Instalación solar fotovoltaica (PV) para autocaravana: 7 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

El siguiente es un tutorial sobre cómo instalar un sistema solar fotovoltaico (PV) para una autocaravana, camioneta o RV de bricolaje. Los ejemplos, imágenes y videos que se muestran son específicos de la caravana deslizable personalizada que estoy construyendo para mi camioneta de 6 pies, pero deberían ofrecer una guía para cualquiera que intente hacer un tipo similar de instalación solar. Muchos de los pasos y componentes del sistema pueden ser demasiado complicados o innecesarios para el tipo de instalación que está realizando. Siga cada paso e incluya componentes a su discreción. ¡La seguridad, sin embargo, NO es opcional! ¡NO trabaje con cables CALIENTES! Todos los circuitos deben tener algún tipo de protección contra fallas (fusibles / disyuntores) y capacidades de aislamiento.

Paso 1: dimensionamiento del sistema

El primer paso para configurar un sistema solar fotovoltaico (PV) para una caravana o RV es calcular cuánta energía consumirán todos los dispositivos eléctricos que se conectarán. Será necesario hacer suposiciones en cuanto a cuántas horas por día estará funcionando cada dispositivo (consumiendo energía). Debido a la pérdida de energía al convertir de corriente continua de 12 voltios (CC) a corriente alterna (CA) de 120 voltios, se recomienda evitar el uso de dispositivos de 120 V CA siempre que sea posible y utilizar dispositivos de 12 V CC en su lugar.

La información más importante es determinar los amperios (A) que consumirá cada dispositivo y por cuántas horas (h) funcionará, porque los tamaños de las baterías se proporcionan en amperios-hora (Ah). Siempre es una buena idea sobrestimar las horas para asegurarse de que dimensionará su banco de baterías correctamente. Sin embargo, ciertos dispositivos requerirán una alimentación de CA de 120 V, por lo que aún será necesario un inversor. Al determinar el consumo de energía requerido para los dispositivos de 120 VCA, una buena regla general es asumir una eficiencia de conversión del 80% para el inversor. La energía extraída de un dispositivo de 120 V CA generalmente se puede encontrar en la fuente de alimentación o en el dispositivo mismo. Se muestra un ejemplo de dónde encontrar la potencia en la fuente de alimentación y cómo calcular el consumo de energía de 12 V para dos computadoras portátiles.

Una vez que se han determinado los requisitos de energía total, se pueden elegir las capacidades de la batería para satisfacer esas demandas de energía (el ejemplo anterior muestra que necesitaría 305 Ah por día). Los tamaños (potencia) de los paneles solares también se pueden determinar calculando los vatios-hora de energía producidos por los paneles (suponga diez horas de sol por día) y luego convirtiéndolos en amperios-hora dividiéndolos por 12V. Se incluye una tabla con los dispositivos y los requisitos de energía para la caravana que estoy construyendo. Se recomienda configurar una hoja de cálculo con las ecuaciones proporcionadas para facilitar el dimensionamiento del sistema.

El siguiente paso es crear un diagrama de cableado y determinar qué dispositivos pueden / deben estar en circuitos compartidos o tener su propio circuito aislado.

Paso 2: cree un diagrama de cableado

No es necesario realizar el diagrama de cableado utilizando software de computadora con imágenes reales de los dispositivos a conectar, como en el ejemplo. El diagrama de cableado se puede dibujar a mano y se pueden usar palabras, números o un sistema de codificación (por ejemplo, CA para aire acondicionado o FB10 para caja de fusibles-10A) en lugar de imágenes. Es imperativo que el diagrama sea claramente comprensible para cualquiera que esté trabajando en el sistema.

El sistema consta de algunos componentes necesarios: 1. Paneles solares (conectados en paralelo [(+) a (+) y (-) a (-)] para 12V, o en serie [(+) a (-)] para voltajes más altos).2. Controlador de carga (controla la entrada de voltios y amperios a las baterías para evitar sobrecargas / daños) 3. Banco de baterías (si usa más de una batería de 12 V, conecte todas las baterías en paralelo, designando una batería principal para todas las demás conexiones; el controlador de carga, el inversor y los circuitos de 12 V deben conectarse solo a la batería principal, no a las baterías secundarias). 4. Kill Switches / Fusibles (conectados en línea para cortar la energía para emergencias o para trabajar en el sistema) 5. Caja de fusibles (utilizada para dispositivos de 12 V para evitar un consumo excesivo de energía que puede dañar el sistema u otros dispositivos) 6. Inversor (convierte la alimentación de 12 V CC en alimentación de 120 V CA) 7. Dispositivos eléctricos (conectados a 12V DC o 120V AC según sea necesario).

