Min DIY Solar Power Setup – Gratis energi for livet


Det er ganske godt kjent på dette tidspunkt at Mr. Money Mustache er enamored med solenergi. Foruten den åpenbare Sci-Fi-kølen av det (Elektrisitet, Satellitter, Futuristiske Roboter!) Og miljøvennligheten av den (energi med nullstøy eller forurensning), har de siste fem årene penger siden av tingene har endelig blitt modnet, slik at solenergi er nå den billigste måten å lage strøm på – selv før du regner med den ekstra bonusen for eventuelle tilskudd og fordelene med forurensningsfri bolig.

En watt av solpaneler: Fra $ 100 + til under femti cent (2017) på mindre enn livet mitt (bilde kilde cleantechnica). Og 2017-tallet for den blå siden av grafen slo over 95 000 MW.

Det fungerer for enkeltpersoner: I mange tilfeller, hvis du kan få et godt rack av solpaneler på taket ditt, vil dine månedlige besparelser svare til å gjøre en investering som utfører bedre enn aksjemarkedet. Men tallene ser enda bedre ut som soloppsettet ditt blir større, som om du kjører et solenergiverktøy eller en samfunnsoljegård.

I slekt: I de siste Colorado Energy Bids er solenergi det billigste alternativet, selv når det støttes av batterilager (Vox).

Den morsomme delen av dette for meg har alltid vært fysikken. Helt siden jeg lærte hvor mye energi solen skinner på planeten vår overflate (ca. 16.000 ganger mer energi enn hele menneskeheten forbruker, selv med vår nåværende oppblåst vaner), har jeg vært sikker på at en hovedsakelig sol-elektrisk verden var uunngåelig. De eneste hindringene var menneskets treghet og politikk, som er midlertidige. Fysikk er for alltid.

For eksempel, vurder følgende kart som viser den lille mengden av våre ørkener vi måtte dekke med solcellepaneler for å erstatte alle energiforbruk (elektrisitet, olje, gass, atomkraft, vannkraft, vind osv.)

Fig. 1: Tiny landområde som kreves for å drive hele menneskeheten. (bildekilde)

Og det er faktisk enda bedre enn det: bildet over antar en effektivitetsgrad på 8% på eldre skolepaneler, mens 18% er nå en standard rate. Så du kan kutte de svarte punktene om igjen, og deretter kutte noen flere ganger for å redegjøre for de andre eksisterende rene energikildene.

Og selvfølgelig trenger du ikke å konsentrere panelene og kjøre gigantiske kraftledninger overalt som det følger av kartet. Du kan stikke solcellepaneler nesten hvor som helst, og de vil begynne å jobbe som små ansatte for deg, uten å slå ut energi (som tilsvarer penger) og automatisk.

Som er selvfølgelig det virkelige emnet i denne artikkelen.

Min DIY Solar Project

Det nye solsystemet på MMM HQ-verkstedet genererer mer enn nok strøm til å drive hele eiendommen hele året, samt lade de elektriske bilene til de ulike medlemmene.

Så naturlig har jeg alltid ønsket å ha min egen solenergi gård. Inntil nå har jeg gjort mange unnskyldninger for å få det gjort: ingen gode steder å sette paneler på taket på hovedhuset mitt, litt ugunstige lokale regler, men hovedsakelig mangel på kunnskap om hva jeg skal kjøpe og hvordan installere det.

Jeg lovte at når jeg endelig fikk dette prosjektet, ville jeg skrive opp en rapport til du, for å spare deg for noen av forsknings- og tidsforbruket som jeg måtte gå gjennom.

Så la oss komme inn på det!

Del ett: Vis meg pengene

Som du kan se fra bildet ovenfor, har jeg begynt å bygge en relativt liten solcelle. Det er tolv paneler, hver ca 40 x 60 tommer. Hver og en genererer 300 watt elektrisitet når solen skinner, og når du kjører tallene for klimaet mitt, vil hele oppsettet veksle ut om 6100 kWh / år med strøm, en bit som er verdt om $ 732 per år til gjennomsnittlig amerikanske kraftpriser.

