komplexa, flerdelade elektriska system, kan ett gör-det-själv-solprojekt gjort med professionell hjälp vid flera viktiga punkter under projektet (som installation och ledningar) vara det mer försiktiga alternativ.

Om du har erfarna personer i ditt team slipper du köpa fel komponenter eller sämre material. Ännu viktigare, du kommer att eliminera risken för potentiellt dödliga olyckor kring högspänning. Du är också mindre benägen att ogiltigförklara alla garantier.

De viktigaste typerna av solenergisystem
Det finns tre typer av solenergisystem du kan välja mellan för att driva ditt hem och din fastighet:

Grid-tied - När energibehovet är högre än systemets uteffekt, är din solcellspanel ansluten direkt till elverket. Eventuellt överskott skickas till nätet. På de flesta ställen krediteras elverket på din faktura.

Grid Tie with Battery Backup (Hybrid) - Det här alternativet låter dig lagra överflödig el som genereras av ditt hems solpaneler i ett reservbatteri. Om ditt batteri är fulladdat skickas överskottsströmmen till elnätet och i de flesta fall får du betalt för det. För att tillgodose ditt hems behov kommer batteribanken att aktiveras och släckas innan tiderna för toppeffektbehov tar över.

Off-Grid - I denna solcellsinstallation är du helt oberoende av elförsörjningen. Du äger vad din solpanelsutgång är. Du kan ansluta ett reservbatteri för att undvika strömavbrott.

Under forsknings- och planeringsfasen av ditt DIY-solprojekt måste du fråga dig själv:

Vad exakt är elbehovet och vill jag se min solcellsinstallation?

Är en nätbunden, off-grid- eller hybriduppställning bäst?

Vilka är de nödvändiga tillstånden, licenserna och inspektionerna jag måste skaffa?

Vilket är det bästa materialet kommersiellt tillgängligt för mitt projekt?

Hur övervakar jag mitt system för att säkerställa att det alltid fungerar med högsta effektivitet och funktionalitet?

Vad måste jag göra för att underhålla min solcellspanel så att den fungerar optimalt under hela sin livscykel?

Vilken solenergiutrustning och material behöver du?

På den snabbt växande marknaden för förnybar energi måste du ha flera alternativ för varje komponent som måste integreras för att ditt gör-det-själv-solsystem ska fungera effektivt under hela dess livslängd. Nedan är en lista över huvudkomponenterna i de flesta solsystem. (Obs! Beroende på din unika situation kan du behöva ytterligare element som inte finns med här.)

Solpaneler

Inverter

Effekt optimerare

Laddningskontroll

Fotovoltaiska strömbrytare

Kablar

Montering av ställningar eller stigare + fästen

Ledningar och andra elektriska komponenter

Batterier

När allt huvudarbete och logistik är gjorda går du vidare: montera solcellspanelerna på ett ställ eller stolpe någonstans på din fastighet och anslut dem till din elpanel i hemmet. Beroende på om du väljer ett nätbundet system, ett off-grid-system eller ett hybridsystem kan ytterligare elektriska anslutningar krävas för att få allt att fungera.

Fördelarna med DIY Solar
Eftersom att köpa en solcellspanel är en stor investering är det viktigt att du noggrant undersöker dina alternativ och väger för- och nackdelar.

Här är de viktigaste fördelarna med DIY-solprojekt:

Det billigaste sättet att elektrifiera ditt hem eller fordon.

Tillfredsställelsen av att veta att du gjorde det själv.

För mindre elektrifieringsprojekt som utomhusbelysning eller redskapsskjul kan det vara mer kostnadseffektivt än att ansluta dem till elnätet.

Ge ett personligt bidrag till den förnybara energiomställningen som är avgörande för att bromsa klimatkrisen.

Nackdelar med DIY Solar

Ett gör-det-själv-solprojekt har flera nackdelar.

Här är de största nackdelarna med DIY-solprojekt:

Att bygga din solcellspanel från grunden kräver avancerad teknisk kunskap och expertis som du kanske inte har.

DIY solar hem kit är vanligtvis utformade för att fungera off-grid för små projekt. Idag finns solcellssatser som gör att du kan ansluta direkt till det allmänna elnätet och låter dig driva hela ditt hem.

Eftersom kostnaden för kompletta solcellsinstallationer har sjunkit dramatiskt de senaste åren är det inte längre kostnadseffektivt att utföra arbetet själv i motsats till att använda en certifierad tekniker från ett ackrediterat företag.

