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My DIY Solar Power Setup РEnergía libre para la vida

Es bastante conocido en este momento que el Sr. Money Moustache está enamorado de la energía solar. Además de la obvia frescura de la ciencia ficción (electricidad, satélites, robots futuristas) y su ecología (energía con cero ruido o contaminación), en los últimos cinco años eldineroEl lado de las cosas finalmente ha madurado, por lo que la energía solar es ahora la forma más barata de generar electricidad, incluso antes de que tenga en cuenta la bonificación adicional de los subsidios disponibles y los beneficios de una vida libre de contaminación.

Un vatio de paneles solares: desde $ 100 + a menos de cincuenta centavos (2017) en menos de mi vida (fuente de imagen cleantechnica). Y el número de 2017 para el lado azul del gráfico alcanzó los 95,000 MW.

Funciona para individuos: en muchos casos, si puede obtener un buen estante de paneles solares en su techo, sus ahorros mensuales serán equivalentes a hacer una inversión que funcione mejor que el mercado de valores. Pero los números se ven aún mejor a medida que su configuración solar se hace más grande, como si estuviera ejecutando una empresa de servicios de energía solar o una granja solar comunitaria.

Relacionado: En las recientes ofertas de energía de Colorado, la energía solar es la opción más barata, incluso cuando está respaldada por almacenamiento de batería (Vox).

La parte divertida de esto para mí siempre ha sido la física. Desde que aprendí cuánta energía brilla el Sol en la superficie de nuestro planeta (aproximadamente 16,000 veces más energía de lo que consume toda la humanidad, incluso con nuestros hábitos actuales de hinchazón), he estado seguro de que un mundo mayormente eléctrico solar era inevitable. Las únicas obstrucciones fueron la inercia humana y la política, que son temporales. La física es para siempre.

Por ejemplo, considere el siguiente mapa que muestra la pequeña cantidad de nuestros desiertos que necesitaríamos cubrir con paneles solares para reemplazartodosconsumo de energía (electricidad, petróleo, gas, nuclear, hidroeléctrica, eólica, etc.)

Fig. 1: Área de tierra pequeña requerida para alimentar a toda la humanidad. (fuente de imagen)

Y en realidad es incluso mejor que eso: la imagen de arriba supone una eficiencia del panel solar de la vieja escuela del 8%, mientras que el 18% es ahora una tarifa estándar. Entonces puede cortar los puntos negros por la mitad nuevamente, y luego cortarlos varias veces más para tener en cuenta las otras fuentes de energía limpia existentes.

Y, por supuesto, no tiene que concentrar los paneles y ejecutar líneas eléctricas gigantes en todas partes, como lo indica el mapa. Puede pegar paneles solares prácticamente en cualquier lugar y comenzarán a funcionar como pequeños empleados para usted, generando energía incansablemente (que es equivalente al dinero) y automáticamente.

Cuál es, por supuesto, el tema real de este artículo.

Mi proyecto solar de bricolaje

La nueva matriz solar en el taller de MMM HQ genera energía más que suficiente para operar toda la propiedad durante todo el año, además de cargar los autos eléctricos de los distintos miembros.

Así que, naturalmente, siempre he querido tener mi propia granja de energía solar. Hasta ahora, varias excusas me impedían hacerlo: no había buenos lugares para colocar paneles en el techo de mi casa principal, regulaciones locales ligeramente desfavorables, pero principalmente una falta de conocimiento de qué comprar exactamente y cómo instalarlo.

Prometí que cada vez que finalmente terminara este proyecto, escribiría un informe paratú,para ahorrarle algo de la investigación y el consumo de tiempo que tuve que pasar.

¡Así que vamos a entrar!

Primera parte: muéstrame el dinero

Como puede ver en la imagen de arriba, comencé construyendo una matriz solar relativamente pequeña. Hay doce paneles, cada uno de unos 40 x 60 pulgadas. Cada uno genera 300 vatios de electricidad cuando brilla el sol, y cuando calculas los números de mi clima, toda la configuración generará unos 6100 kWh / año de electricidad, una porción que vale aproximadamente $ 732 por año a precios promedio de energía en los Estados Unidos.

