Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Asaj - Inteligentny DomAsaj - Inteligentny Dom
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Inteligentne ładowanie akumulatorów w instalacji PV on-grid

13 Maj 2015 19:14 3540 25
  • Poziom 13  
    Zastanawiam się jak zrobić aby energia, którą mam z paneli i która idzie w sieć za darmo mogła ładować akumulatory.

    Może jest gdzieś na rynku jakieś proste rozwiązanie, które umożliwia płynny podział mocy. Jeśli jest nadwyżka z PV to ładujemy aku, jeśli jest za mało mocy to dociągamy energię z aku. Zależy mi na tym aby to wszystko działo się płynnie i bezobsługowo. Żadnych off-gridowych wysp itd.

    Jeśli chodzi o zrobienie czegoś takiego to widzę to tak:
    główny uP np. Raspberry Pi, Arduino czuwa nad ilością energii wytwarzanej i generowanej.
    ΔP = różnica mocy
    P(PV) = moc chwilowa paneli fotowoltanicznych
    P(D) = moc chwilowa zużywana przez dom

    ΔP = P(PV) - P(D)
    ΔP > 0 - ładujemy akumulatory mocą równą ΔP
    ΔP < 0 - rozładowujemy akumulatory mocą równą |ΔP| ale nie większą niż bezpieczna dla aku i inwertera.

    Pytanie teraz jak to zrobić...
    Ładowanie jest dość proste. Ładujemy akumulatory przez PWM i regulator PID kontroluje aby moc ładowania była równa ΔP. Pisałem kiedyś program serwomotoru DC opartym na PID, więc to powinna być łatwa część dla mnie.

    Gorzej z rozładowaniem. Gdy ΔP < 0 to musimy jakoś sterować mocą inwertera, który pobiera energię z aku. Inwerter nie powinien produkować więcej mocy niż potrzeba aby nie eksportować prądu do sieci. Myślałem na wykorzystaniem mikroinwertera, który byłby podłączony do aku przez jakiś układ regulujący prąd. Inwerter powinien pobierać moc równą ograniczeniu prądowemu * napięcie.
    Przy wszystkich tych mocach oczywiście trzeba by wziąć pod uwagę pewien off-set na straty. Nigdzie nie mamy sprawności 100%.

    Taki układ byłby łatwo skalowalny - jeden mikroinwerter to około 230W-250W. Zawsze można dodać mikroinwerter i aku aby zwiększyć moc oddawaną z akumulatorów. Ponieważ rozładowywanie i sterowanie mocą inwerterów również sterowałby regulator PID to ilość inwerterów podpiętych nie ma znaczenia. PID dostosuje wartości aby ΔP i moc generowana przez inwertery była równa sobie. Dokładność "nadążania" regulatora PID nie będzie miała większego znaczenia bo po prostu wyeksportujemy kilka watów do sieci. Zawsze można ustawić nieczułość regulatora na 5W czyli jak |ΔP| < 5W to nic nie robimy. Gdy np. w nocy pobieramy 2kW na czajnik do herbaty to z aku wyciągniemy maks np. 500W a resztę z sieci. Takie sytuacje zwykle trwają niedługo. 500W starczy na TV i lodówkę i wiele innych.
    Ile energii w aku? to już jest kwestia indywidualna. Ja bym zaczął od 2,4kWh (4x akumulator 0,6kWh).

    Układ dość prosty, skalowalny, podłączenie aku po stronie AC zmniejsza sprawność, ale zwiększa uniwersalność bo można podłączyć do każdej istniejącej instalacji. Wystarczy tylko założyć czujniki mocy P(PV) i P(D).

    Jeśli znacie gotowe rozwiązania tego typu to piszcie proszę w tym temacie.
    Z tego co znalazłem, rozwiązania SMA są, ale są bardzo drogie.

    Od czego jest elektroda? Może wspólnie coś wymyślimy? Podzielimy zadania. Każdy jest specjalistą w swojej dziedzinie.
  • Asaj - Inteligentny DomAsaj - Inteligentny Dom
  • Poziom 20  
    Przydałby się schemat koncepcyjny bo trochę gubię się w opisie.
    Nie jestem pewien czy chodzi o falownik (on-grid) czy o inwerter DC/AC, a może obydwa.
  • Poziom 24  
    Nie chcę obrażać i zabijać w zalążku... ale temat utopia. Akumulatory się nie opłacają to raz. Dwa to problem, że chcemy ciągnąć prąd z aku i cisnąć na inwerter sieciowy.... jeszcze regulując moc. Układy MPPT zwariują i nic z tego raczej nie wyjdzie.