Ganske utrolig – nok energi til å kjøre min coworking plass og Mrs. MMs nærliggende butikk … fra en del av ganske sort glass som er omtrent samme størrelse som en enkelt parkeringsplass!

I mellomtiden engros Kostnaden for dette utstyret brøt sammen omtrent slik:

  • 12 solcellepaneler på $ 130 hver: $ 1656 (totalt 3600 watt ved 46 cent per watt)
  • 12 Optimizer-moduler (som øker effekten under delvis skygge): $ 650
  • En SolarEdge 6 kW inverter (konverterer DC fra panelene til AC for nettverket): $ 1102
  • Ulike beslag, monteringstativer, bolter og ledninger: $ 460

Så min totale kostnad, på grunn av lykken til å ha en venn som begge er en dedikert Mustachian og eieren av et blomstrende solselskap, var $ 3900.

Det er det beste tilfellet, men selv etter at du har lagt til normale fortjenestemarginer pluss en 30% tariff som The Donald nylig tok på solpaneler (og husk panelene er heldigvis bare halvparten av prisen på systemet), kan du fortsatt kjøpe et lignende Komplett sett for $ 5000 eller så.

Når du måler årlig avkastning på investeringen din (eller "tilbakebetalingsperiode"), er det bare én ting som betyr noe på kost side: pris per watt. Jeg endte opp med å bygge dette systemet på omtrent $ 1,08 per watt, som er lav i dagens standarder, men vil snart høres høyt.

Og husk, det er vanligvis skatteincitamenter for å kutte denne prisen ytterligere – du kan ta 30% av toppen av denne prisen på grunn av US Federal "Investment Tax Credit (ITC)", og muligens mer fra din statlige og lokale myndigheter eller verktøyet .

Den store solopplevelsen til Durango

I fjor møtte jeg en badass Mustachian entreprenør, kalt John. Han var i Longmont for å besøke noen familie her, men hans virkelige hjemmebase er i Durango, Colorado, hvor han driver et vellykket solinstallasjonsfirma som heter Shaw Solar. Det er en million historier som må bli fortalt om denne mannen, men for nå begynner vi med denne.

Å vite hvor lenge jeg hadde vært interessert i et gjør-det-selv-solcelleprosjekt, bestemte John seg for å gå opp og hjelpe meg med å få det gjort til slutt. Vi gikk over tekniske detaljer, beregninger, strategier og kostnader. Alt dette kulminerte i meg å ta en spektakulær roadtrip til Durango sammen med en annen lokal venn, i mai 2017.

Det var ganske en tur, for mye mer enn oppkjøpet av solcellepaneler og råd. Durango er en fantastisk liten by, og det viste seg at John bor i et fellesskap av like imponerende søsken og venner – for eksempel hans bror Charles som DIY-renoverte en 50.000 kvadratfotskole over en 20-årig periode, som nå er blitt juvel av Durango sentrum.

Tid for bygningen

Jeg kjørte tilbake fra denne turen full av tillit og energi … bare for å ende opp med å lagre solpanelene i måneder i studiobygningen min da jeg jobbet for å fullføre høyere prioriterte deler av hovedkvarteret, og ventet på tiden og motivasjonen til å plove gjennom byggetillatelsen søknad.

Det tok en annen besøk fra John for å virkelig kickstart prosjektet, og når vi jobbet gjennom det, skjønte jeg at bekymringen min var helt ubegrunnet – hvis du vet hva du gjør, kan et enkelt solaramme være helt installert av to personer på mindre enn en dags arbeid. Her er hva vi endte med å gjøre.

Trinn Null: Forskning og Tillatelse

Begynn med slutten i tankene. Den fantastiske Kari Spotts (LPCs ledelse av fornybar maktmåling) hjelper meg å bytte i en ny elektrisk strømmåler ved en vellykket gjennomføring av dette prosjektet.

Dette er den delen som stopper folk flest før de begynner. Den raskeste snarveien er at hvis du ikke er interessert i disse detaljene, finn noen som er, for å katapulere deg gjennom den. Men hvis du har nok nysgjerrighet til å lære detaljene, her er de:

Hvor stort et system skal jeg bygge? Generelt, jo større, jo bedre. Kostnaden per watt går ned når systemet vokser, noe som gjør det til et høyere årlig avkastning på investeringen.