Bastante sorprendente: suficiente energía para correr mi espacio de coworking y La tienda minorista adyacente de la Sra. MM … ¡de un trozo de bonito cristal negro que tiene aproximadamente el mismo tamaño que un solo espacio de estacionamiento para automóviles!

Mientras tanto, el venta al por mayorEl costo de este equipo se desglosó más o menos así:

  • 12 paneles solares a $ 130 cada uno: $ 1656 (un total de 3600 vatios a 46 centavos por vatio)
  • 12 módulos optimizadores (que aumentan la potencia de salida durante la sombra parcial): $ 650
  • Un inversor SolarEdge de 6 kW (convierte la CC de los paneles en CA para la red): $ 1102
  • Varios soportes, bastidores de montaje, pernos y material de cableado: $ 460

Entonces, mi costo total, debido a la muy buena suerte de tener un amigo que es un Mustachian dedicadoy el dueño de una empresa solar en auge, era de $ 3900.

Ese es el mejor caso, pero incluso después de agregar márgenes de beneficio normales más una tarifa del 30% que The Donald recientemente cobró en los paneles solares (y recuerde que los paneles son, afortunadamente, solo la mitad del costo del sistema), aún puede comprar un kit completo similar para $ 5000 más o menos.

Cuando mide el rendimiento anual de su inversión (o "período de recuperación"), solo hay una cosa que importa en el lado del costo: el precio por vatio. Terminé construyendo este sistema aproximadamente $ 1.08 por vatio, que es bajo para los estándares de hoy pero pronto sonará alto.

Y recuerde, por lo general, existen incentivos fiscales para reducir aún más este costo: puede obtener un 30% de descuento en la parte superior de este costo debido al "Crédito Fiscal de Inversión (ITC)" federal de los EE. UU., Y posiblemente más de su gobierno o servicio público estatal y local .

El gran viaje solar a Durango

El año pasado, conocí a un rudo emprendedor Mustachian llamado John. Estaba en Longmont para visitar a una familia aquí, pero su verdadera base de operaciones está en Durango, Colorado, donde dirige una exitosa compañía de instalación solar llamada Shaw Solar. Hay un millón de historias que deben contarse sobre este hombre, pero por ahora comenzaremos con esta.

Sabiendo cuánto tiempo había estado interesado en un proyecto solar de bricolaje, John decidió dar un paso al frente y ayudarme a hacerlo por fin. Repasamos detalles técnicos, cálculos, estrategias y costos. Todo esto culminó en que tomé un viaje espectacular a Durango junto con otro amigo local, en mayo de 2017.

Fue todo un viaje, por mucho más que la adquisición de paneles solares y consejos. Durango es una pequeña ciudad impresionante, y resultó que John vive en una comunidad de hermanos y amigos igualmente impresionantes, por ejemplo, su hermano Charles, que renovó una escuela de 50,000 pies cuadrados en un período de 20 años, que ahora se ha convertido en el joya del centro de Durango.

Hora de construir

Regresé de este viaje lleno de confianza y energía … solo para terminar almacenando los paneles solares durante meses en el edificio de mi estudio mientras trabajaba para terminar partes de mayor prioridad del edificio de la Sede, luego esperé el tiempo y la motivación para abrirme paso. La solicitud de permiso de construcción.

Tomóotro visita de John para comenzar realmente el proyecto, y una vez que lo resolvimos me di cuenta de que mi preocupación era completamente infundada: si sabes lo que estás haciendo, un simple panel solar puede ser completamente instalado por dos personas en menos de un día de trabajo. Esto es lo que terminamos haciendo.

Paso Cero: Investigación y Permiso

Comenzar con el fin en mente. El sorprendente Kari Spotts (el líder de medición de energía renovable de LPC) me ayuda a cambiar un nuevo medidor eléctrico de doble flujo al completar con éxito este proyecto.

Esta es la parte que detiene a la mayoría de las personas incluso antes de que comiencen. El atajo más rápido es que si no está interesado en estos detalles, busque a alguien que lo esté, para catapultarlo. Pero si tiene suficiente curiosidad para conocer los detalles, aquí están:

¿Qué tan grande debería construir un sistema? En general, cuanto más grande, mejor. El costo por vatio disminuye a medida que su sistema crece, lo que lo convierte en un mayor rendimiento anual de la inversión.