Om ditt projekt är solenergi på taket, kan du av misstag skada ditt tak när du borrar eller på felaktigt sätt vattentätar det.

Skadan du orsakar på ditt tak kan göra garantin ogiltig. Försäkringen täcker inte eventuella vatten- eller mögelskador orsakade av läckage.

Att arbeta nära högspänning kan lätt leda till oavsiktlig elstöt och eventuell död om du inte är licensierad.

Om du installerar solcellspaneler på ditt tak kan risken för skador eller dödsfall vid fall vara för stor att bära för någon som inte har erfarenhet av att arbeta på höjden.

Att installera solenergi själv kan hindra dig från att dra nytta av vissa lokala eller statliga rabatter eller incitament som är tillgängliga för dig om du anlitar ett auktoriserat solcellsföretag.

Efter att ha övervägt alla fördelar och nackdelar med DIY solenergi, kan du fortfarande vara för ditt projekt. I så fall finns det en lång lista med saker att göra innan du sätter igång. Om du följs noggrant kan du fortfarande komma ut framåt.

Beräkna ditt elbehov
Hur mycket el vill du generera med dina solpaneler? Att svara på denna fråga är den viktigaste aspekten av ditt DIY-solprojekt.

Det låter dig beräkna hur många solpaneler du behöver och, om det behövs, bestämma storleken på batteribanken som ska användas för solcellslagring. Din energianvändning kommer också att avgöra vilka växelriktare och laddningsregulatorer du behöver samt tjockleken på kablarna och storleken på säkringarna.

Varje apparat måste inkluderas i denna beräkning för att få den totala uteffekten. Du behöver summan av alla strömbehov för alla apparater (t.ex. kylskåp, ugn, varmvattenberedare, dator, TV, tvättmaskin, torktumlare, hårtork, klocka, belysning, elektriska golvlister, rumsvärmare, mobiltelefoner), surfplattor , och så vidare.

Börja med att leta efter strömförbrukningsmärkningen på alla apparater och enheter.

Vissa av dessa kan visa watt. I andra fall måste du beräkna det baserat på den givna strömstyrkan eller spänningen. Använd denna formel för konvertering:

Watt (W)=Volt (V) * ampere (A)

Det finns många onlineräknare du kan använda för att lägga ihop. Eller så kan du ställa in en tabell så här:

OBS: För att fylla i den fjärde kolumnen, multiplicera effekten (kolumn 2) med antalet timmars användning per dag (kolumn 3). Lägg sedan ihop alla värden i den fjärde kolumnen för att få det totala antalet watt du använder per dag, uttryckt i kilowatt-timmar (kWh).

För alla typer av gör-det-själv-solprojekt, använd antalet kilowattimmar (kWh) du använde för att göra flera beräkningar för att beräkna antalet solpaneler och spänning som behövs för att driva ditt projekt fullt ut. Gratis onlineräknare kan förenkla det och många andra beräkningar som är associerade med ditt gör-det-själv-solprojekt.

DIY Grid Bunden Solenergi
I en nätbunden solcellsanläggning är du ansluten direkt till det allmänna elbolagets elnät. Det betyder att när din solcellspanel producerar mer ström än du behöver, går den in i nätet och är tillgänglig för andra att konsumera.

I de flesta fall betalar ditt företag dig för denna energi genom en process som kallas nettomätning. Detta innebär att överskott av förnybar energi överförs tillbaka till din mätare när den kommer in i nätet, vilket minskar din totala energianvändning (det du betalar för).

Om din elleverantör ersätter dig i detaljhandeln eller partihandeln beror på var du bor. Tyvärr tillåter inte alla stater nettomätning.

För att lära dig mer om din delstats regler för nettomätning, besök DSIRE (Database of State Renewable Energy and Efficiency Incentives).

I ett nätanslutet system, när ditt energibehov är högre än vad solpanelen kan ge på natten, till exempel, eller när dina paneler är täckta av nätet, levererar den den ström du behöver till ditt hem, och undviker avbrott.

Konfigurationer som krävs för ett nätbundet solsystem
I ett nätbundet system, ibland kallat en nätbunden solcellstakinstallation, krävs flera grundläggande komponenter för korrekt drift.

Solcellspaneler

Monteringshårdvara

Ren sinusvågsomriktare för nätbundna inställningar (konverterar DC från PV till hushålls-AC; pumpar tillbaka ytterligare AC till elnätet)

DC eller power optimizer (maximerar energi som återvinns från solceller)

Koppla från nätet (stänger av ditt system under ett strömavbrott)

DC-strömbrytare (stänger av arrayen för underhåll)

Kombinationslåda (organiserar alla komponenter på ett ställe)

Obs: Tre olika typer av växelriktare fungerar i ett nätkopplat system. Vad du än väljer, se till att det är en växelriktare av ren sinusvåg. (För mer information om detta, se avsnittet Off-Grid nedan).