"Jeg bor ikke i Colorado. Hvor mye juice vil jeg komme ut av det der Jeg bo?" Denne delen er morsom: National Renewable Energy Lab kjører en flott, gratis kalkulator kalt PVWatts det gjør alt for deg: factoring i gjennomsnittlig vær og solvinkler i ditt område, til og med slik at du kan spesifisere solcellepaneler plassert i en hvilken som helst gal vinkel du liker. (Med andre ord, ditt hus trenger ikke å ha et perfekt sørvendt tak).

"Trenger jeg noen av disse Tesla Powerwall-batteriene også?" Nei. Med mindre du bygger en rutenettverk, vil du i nesten alle tilfeller ønske å "tette" solvarmeanlegget ditt, slik at du effektivt kan selge overskuddsløsningen tilbake til kraftselskapet (og dermed andre nærliggende kunder), rydder opp hele byen og sparer den enorme kostnaden for batterier. Strømbryteren fungerer bra hvis du vil ha beskyttelse mot strømbrudd, og kan selv betale for seg selv dersom du bor et sted med et smart rutenett som tillater dag / natt prisarbitrage.

"Hvordan får jeg tillatelse til å bygge denne tingen?" Byens bygningsavdeling har sannsynligvis en side som beskriver hvordan man søker. For eksempel, her er den for Longmont. Den vanskeligste delen er å generere et "en-linjediagram", men jeg lurte på ved å bare fotografere mine egne detaljer i eksemplet som ble levert med min by, noe som førte til dette resultatet, som de godkjente uten spørsmål.

Trinn ett: Layout

Jeg hadde et fint, enkelt tak som allerede vendte mot sør, vippet opp i en 30 graders vinkel, som er omtrent perfekt for solcellepaneler. Men du kan også sette dem på andre bakker eller flate tak, og de jobber fortsatt overraskende godt.

Jeg trengte to skinner for hver rekke av paneler, og skinnene støttes av "L" -formede braketter som er boltet inn i taket. Så endte jeg med denne konfigurasjonen:

Legge ut støttebraketter, skinner, paneler og kraftomformer.

Viktig vurdering: Fordi jeg satt dette på et garasjertak (teknisk "ledig plass"), klarte jeg å klemme dem helt til takkanten. Hvis du installerer på et hus, kan byens brannkode kreve at du forlater en 3 fots gange tilgang rundt kantene. Noen ganger er det lurt å tenke utenfor boksen: et garasjertak, en frittstående bakke, hvis du har mye ubrukt land, eller å skape det nye verkstedet / carport / hageslippet du alltid har ønsket i den mest solfylte delen av hagen din.

2: Installer Braketter og Rails

Når du har funnet ut hvor du skal sette de lange "linjene" som er vist ovenfor, måler du dem og klikker kalklinjene rett over toppen av ditt eksisterende takmateriale. Deretter bruker du noen robuste 2,5 "lagbolter og skiver for å holde ned de L-formede brakettene som følger med solfangeren. Forbore hvert hull og injiser i noen "Gjennom taket" tetningsmasse med en vanlig caulk pistol før du kjører i boltene – dette skaper en permanent vanntett tetning. (Det er også spesielle braketter for å imøtekomme forskjellige takstiler som fliser og metall).

Når brakettene er i, bruker du bare de medfølgende glideboltene og mutrene for å feste de lange skinnene, rette dem pent og låse det ned. Å gjøre alt dette med en sløyfe slagdriver gjør det raskt og rent.

3: Bolt ned og koble optimisatorene hvis du har fått dem

Disse er bare små flate bokser som du kobler til toppen av hvert par skinner, ca 6 "fra den endelige høyre kanten av hvert solpanel. Det er en optimizer for hvert panel, og det virker som en babysitter – overvåking av utgang fra panelet, kompensering for spenningsendringer når det er nødvendig (for eksempel når skygge rammer panelet). Du vil legge merke til at hver optimaliserer har fire ledninger som stikker ut fra den, og det er en optimaliserer for hvert panel. Dette vil gi mening i neste trinn.