"No vivo en Colorado. ¿Cuánto jugo sacaré de donde yo ¿vivir?" Esta parte es divertida: el Laboratorio Nacional de Energía Renovable ejecuta una gran calculadora gratuita llamada PVWatts eso lo hace todo por usted: teniendo en cuenta el clima promedio y los ángulos solares en su área, incluso permitiéndole especificar paneles solares colocados en cualquier ángulo loco que desee. (En otras palabras, su casa no tiene que tener un techo perfecto orientado al sur).

"¿Necesito algunas de esas baterías Tesla Powerwall también?" No. A menos que esté construyendo una cabina fuera de la red, en casi todos los casos querrá ?conectar la red? a su conjunto solar, para que pueda vender su electricidad excedente de manera efectiva a la compañía eléctrica (y, por lo tanto, a otros clientes cercanos), limpiando toda su ciudad y ahorrando el enorme costo de las baterías. Sin embargo, Powerwall funciona muy bien si desea protección contra cortes de energía, e incluso puede pagarse solo si vive en algún lugar con una red inteligente que permita el arbitraje de precios día / noche.

"¿Cómo obtengo un permiso para construir esta cosa?"El departamento de construcción de su ciudad probablemente tenga una página que describa cómo presentar una solicitud. Por ejemplo, aquí está el de Longmont. La parte más complicada es generar un "diagrama de una línea", pero engañé con solo fotografiar mis propios detalles en el ejemplo proporcionado con mi ciudad, lo que condujo a este resultado, que aprobaron sin dudas.

Paso uno: diseño

Tenía un techo agradable y simple que ya estaba orientado al sur, inclinado hacia arriba en un ángulo de 30 grados, lo cual es casi perfecto para paneles solares. Pero también puede colocarlos en otras pendientes o techos planos, y aún funcionan sorprendentemente bien.

Necesitaba dos rieles para cada fila de paneles, y los rieles se sostienen con soportes en forma de "L" atornillados al techo. Así que terminé con esta configuración:

Diseño de soportes, rieles, paneles e inversores de potencia.

Importante consideración: Como estaba colocando esto en el techo de un garaje (técnicamente "espacio desocupado"), pude apretarlos hasta el borde del techo. Si está instalando en una casa, el código de incendio de su ciudad puede requerir que deje un Acceso a pie de 3 pies alrededor de los bordes A veces es aconsejable pensar fuera de la caja: un techo de garaje, un estante independiente montado en el suelo si tiene mucho terreno sin usar, o crear el nuevo taller / cochera / cobertizo de jardín que siempre ha deseado en la parte más soleada de su patio.

2: Instale sus soportes y rieles

Una vez que descubres dónde colocar las largas "líneas" que se muestran arriba, las mides y trazas líneas de tiza sobre la parte superior de tu material de techo existente. Luego, use algunos pernos y arandelas resistentes de 2.5 "para sujetar los soportes en forma de L que vienen con el kit de estantería solar. Taladre previamente cada orificio e inyecte un poco de sellador "a través del techo" con una pistola de calafateo normal antes de introducir esos pernos; esto crea un sello hermético permanente. (También hay soportes especiales para acomodar diferentes estilos de techo como tejas y metal).

Una vez que los soportes están colocados, simplemente use los pernos y tuercas deslizables suministrados para unir los rieles largos, enderezarlos bien y bloquearlos. Hacer todo esto con un controlador de impacto inalámbrico lo hace rápido y limpio.

3: atorníllate y conecta los optimizadores si los tienes

Estas son solo pequeñas cajas planas que se conectan a la parte superior de cada par de rieles, aproximadamente a 6 "del borde derecho de cada panel solar. Hay un optimizador para cada panel, y actúa como una niñera: monitorea la salida del panel, compensando los cambios de voltaje cuando es necesario (como cuando la sombra golpea ese panel). Notará que cada optimizador tiene cuatro cables que sobresalen de él, y hay un optimizador para cada panel. Esto tendrá sentido en el siguiente paso.