Strängväxelriktare
Strängväxelriktare är det mest ekonomiska om ditt hem är i söderläge och skuggning inte är ett problem. Med denna växelriktare kopplas ström från en sträng av flera paneler och matas in i växelriktaren. Om en panel i strängen påverkas av skuggning eller brister, reduceras energiuttaget från hela strängen.

String Inverter med DC Optimizer-teknik

Strängväxelriktare med DC-optimeringsteknik övervinner detta problem. En separat effektoptimerare är ansluten till varje solcellsmodul i arrayen och fungerar oberoende av alla andra moduler. All DC från optimeraren riktas till växelriktaren där DC-AC-omvandlingen sker.

Med denna typ av växelriktare påverkar skuggor eller fel bara specifika paneler (inte hela strängen). Funktionen för varje panel kan övervakas med denna typ av växelriktare.

Mikroväxelriktare
En mikroinverter är en växelriktare som är monterad på varje panel. Omvandlingen av DC till AC sker där. Växelströmmen slås sedan samman från ditt tak och matas direkt in i ditt hem växelströmsbrytare.

Denna typ av växelriktare är den enklaste att installera. Det låter dig också utöka din solpanel med andra typer eller modeller av PV-paneler, var och en med sin mikroinverter. (Däremot måste du använda samma typ av paneler för att utöka din solpanel med en strängväxelriktare.)

När du tar hänsyn till alla faktorer är ett nätkopplat system den enklaste och billigaste installationen. Off-grid och hybridsystem kräver - utöver de grundläggande komponenterna i ett nätbundet system som anges ovan - en laddningsregulator, batteribank och andra extra överströmsskydd.

DIY Off-Grid solsystem
Om du är intresserad av att leva utanför nätet på något sätt, eller om du är långt ifrån ett verktyg, är DIY off-grid - ibland kallad fristående - solpaneler en no-brainer. Goda nyheter för 2020: oavsett om du sätter energi på en avlägsen hytt, skåpbil, husbil eller båt, är möjligheterna för off-grid solenergi praktiskt taget oändliga.

Nödvändiga konfigurationer för off-grid solsystem
De grundläggande komponenterna i ett off-grid-system liknar en grid-bunden installation, men med tillägg av:

Laddningskontroll (sänder DC till din reservbatteribank, men stänger av den då och då för att förhindra överladdning)

Batteripaket (behövs för ström när det inte finns något solljus)

Inverter (modifierad eller ren sinusvåg, beroende på dina strömbehov)

Balance of System (BoS) komponenter (ledningar, säkringar, brytarbox, etc.)

Su-KamSolar Följande korta video beskriver de olika användningsområdena för en ren sinusvågsomriktare kontra en modifierad sinusvågsomriktare. Du kommer inte bara att se skillnaderna i de grafiska illustrationerna av de två; du kommer också att höra jämförelsen.

Fastställande av elkrav för solsystem utanför nätet

För alla typer av DIY-solprojekt måste du bestämma ditt energibehov, som nämnts tidigare. Med off-grid kan du beräkna det värdet och räkna ut antalet batterier som behövs för att lagra det. Du måste också ta hänsyn till detta om du vill använda ström som varar i dagar eller veckor.

Detta blir komplicerat för batterier eftersom de är klassade för förvaring vid eller något över rumstemperatur. Detta innebär att om du befinner dig i frysförhållanden, minskar din lagringskapacitet avsevärt (50 % eller mer). Därför, när du är på en kall plats eller årstid, kan du behöva öka storleken på ditt batteri avsevärt bara av denna anledning.

Batterivolt
Spänningen på batteripaketet - oavsett om det är 12V, 24V eller 48V - är också viktig. Det påverkar tjockleken (och priset) på ledningarna som ansluter dem och kablarna som leder till växelriktaren.

För att bestämma spänningen, överväg hur många watt det tar att driva alla dina apparater. Ett 12V batteripaket kan räcka för en mobiltelefon och några 12V DC-apparater. Men om du vill generera 2,000 watt eller mer, är ett 24V eller 48V batteri mer vettigt.

Tid i solen
En annan viktig faktor är hur många timmar solljus din panel får varje dag. Detta antal motsvarar inte dagsljusets längd och varierar med årstiderna.