Como mínimo, los interruptores de corte (preferiblemente combinados con un fusible) deben conectarse entre los paneles solares y el controlador de carga, así como entre las baterías y los dispositivos eléctricos primarios (caja de fusibles e inversor). En este ejemplo, el inversor viene con un fusible y tiene un interruptor incorporado ubicado en la parte posterior del dispositivo, por lo que no es necesario un interruptor de apagado por separado. Para mayor seguridad, se puede instalar otro interruptor de apagado entre el controlador de carga y las baterías, lo que permite un aislamiento completo de cualquier componente del sistema si se desea. Los interruptores de parada siempre deben instalarse en la línea de voltaje positivo que conecta los componentes.

Circuitos compartidos o circuitos aislados: decidir qué líneas eléctricas colocar en el mismo circuito o cuáles mantener en su propio circuito depende completamente de usted. Es posible que desee aislar las líneas eléctricas por su ubicación (delantera, trasera, etc.), la cantidad de amperaje o el tipo de circuito (luces, bombas de agua, tomacorrientes de 12 V, etc.). Los dispositivos que consumen grandes cantidades de amperaje deben aislarse con su propio fusible. Recomiendo que cualquier dispositivo único que extraiga más de 5 amperios se coloque en un circuito aislado. Los dispositivos que consumen menos amperios se pueden combinar en circuitos compartidos. Solo asegúrese de colocarlos en un fusible que exceda el amperaje total posible si todos los dispositivos se encienden simultáneamente. Por ejemplo, las luces LED de 12 V (de las cuales hay 12 en total) obtienen 3 W de potencia cada una, lo que significa que consumen 0,25 A de corriente (3 W / 12 V = 0,25 A). Suponiendo que todos los LED estén encendidos al mismo tiempo, los amperios totales serían 0.25A * 12 = 3A. Con esto como los amperios máximos consumidos por todos los LED, es seguro colocar todas las luces más un ventilador pequeño (0.25A) para el baño (por un total de 3.25A) juntos en un circuito de 5A (fusible en la caja de fusibles). Nota: Los tamaños de fusible estándar generalmente consisten en 5, 10, 15 y 20 amperios. Asegúrese de no exceder las capacidades de amperaje de cada puerto en la caja de fusibles, así como los amperios totales para la caja de fusibles (por ejemplo, la caja de fusibles que estoy usando es de 8 puertos, puede manejar 30 A por puerto y 100 A en total). Primero determine cuántos dispositivos se combinarán en su propio circuito antes de decidir qué tamaño (número de puertos) de caja de fusibles comprar.

Una vez que se presenta el diagrama de cableado, se tienen en cuenta todos los componentes y se incluyen los dispositivos de seguridad necesarios, puede comenzar la instalación.

Paso 3: Instale el cableado (desconectado)

Además de instalar los cables de los paneles solares a la ubicación central para los componentes eléctricos primarios (controlador de carga, baterías, caja de fusibles, inversor, etc.), este paso puede omitirse si no es necesaria una instalación completa del cableado. Si se instala en una caravana o RV completamente construida, por ejemplo, es posible que ni siquiera sea posible instalar cables. Sin embargo, para la caravana que estoy construyendo desde cero, quería diferentes puntos de venta en determinadas ubicaciones de la caravana. Sin embargo, esto no es necesario y se puede dejar a su preferencia.

Para el cableado entre los componentes principales (batería de la batería, circuitos de la batería de 12 V, inversor de la batería, etc.), asegúrese de usar un cable grande (estoy usando un calibre 4) que pueda manejar fácilmente cualquier amperaje que lo atraviese. Para el cableado de 12 V, asegúrese de utilizar un cable que pueda soportar el amperaje y la distancia de las líneas. Estoy usando calibre 10, que puede ser un poco exagerado, pero es mejor prevenir que curar.

La instalación de cableado y enchufes es un paso opcional. Todas las conexiones se pueden realizar en la caja eléctrica central. Se puede conectar una regleta / protector contra sobretensiones al inversor, y todos los dispositivos de 120V pueden conectarse a él. Los tomacorrientes de 12V (enchufes para encendedor de cigarrillos) se pueden conectar directamente a la caja de fusibles (o al bus de 12V si se incluyen fusibles en línea, que eran para los tomacorrientes de 12V que compré).

Instale todo el cableado, interruptores y enchufes. NO conecte ninguno de los cables de la caja eléctrica central ni a los paneles solares. Las conexiones PUEDEN hacerse en los receptáculos de uso final (enchufes y dispositivos) e interruptores para luces y dispositivos (NO interruptores de apagado). Todos los cables no conectados en los puntos finales deben taparse para evitar la electrocución una vez conectados en la caja eléctrica central.