    Ładowanie jeszcze od biedy można by zrobić ale układy raczej nie takie proste - regulator ładowania aku z 230V, i prąd wyjścia ładowania sterowany sygnałem różnicowym pobór - produkcja...

    Przekładniki prądowe na wyjściu do energetyki na każdej fazie, programowanie.. wszystko można zrobić ale trzeba dużo umiejętności ;-)
  • Asaj - Inteligentny DomAsaj - Inteligentny Dom
  • Poziom 13  
    Nic się Panie dziś nie opłaca... ;) Nie o tym ten wątek.

    Mam zasilacz z regulacją prądu, podłącze mój wolny mikroinwerter do tego i zobaczymy jak się zachowa. Od tego zależy przyszłość projektu. Trzeba znaleźć możliwość regulacji mocy inwertera z zewnątrz. Nie mamy możliwości regulacji tej mocy "od środka" czyli od strony MPPT. Czy MPPT się pogubi czy ustawi się na maksymalną moc - zobaczymy.

    Osoby z branży proszę o przedstawienie swoich propozycji systemu buforowania energii a nie o podważanie możliwości stworzenia takiego systemu. Oczywiste jest, że jeśli coś sprzedajesz a ktoś inny to udostępni za darmo (choć z pewnością dużo bardziej prymitywne rozwiązanie) to uderzy to w Twoje interesy.

    Jedna faza w zupełności wystarczy.

    Uproszczony schemat układu wyglądałby tak:
    Inteligentne ładowanie akumulatorów w instalacji PV on-grid

    Dodano po 9 [minuty]:

    CzystyZYSK napisał:


    Ładowanie jeszcze od biedy można by zrobić ale układy raczej nie takie proste - regulator ładowania aku z 230V, i prąd wyjścia ładowania sterowany sygnałem różnicowym pobór - produkcja...

    Od tego właśnie jest PID będzie dążył aby błąd to jest różnica pomiędzy mocą ładowania a nadprodukcją z PV dążyła do 0. Pisałem kiedyś algorytmy PID w C na uP i nastroiłem się tego ustrojstwa sporo. Efekt był całkiem fajny.

    Zdaje sobię sprawę, że strona ładowania jest prosta. Gorzej ze sterowaniem mocą inwertera w drugą stronę. Miło by było gdyby był jakiś inwerter na rynku, któremu można wysyłać rozkazy aby produkował tyle ile dokładnie potrzeba.
  • Poziom 32  
    Koszt przechowania 1kWh w akumulatorach AGM czy litowo jonowych to 4,5 zł.
    Koszt 1kWh z elektrowni to 0,6 zł.
    Wyrzuć akumulator oraz elektronikę i zastosuj inwerter on grid.
    Gotowe.

    Ewentualnie nadprodukcją zasilaj wiatrak, żarówki, grzałki w basenie. To i tak wyjdzie korzystniej finansowo niż akumulatory.
  • Poziom 19  
    Możnaby z akumulatorów wyjść na regulowany impulsowy regulator prądu.
    Kiedy Arduino zada mu odpowiednie (8bit?) ograniczenie prądowe, to MPPT powinno znaleźć sobie punkt.
    Pytanie czy regulator MPPT ten sam co do PV (czyli zgodność napięć aku-PV), czy odrębny ( i tak pewnie wskazane wyższe napięcia aku).

    Przyznam, że takiego nie próbowałem, robiłem trochę testów z kondensatorami i rezystorem szeregowo, i tu daje się znaleźć na chwilę punkt MPPT.
    Rozwiązanie z impulsowym ogranicznikiem prądu byłoby sprawniejsze.
  • Poziom 13  
    Jan_Werbinski napisał:
    Koszt przechowania 1kWh w akumulatorach AGM czy litowo jonowych to 4,5 zł.
    Koszt 1kWh z elektrowni to 0,6 zł.
    Wyrzuć akumulator oraz elektronikę i zastosuj inwerter on grid.
    Gotowe.

    Ewentualnie nadprodukcją zasilaj wiatrak, żarówki, grzałki w basenie. To i tak wyjdzie korzystniej finansowo niż akumulatory.


    Proszę nie poruszać kwestii finansowych w tym temacie. Temat jest o kwestiach technicznych a nie ekonomicznych. Kto nie ma nic do powiedzenia w kwestii technicznej swoje przemyślenia ekonomiczne proszę zachować dla siebie.

    Dodano po 1 [minuty]:

    Lesio_Q napisał:
    Możnaby z akumulatorów wyjść na regulowany impulsowy regulator prądu.
    Kiedy Arduino zada mu odpowiednie (8bit?) ograniczenie prądowe, to MPPT powinno znaleźć sobie punkt.
    Pytanie czy regulator MPPT ten sam co do PV (czyli zgodność napięć aku-PV), czy odrębny ( i tak pewnie wskazane wyższe napięcia aku).