Optimizer montering (med forsiden ned), pluss et godt skudd av forbindelsene mellom tak, braketter og skinner. Merk – en solinstallatør så dette og sa at han foreslår at du bruker blinkninger som dette for ekstra beskyttelse på de L-føttene.

Når alle optimalisatorene er på plass, kobler du hvert par lengre ledninger sammen med de utrolig praktiske hurtigkoblingene. De positive og negative ledningene har forskjellig formede kontakter slik at du ikke ved et uhell kan reversere dem.

Du ender opp med å koble optimalisatorer til hverandre, og hvert panel bare til vertsoptimerer, slik:

Omformer til panelforbindelser

Hvis du har to linjer med paneler som jeg gjør, kobler du den fjerne enden av en linje til den andre enden av den neste linjen, slik at du ender med en lang rekke optimisatorer der begge ender avslutter med en ledig ledning på enden nærmest din inverter.

Jording er viktig: Bruk de medfølgende jordingsskrueterminaler, koble alle skinner sammen med bare 10AWG kobbertråd. Fra den siste terminalen vil du kjøre en lengde av samme størrelse ledning ned til omformeren.

4: Monter solpaneler!

Bunnen av hvert panel har to lange utgangstråder. Bruk klips og / eller glidelås for å holde kablene ryddige slik at de ikke dingle på taket for mye.

Dette trinnet er bedre med to personer, spesielt på et bratt tak. Start på det fjerneste hjørnet fra plasseringen av omformeren din, og koble hver panelets ledninger til de tilsvarende enhetene på vertsomformeren. Sett panelene rett ned, og bruk klikkklemmene som følger med stativet for å klemme ned panelet med din trådløse drill / driver.

Ved slutten av dette trinnet har du en eller flere ryddige paneler med bare to kraftig utseende DC-ledninger poking ut enden, med kontakter klar til å gå.

Du er nå klar til å bygge den endelige løpingen av ledningen, som kommer inn i en metallrør og går gjennom taket ditt, ned på siden av huset ditt og inn i omformeren.

5: hjemmet kjører:

Bor et 1 "hull i taket ditt og legg et takstøvler over toppen av det, tucked under det øverste kurset av helvetesild. Derfra er målet ditt å gi en beskyttet bane for å få høyspennings-DC-ledningene fra panelene, ned til omformeren.

Min by krevde 3/4 "metallrør, som ga meg muligheten til å lære om de ulike beslagene og kontaktene som er en del av arbeidet med rørledning. Jeg kjøpte også et rørbøyningsverktøy, siden det er mange flere utendørs elektriske prosjekter fremdeles på docket for MMM HQ-bygningen.

Jeg løp en lengde av metallrør opp fra omformeren og rett utover takstøvlen, og deretter overført til en nedovervendt kontakt til en viss fleksibel kanal, for bare å holde ledningene dekket til de kommer under panelene. Alle tre ledere, inkludert bakken, løper gjennom dette røret. Hvis jeg gjør det igjen, vil jeg foreslå å bruke en annen kanal for denne overgangen. Også, du kan bytte fra en ledig jordledning til en strandet, isolert bakke på det punktet – mye lettere å trekke gjennom!

6: Montering av omformeren og tilkobling av alt til rutenettet:

Den delen som høres mest mystiske er faktisk en av de enkleste:

  • Hang omformeren på veggen ved hjelp av den medfølgende braketten og noen få skruer
  • Koble ledningen og trekk ut DC-ledningene fra solpanelene inn i omformerenes tilkoblingsboks. På denne Solaredge-enheten er det gode fjærklips-terminaler.
  • Gjør det samme på den andre siden av tilkoblingsboksen, og kjør en lengde på 8/3 husholdningsnettverk (for utganger opptil 40 ampere) helt inn i bryteren, som om du hadde tilkoblet en annen 240 volt krets.

Omformerens montering, inkludert ledningen som går opp gjennom taket (til venstre), ut til hovedbryteren (til høyre), nødvendig advarselsstifter (rødt) og hvordan det er festet innvendig (nederst)

7: Få alt inspisert og slå det opp!