Det beror på solens vinkel i förhållande till panelens riktning. En karta över soltimmar i USA finns tillgänglig via National Renewable Energy Laboratory (NREL).

Laddningskontroll
När du väl känner till solpanelens spänning och batteribanksspänningen behöver du en laddningsregulator för att hantera båda. Det finns två grundläggande typer av laddningskontrollteknik tillgängliga: PWM (Pulse Width Modulation) eller MPPT (Maximum Power Point Tracking).

När spänningarna matchar räcker det med en PWM-laddningsregulator. När spänningarna är olika, använd en MPPT-styrenhet.

DC/AC-omvandlare
Sist men inte minst är växelriktaren, som du behöver för att konvertera likströmmen i modulen till växelström för enheter som går på växelström. Dessutom måste du veta vilken typ av växelström växelriktaren kräver. I USA är det 120/240V delad fas, 60Hz.

Medan vissa växelriktare kan konfigureras, är andra fasta. Kontrollera växelriktarens specifikationsblad (i manualen eller på företagets webbplats) innan du köper för att se till att du har det du behöver för ditt system.

Ytterligare överväganden
En ytterligare komplicerande faktor är att vissa apparater använder 240 V, medan andra använder 120 V. Alla växelriktare producerar inte 240 V, så du kan behöva stapla (dvs. ansluta) två växelriktare som är klassade för 120 V för att möta alla dina strömbehov. Dubbelkolla specifikationsbladet för att se till att du använder rätt utrustning.

En sista sak: Växelriktare är designade för att matcha ett specifikt batteri oavsett om det är 12V, 24V eller 48V. så du måste bestämma storleken på batteribanken du ska använda innan du köper en växelriktare.

Om du tror att du kanske vill bygga solpaneler och/eller batterilagringskapacitet i framtiden, kommer att köpa växelriktare som kan hantera den extra spänningen nu rädda dig från att behöva göra dyra växelriktaruppgraderingar senare.

DIY Hybrid Solar System
Genom att kombinera funktionaliteten hos både nätbundna och off-grid solsystem, får hybridsystem det bästa av två världar. Du kan lagra solenergi för användning på natten eller vid strömavbrott.

Detta är idealiskt för husägare i vissa områden som annars skulle behöva betala högre toppavgifter för elnätet på kvällen eller natten.

Men om du befinner dig i ett område med bra nätmätning och minimala avbrott, kan ett standardnätsystem vara ditt bästa alternativ.

Diagrammet nedan visar hur ett hybridsystem fungerar:

En speciell typ av hybridväxelriktare används i denna typ av system som visas i diagrammet. Det är också viktigt att notera att om du väljer denna inställning bör batterierna köpas vid installationstillfället. Batteritekniken utvecklas snabbt och att vänta för länge kan resultera i inkompatibilitet med ditt hybridsystem. Detta kan innebära att du kommer att behöva göra många dyra uppgraderingar senare.

För hybridsystem är AC-kopplade batterier vanliga. Dessa batterier rymmer både DC från solpanelen och nätet AC för växelström (AC). För närvarande är Tesla Powerwall ett av de mest populära valen för AC-kopplade batterier.

Däremot lagrar DC-kopplade batterier likström från solpaneler och omvandlar växelström från nätet till likström som också lagras i batteriet.

PV-system som använder DC-kopplade batterier är mer energieffektiva än nuvarande AC-kopplade batterier. Denna skillnad är mer märkbar i storskaliga installationer. Därför kanske det inte påverkar effektiviteten hos din solcellsanläggning i hemmet.

Vilken typ av solpanel är bäst för ditt DIY-solprojekt?
Tre huvudtyper av solpaneler kan användas för bostadsprojekt.

Monokristallina solcellsmoduler består av 60 eller 72 solceller som är gjorda av jämnt svart kisel med en yttre glas- och metallram. Varje cell har rundade vita kanter. Monokristallina paneler är något dyrare än andra typer av paneler men är mycket mer effektiva. De omvandlar upp till 23 % av solljuset till elektricitet.

Polykristallina solpaneler innehåller också 60 eller 72 solceller, var och en perfekt fyrkantig i en fläckig blå färg. De omvandlar cirka 15 till 17 procent av solenergin till användbar el. Polykristallina paneler är något billigare än monokristallina moduler.

Tunnfilmssolceller är lätta och flexibla skivor av fotovoltaiskt material som appliceras på fasta ytor som glas. Tunn film är ännu mindre effektiv än andra typer, vanligtvis bara 10-13%. De är också billigare.