No todos los dispositivos necesitan su propia línea para volver a la caja eléctrica central. Si el dispositivo estará en el mismo circuito (fusible) en la caja eléctrica, entonces las líneas se pueden dividir en la unión más cercana a la ubicación del dispositivo para reducir la longitud total del cable eléctrico necesario. El circuito de las luces LED que se describen en el diagrama de cableado, por ejemplo, se puede empalmar en la misma línea. Para dividir las líneas, las corté y luego les adjunté una tercera línea usando terminales de anillo, una tuerca y un perno con una arandela de bloqueo. Asegúrese de aislar cualquier cable expuesto (especialmente para la línea caliente) con cinta aislante o tubería termorretráctil.

Para el cableado de 120 VCA, elegí canibalizar un cable de extensión de 50 pies, cortándolo en longitudes más pequeñas para que se extienda a cada tomacorriente, ya que esta era la opción más barata. Sin embargo, si el costo no es un problema, se recomienda utilizar el cableado adecuado para las instalaciones eléctricas domésticas.

Paso 4: Tomacorrientes e interruptores

El cableado eléctrico estándar de 120 VCA generalmente consta de tres cables (vivo, neutro y tierra). El cableado estándar es: negro = caliente; blanco = neutro; cable verde / desnudo = tierra. La parte trasera de una toma de corriente tendrá conexiones roscadas. Por lo general, solo se etiqueta el "caliente" (generalmente de color latón), el lado opuesto (generalmente el color del acero) es la conexión neutra y la tierra se designa con un tornillo verde.

Para el cableado de 12 V CC, se puede utilizar cualquier color de cable, pero el estándar es: rojo = vivo; negro = suelo. Al cablear los terminales traseros de las salidas de 12 V CC, conecte el cable rojo a (+) y el cable negro a (-). Para la mayoría del cableado de 12 V, las conexiones se realizan con terminales de horquilla de "desconexión rápida" para permitir la conexión o desconexión rápida y sencilla de dispositivos y enchufes. La caja de fusibles comprada también viene con conexiones de "desconexión rápida". Para las conexiones que nunca o rara vez se desconectarían, como divisiones de paredes internas o conexiones a tierra, se utilizaron terminales de anillo.

Al cablear un interruptor de ENCENDIDO / APAGADO para luces u otro dispositivo, el cable caliente debe cortarse y conectarse a los dos terminales de tornillo adyacentes (el interruptor conecta los dos terminales en la posición de ENCENDIDO). Si bien no es 100% necesario, se recomienda conectar el cable de tierra al tornillo verde del interruptor sin que se rompa (pele una pequeña sección del cable sin cortarlo). Un interruptor estándar de ENCENDIDO / APAGADO para alimentación de 120 V CA funcionará para un circuito de 12 V. Sin embargo, un regulador de intensidad de 120 V CA no funcionará para circuitos de 12 V, ya que la resistencia es demasiado alta.

Interruptor de atenuación de 12V (* intento bajo su propio riesgo *): Para atenuar los LED de 12V, se usó un potenciómetro de 10k ohmios (resistencia variable) con posiciones de ENCENDIDO / APAGADO. *** Esta opción NO se recomienda a menos que esté familiarizado con los potenciómetros y cómo funcionan. *** Un potenciómetro estándar tiene tres terminales (1, 2 y 3), mientras que el potenciómetro de ENCENDIDO / APAGADO tiene 5 terminales (el 3 estándar más 2 en la parte trasera). Los dos terminales traseros (4 y 5) actúan como un interruptor estándar de ENCENDIDO / APAGADO (conectado en la posición de ENCENDIDO y desconectado en la posición de APAGADO). 1. Conecte uno de los terminales traseros (4) directamente al terminal estándar central (2). 2. Conecte un extremo del cable "vivo" cortado al otro terminal trasero (5) y 3. Conecte el otro extremo del cable "vivo" cortado al terminal estándar (3) que mide ~ 10k ohmios [al terminal central (2)] cuando el dial está en la posición OFF. 4. El terminal opuesto (1) medirá ~ 0 ohmios en la posición APAGADO y debe conectarse directamente al terminal central (2).

Soldé conectores de horquilla de "desconexión rápida" en los terminales para los cables "calientes" (3 y 5).

Con todo el cableado en su lugar, puede comenzar a hacer conexiones en la caja eléctrica central.