Optimizador de montaje (boca abajo), más una buena toma de las conexiones entre el techo, los soportes y los rieles. Nota: un instalador solar vio esto y dijo que sugiere que use flashes como este para una protección adicional en esos pies L.

Una vez que todos los optimizadores están en su lugar, conecta cada par de cables más largos junto con los conectores de clic rápido increíblemente convenientes. Los cables positivo y negativo tienen conectores de diferentes formas para que no pueda invertirlos accidentalmente.

Terminas conectando optimizadores entre sí, y cada panel solo a su optimizador de host, de esta manera:

Conexiones del inversor al panel

Si tiene dos líneas de paneles como yo, conecte el extremo lejano de una línea al extremo lejano de la siguiente línea, de modo que termine con una larga serie de optimizadores donde ambos extremos terminan con un cable suelto en el extremo más cercano a su inversor

La conexión a tierra es importante: Con los terminales de tornillo de conexión a tierra suministrados, conecte todos los rieles con un cable de cobre desnudo de 10 AWG. Desde ese último terminal, pasará un cable del mismo tamaño hasta el inversor.

4: ¡Instale los paneles solares!

La parte inferior de cada panel tiene dos cables de salida largos. Use clips y / o bridas para mantener los cables ordenados para que no cuelguen demasiado del techo.

Este paso es mejor con dos personas, especialmente en un techo empinado. Comenzando en la esquina más alejada de la ubicación de su inversor, conecte cada uno de los cables del panel a los correspondientes en su inversor host. Coloque los paneles en línea recta y use las abrazaderas de clic que vienen con el sistema de estanterías para sujetar el panel con su taladro / destornillador inalámbrico.

Al final de este paso, tendrá una o más líneas ordenadas de paneles con solodos cables de CC de aspecto potente que sobresalen por el extremo, con conectores listos para usar.

Ahora está listo para construir el tramo final de cable, que ingresará a un conducto de metal y viajará a través de su techo, por el costado de su casa y dentro del inversor.

5: El jonrón:

Taladre un agujero de 1 ? en su techo y coloque una funda de techo sobre él, escondido debajo del curso superior de las tejas. A partir de ahí, su objetivo es proporcionar una ruta protegida para obtener los cables de CC de alto voltaje desde los paneles, hasta el inversor.

Mi ciudad requería un conducto de metal de 3/4 ?, lo que me dio la oportunidad de aprender sobre los diversos accesorios y conectores que forman parte del trabajo con el conducto. También compré una herramienta para doblar conductos, ya que todavía hay muchos más proyectos eléctricos al aire libre en el expediente para el edificio de MMM HQ.

Pasé un tramo de conducto de metal desde el inversor y un poco más allá de la cubierta del techo, luego pasé a un conector que mira hacia abajo a un conducto flexible, solo para mantener los cables cubiertos hasta que lleguen debajo de los paneles. Los tres conductores, incluido el suelo, atraviesan este tubo. Si lo vuelve a hacer, le sugiero que use una caja de conducto diferente para esa transición. Además, puede cambiar de un cable de tierra desnudo a una tierra aislada y trenzada en ese punto, ¡mucho más fácil de atravesar!

6: Montaje del inversor y conexión de todo a la red:

La parte que suena más misteriosa es en realidad una de las más simples:

  • Cuelgue el inversor en la pared con el soporte suministrado y algunos tornillos.
  • Conecte el conducto y tire de los cables de CC de los paneles solares a la caja de conexión del inversor. En esta unidad Solaredge, hay agradables terminales con clip de resorte.
  • Haga lo mismo en el otro lado de la caja de conexiones, ejecutando una longitud de 8/3 cableado doméstico (para salidas de hasta 40 amperios) directamente en la caja de interruptores, como si estuviera conectando cualquier otro circuito de 240 voltios.

Montaje del inversor, incluido el conducto que sube por el techo (izquierda), hacia la caja de interruptores principal (derecha), las etiquetas adhesivas de advertencia (rojo) y cómo se engancha en el interior (parte inferior)

7: ¡Inspeccione todo y enciéndalo!