Att välja rätt solpanel för jobbet
Om du har begränsat utrymme för ditt DIY-solprojekt är monokristallina paneler det bästa valet eftersom de har den högsta effektiviteten och kostnaden som liknar deras polykristallina kusiner.

Om utrymmet inte är ett problem och du försöker hålla nere kostnaderna - även på små sätt - kan polykristallina paneler vara lämpliga.

Tunn film är inte lämplig för små solcellsinstallationsprojekt, och det är inte heller värt det.

DIY Solar Vanliga frågor
För ett projekt som är så komplext och dyrt som gör-det-själv solenergi, måste du få det rätt. Här är några frågor du kanske har undrat över och svaren.

1. är nätbundna, off-grid- eller hybridsolsystem bäst för DIY-solprojekt?

Det finns inget rätt svar på denna fråga. Det beror helt på dina mål, tekniska kunskaper, elektrisk erfarenhet, energibehov och din plats.

Om ditt mål till exempel är att driva ett helt hus på 2,000-kvadratfot för en familj på fyra och du har nettomätning med få avbrott, är ett nätkopplat system det mest ekonomiska.

Men om du bara vill ge energi till ett avskilt jaktskydd på hösten, så är ett off-grid solsystem ditt bästa val.

Om du inte har tillgång till nätmätning, ditt elbolag tar ut höga avgifter för toppanvändning, eller om du ofta har strömavbrott eller strömavbrott, är ett hybridsolsystem det bästa alternativet.

2. Vilka är de dolda kostnaderna för ett DIY-solprojekt?

Innan ditt gör-det-själv-solprojekt kan sättas i drift måste du betala flera tillstånds- och inspektionsavgifter från din lokala jurisdiktion och ditt elbolag. Prata med dem för att ta reda på vad du måste göra och när. Även om du saknar en kan det försena eller till och med förhindra ditt projekt från att slutföras.

Men innan du börjar undersöka ditt solsystem, kontrollera att olicensierade husägare kan installera en nätbunden solpanel. Om inte, måste du anlita ett licensierat solcellsföretag. Detta kan vara tusentals dollar mer än din ursprungliga budget.

Din hemförsäkring kan öka på grund av paneler på ditt tak eller din fastighet. Kontakta din agent innan du börjar för att avgöra om en årlig ökning ligger inom din budget.

Om du inte är helt säker på om du har köpt alla rätt komponenter, se till att de kan returneras innan du tar ut dem ur kartongen. Om du har fel och behöver byta ut materialet kommer du att bli besviken på den extra kostnaden om du inte kan få en återbetalning för den artikeln.

3. Är jag berättigad till några skatteavdrag som en självständig husägare med en solcellsinstallation?

I USA tillåter den federala solcellsskattekrediten, även känd som Investment Tax Credit (ITC), dig att dra av 26 % (minskar till 22 % 2021) av kostnaden för din solcellsinstallation, utan tak. Du kan utföra detta som installatör eller anlita ett företag för att utföra arbetet.

Vid det här laget finns det ingen anläggning för att förlänga denna skattekredit förbi 2021 till husägare under den nuvarande administrationen. även om en nyvald verkställande gren och kongressen kunde göra det.

Solar Renewable Energy Certificates (SREC) är ett annat incitament för husägare. Genom detta program kan du sälja energicertifikat till kraftverket och få pengar tillbaka. Systemet fungerar som en börs.SREC-värden varierar beroende på stat och månad.

Du måste kontrollera med din statliga och lokala myndigheter för andra incitament eller rabatter. Dessa kan bero på att du anlitar ett godkänt solcellsföretag för att utföra installationen.

Sammanfattning DIY Solar
De viktigaste delarna av ett gör-det-själv-solprojekt är planering och design. För dessa steg måste du göra mycket forskning.

Ett nyckeltal som behövs för alla beräkningar är den effekt i wattimmar som du vill att solpanelen ska ge för all utrustning som förbrukas under en dag. Om du inkluderar batterilagring är det också viktigt att veta hur många dagars ström du vill reservera.

Efter att ha räknat ut detta är nästa steg att köpa de nödvändiga komponenterna för ditt nätbundna, off-grid- eller hybridsystem. Efter att ha erhållit alla nödvändiga tillstånd och fått en inspektion kan du installera panelerna. Innan de går ut på nätet och börjar generera el måste de inspekteras en eller två gånger till.

När det är gjort på rätt sätt kan ditt gör-det-själv-solprojekt förse dig med årtionden av ren energi. Det är en win-win för både dig och planeten.