Paso 5: Conexiones de cables en la caja eléctrica central

*** ADVERTENCIA *** *** ADVERTENCIA ***

*** TODOS LOS INTERRUPTORES DE APAGADO DEBEN ESTAR EN POSICIONES ABIERTAS / APAGADAS ***

Comience por cablear las líneas provenientes de los paneles solares (paneles solares NO conectados) al controlador de carga, asegurándose de instalar un interruptor de apagado en línea para la conexión positiva. Conecte todos los cables al controlador de carga, pero NO haga todavía las conexiones a la batería o los paneles solares. Nuevamente, asegúrese de que el interruptor de apagado esté en la posición abierta / apagada.

Instale los cables del banco de baterías al inversor (para 120 V CA) y el interruptor de apagado a la caja de fusibles principal (para 12 V CC), pero NO conecte los cables a las baterías. Nuevamente, asegúrese de que el interruptor de apagado esté en la posición abierta / apagada.

Conecte todos los cables de tierra de 12V al mismo bus de tierra. Una vez que todos los cables de tierra están conectados, los cables positivos ahora se pueden conectar a los fusibles apropiados. Asegúrese de conectar los cables correctos etiquetándolos durante la instalación o trazándolos con un dispositivo de tóner.

Una vez hechas todas las conexiones de 12V, comience a conectar los cables de 120V. Este proceso es mucho más simple, ya que el inversor de energía manejará la carga de 120 VCA y todos los tomacorrientes pueden estar en el mismo circuito. Primero, conecte todos los cables de tierra (verdes), luego los cables neutros (blancos), seguidos de los cables calientes (negros). El orden de conexión no es extremadamente importante cuando no hay energía en las líneas, pero es mejor tener el hábito de conectar primero los cables de tierra.

Si usa más de una batería, puede conectar las baterías juntas en este punto (creando un banco de baterías), pero NO conecte la batería principal a ningún otro componente (controlador de carga, inversor, circuitos de 12V, etc.). Use un cable grande (estoy usando un calibre 4) para conectar las baterías.

Paso 6: Instale y conecte los paneles solares

Instale los paneles solares en la ubicación deseada. Construí un marco para sujetar los paneles en lugar de montarlos directamente en el techo. Luego, el marco se sujetará al techo mediante cerraduras y pestillos, lo que permitirá ajustar el ángulo y el apoyo de los paneles cuando estén estacionarios para maximizar la absorción solar. Si se utiliza este método, asegúrese de asegurar correctamente los paneles antes de viajar nuevamente.

Cubra los paneles solares con una manta (o algo más) para evitar que la luz golpee los paneles y que se produzca electricidad.

Conecte los paneles solares en paralelo para un sistema de 12V: 1. Conecte los cables terminales de tierra (-) para cada panel juntos. Conecte los cables terminales positivos (+) de cada panel juntos. Conecte los terminales de tierra (-) al cable apropiado que conduce al controlador de carga. Conecte los terminales positivos (+) al cable apropiado que conduce al controlador de carga. ** Nuevamente, asegúrese de que el interruptor de corte esté en la posición ABIERTO / APAGADO antes de hacer esta conexión. Retire la cubierta / manta de los paneles. Para los paneles Renogy utilizados en este tutorial, los conectores MC4 están preinstalados, por lo que no hay cables expuestos.

Paso 7: Realice las conexiones finales y encienda el sistema

Es hora de hacer las conexiones finales y encender el sistema. Antes de realizar las conexiones, asegúrese de que todos los interruptores de corte estén en la posición ABIERTO / APAGADO.

Conecte el controlador de carga, el inversor de corriente y los cables del bus de 12 V al banco de baterías. (Si usa más de una batería, designe una batería principal para conectar a otros componentes. No conecte una batería al controlador de carga y otra al inversor o caja de fusibles) 1. Conecte el cable de tierra (-) del controlador de carga, el inversor y el bus de tierra de 12V al terminal de tierra (-) de la batería principal. Conecte el cable positivo (+) del controlador de carga, el inversor y la caja de fusibles / bus de 12 V al terminal positivo (+) de la batería principal. Cierre el interruptor de corte entre el controlador de carga y el banco de baterías (si está instalado).3. Cierre el interruptor de apagado entre los paneles solares y el controlador de carga. Cierre el interruptor de corte entre el banco de baterías y el bus de 12 V o la caja de fusibles. Mueva (cierre) el interruptor en la parte trasera del inversor a la posición de ENCENDIDO. Pruebe enchufes, interruptores y otros dispositivos para asegurarse de que funcionen correctamente. ** Si algo no funciona correctamente, abra todos los interruptores de corte antes de solucionar el problema ** Intente volver a trazar las líneas o verifique si hay perforaciones / roturas donde los cables se unen a los postes. Asegúrese de que todas las conexiones estén bien ajustadas y hagan buen contacto.

¡¡Felicidades!!

¡Ahora tiene un sistema fotovoltaico solar completamente instalado y operativo para su caravana, furgoneta o RV!