El inspector probablemente tendrá uno o dos problemas con su trabajo. Manténgase fuerte y haga las correcciones necesarias, y pase esa inspección. Luego, enciende el disyuntor de CA, el interruptor de alimentación de CC, el interruptor de alimentación principal del inversor y examina los sistemas de menú para asegurarse de que todo esté configurado para funcionar de la manera que desee.

Para este sistema Solaredge, tuve que ejecutar un paso de "Emparejamiento" con los optimizadores de energía (ver el manual), y agregar un TP-Link Repetidor inalámbrico / Puente para permitir que la conexión Ethernet por cable del inversor se una a mi red Wi-Fi existente en toda la propiedad. Que resulta ser el espectacularmente bueno Wi-Fi de Google Mesh sistema.

¿Qué es lo siguiente?

A partir de este momento, todo está en piloto automático. El sistema genera electricidad todos los días, lo que reduce la factura de energía de la sede a cero. En invierno, los días son más cortos, por lo que podríamos consumir más de lo que producimos. Pero en verano, un gran excedente lo compensará con creces.

Mi inversor de Solaredge viene con características de monitoreo realmente agradables, disponibles tanto desde una aplicación de teléfono como desde cualquier navegador. Además, puede compartir una versión pública de su página con cualquier persona. Aquí hay uno que hice para la matriz MMM-HQ.

Al momento de escribir, tenía el sistema en línea durante 27 días, principalmente en enero, incluyendo un par de cancelaciones en las que los paneles estaban cubiertos de nieve. Todavía tiene un promedio de aproximadamente 10 kWh de producción de electricidad por día, que es más que el consumo promedio de toda la instalación. Dicho de otra manera, los 265 kWh de electricidad son suficientes para alimentar un automóvil eléctrico durante aproximadamente 1000 millas de conducción.

La herramienta de monitoreo también estima aproximadamente 410 libras de emisiones de CO2 evitadas, que son 0.2 toneladas o aproximadamente $ 4.00 a las tasas actuales de limpieza de carbono. Si a usted le importa llevar una vida (o negocio) de carbono neutral como yo, esto significa que la compensación de carbono hace que su electricidad solar15% más valioso en tu contabilidad mental.

También puedo duplicar o triplicar el número de paneles en este sistema en particular (una vez que decida un buen lugar para colocarlos)sin cambiar el inversor ni ninguna de las conexiones de conexión a la red, lo que mejorará en gran medida mi retorno anual de la inversión. Es solo un plug and play similar a LEGO para conectar más paneles a un rack existente de ellos, además el inversor tiene un segundo conjunto de entradas si está ejecutando algunos cables desde una cadena de paneles que ha colocado en otro lugar.

Mi compañía de energía paga un cheque por cualquier excedente general al final de cada año, comprando la energía a una tasa mayorista. Pero muchas regiones son más amigables con el sol que esto, lo que le brinda una tarifa minorista completa o incluso más alta para la electricidad generada por el sol como un incentivo para volverse verde.

La palabra final:

La producción de energía solar es extrañamente divertida: la mayoría de las personas reportan satisfacción mucho más allá de los beneficios monetarios. Te lleva allí alentando al Sol, y a tu prójimo a seguir su ejemplo y comenzar a cosecharlo a tu lado. Entonces, si has estado considerando hacerlo, el tiempo es bueno.

Gracias de nuevo a John Shaw (shawsolar.com) por toda la ayuda con este proyecto. Si tiene preguntas sobre los detalles o la industria en general, escríbalos en los comentarios y tanto John como yo deberíamos poder opinar.

Y si tiene una casa o negocio cerca de Durango, CO, ¡comuníquese directamente con Shaw Solar y dígales quién lo envió!

También recluté una ayuda muy valiosa de un excelente electricista local: Derek Miller, quien dirige Omni Electric, muy recomendable para proyectos en las áreas de Longmont / Boulder / Evans.

Alerta de bordes ásperos: comencé publicando este artículo en un formato sin pulir, así que si ve detalles incorrectos, avíseme y lo limpiaré con el tiempo después de la publicación.

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