Inspektøren vil trolig ha en nitpick eller to med arbeidet ditt. Hold deg sterk og foreta eventuelle nødvendige korreksjoner, og bestå inspeksjonen. Deretter blinker du på vekselstrømbryteren, likestrømbryteren, omformerenes hovedstrømbryter og peke gjennom menysystemene for å sikre at alt er satt til å løpe slik du liker det.

For dette Solaredge-systemet måtte jeg kjøre et "Pairing" -trinn med strømoptimererne (se håndboken), og legg til en TP-Link Wireless Repeater / Bridge for å tillate omformerenes kablede Ethernet-tilkobling å bli med i mitt eksisterende Wi-Fi-nettverk for hele eiendommen. Som skjer er det spektakulært bra Google Mesh Wi-Fi system.

Så hva er neste?

Fra dette punktet er alt på automatisk pilot. Systemet genererer strøm hver dag, noe som reduserer hovedkvarterets strømregning ned til null. Om vinteren er dagene kortere, slik at vi kan forbruke mer enn vi produserer. Men om sommeren vil et stort overskudd mer enn gjøre opp for det.

Min inverter fra Solaredge kommer med veldig flotte overvåkingsfunksjoner, tilgjengelig fra både en telefonapp og en hvilken som helst nettleser. I tillegg kan du dele en offentlig versjon av siden med noen. Her er en jeg laget for MMM-HQ array.

På tidspunktet for skriving har jeg hatt systemet på nettet i 27 for de fleste januar-dager, inkludert et par writeoffs hvor panelene var dekket i snø. Den har fortsatt gjennomsnittlig om lag 10 kWh elektrisitetsproduksjon per dag, noe som er mer enn gjennomsnittlig forbruk av hele anlegget. På en annen måte er 265 kWh elektrisitet nok til å drive en elektrisk bil i omtrent 1000 mil med kjøring.

Overvåkingsverktøyet anslår også ca 410 kg CO2-utslipp som er forhindret, noe som er 0,2 tonn eller ca $ 4,00 verdt ved dagens CO2-opprydding. Hvis du tilfeldigvis bryr deg om å kjøre et karbon-nøytralt liv (eller virksomhet) som jeg gjør, betyr dette at karbonforskyvningen gjør din solenergi om 15% mer verdifullt i din mentale regnskap.

Jeg kan også dobbelte eller tredoble antall paneler på dette bestemte systemet (når jeg bestemmer meg for et godt sted å sette dem) uten å endre omformeren eller noen av gridbinderforbindelsene, noe som vil forbedre min årlige avkastning betydelig. Det er bare en LEGO-lignende plugg og spill for å koble flere paneler til et eksisterende rack av dem, pluss omformeren har et andre sett med innganger hvis du kjører i noen ledninger fra en rekke paneler du har plassert et annet sted.

Mitt kraftselskap betaler ut en sjekk for et samlet overskudd på slutten av hvert år, og kjøper kraften i engrospris. Men mange regioner er mer solvennlige enn dette, noe som gir deg full detaljhandel eller enda høyere sats for solgenerert elektrisitet som et incitament til å bli grønn.

Det endelige ordet:

Solenergi er merkelig morsomt å produsere – de fleste rapporterer tilfredsstillelse langt utover de økonomiske fordelene. Det får deg der ute og roser for Solen, og for din medmenneske å følge med og begynne å høste den sammen med deg. Så hvis du har tenkt å få det gjort, er tiden bra.

Takk igjen til John Shaw (shawsolar.com) for all hjelp med dette prosjektet. Hvis du har spørsmål om detaljene eller bransjen generelt, vennligst sett dem i kommentarene, og både John og jeg skal kunne veie inn.

Og hvis du tilfeldigvis eier et hjem eller en bedrift rundt Durango, CO, ta kontakt med Shaw Solar direkte og fortell dem som sendte deg!

Jeg rekrutterte også noen svært verdifull hjelp fra en utmerket, mer lokal elektriker: Derek Miller som kjører Omni Electric – anbefales for prosjekter i Longmont / Boulder / Evans-områdene.

Rough Edges Alert: Jeg har begynt å publisere denne artikkelen i en ikke-polert form, så hvis du ser feil informasjon, vennligst gi beskjed om det, og jeg vil rydde det opp med tiden etter publisering.