    Przyznam, że takiego nie próbowałem, robiłem trochę testów z kondensatorami i rezystorem szeregowo, i tu daje się znaleźć na chwilę punkt MPPT.
    Rozwiązanie z impulsowym ogranicznikiem prądu byłoby sprawniejsze.


    Trzeba by poeksperymentować z częstotliwością PWM do ograniczenia prądowego. Musi być odpowiednio wysoka aby MPPT nie wiedział, że ma do czynienia z impulsami. Ktoś wie na jakiej częstotliwości działa MPPT? To znaczy jak szybka jest pętla, która próbkuje?
  • Poziom 19  
    No nie, częstotliwość PWM to dopasuj do potrzeb (indukcyjność, zakłócenia, itp.) Po stronie obciążenia i powinno być wygładzanie (RC? LC?).
    Na wejściu inwertera też jest zwykle pojemność (rzędu 1uF), jego stała czasowa może być ok. 1ms.

    Mając cyfrowe sterowanie ograniczenia prądowego z uP, można pokusić się o zadanie krzywej U-I tego źródła (aku+ I_limiter) tak, by upodobnić ją do charakterystyki stringu PV.
    Wtedy punkt pracy MPPT powinien być stabilniejszy, bo na ostrym zboczu (U-I) trochę huśta. ;-)

    Narysowałeś dwa inwertery on-grid, myślę, że przy odpowiednim U_aku można by to zrobić na dwóch kanałach MPPT tego samego on-gridowca (a może i na jednym MPPT...?).
  • Poziom 13  
    Lesio_Q napisał:

    Narysowałeś dwa inwertery on-grid, myślę, że przy odpowiednim U_aku można by to zrobić na dwóch kanałach MPPT tego samego on-gridowca (a może i na jednym MPPT...?).


    Można, ale zależy mi na uniwersalności. Tak aby wystarczyło podpiąć sensory na kabelki, podłączyć ładowarkę i inwerter aku do gniazdka i system działa. Plug & Play bez przerabiania istniejącej instalacji.
  • Moderator
    VolKhen napisał:
    http://www.greentechmedia.com/articles/read/Enphase-Charges-Into-the-Energy-Storage-Market

    To jest rozwiązanie komercyjne, które spełnia wszystkie moje założenia.

    Modułowe, skalowalne. Ciekawi mnie cena. Póki co nieznana bo produkt nie trafił jeszcze do sprzedaży.


    I jeśli nawet trafi, to na pewno nie w skali masowej, gdyż
    Jan_Werbinski napisał:
    Koszt przechowania 1kWh w akumulatorach AGM czy litowo jonowych to 4,5 zł.


    Kwestie ekonomiczne zawsze muszą być powiązane z inżynierskimi, dlatego proszę powściągnąć emocje i nie próbować nikomu ograniczać możliwości zabierania głosu w temacie. Forum służy wielu osobom, które powinny mieć możliwość spojrzenia na sytuację z wielu stron.
  • Poziom 20  
    retrofood napisał:
    Kwestie ekonomiczne zawsze muszą być powiązane z inżynierskimi

    Nie chciałbym wyjść na lizusa Piłata, ale jest to podstawowa sprawa.
    Tylko sens ekonomiczny warunkuje zamianę koncepcji w praktyczne i sensowne rozwiązanie.
    Obecnie budowa tego urządzenia kariery nie zrobi, ale jeśli dalej tak dobrze będzie rozwijała się technologia magazynowania energii to kto wie. Może za 10lat wszyscy będą to budować.

    Regulator PID to chyba za duża armata na to zagadnienie. U mnie SM całą regulacje robi w kilku linijkach kodu i sprawuje się to bardzo dobrze.
    Interesuje mnie fragment z tym falownikiem podłączonym do (zamiast paneli) akumulatora. Będzie to działać?
  • Poziom 13  
    Przyjdzie czas, że koszty prądu z gniazdka będą wyceniane w prawidłowy sposób. Dziś środowisko i klimat płaci. Kiedyś wystawi nam rachunek. Wtedy to rozwiązanie będzie bardzo potrzebne i tańsze. Rozpatrujemy w tym wątku aspekty techniczne takiego urządzenia. Możliwości budowy itd.
    Tesla zbudowała akumulatory dla domu mimo iż nadal to jest droższe od prądu z sieci. Wariaci.

    SM robi regulację czego? Pamiętaj, że wartości tutaj będą się dynamicznie zmieniać, więc nie wiem czy PID to za dużo. Może pisałem o nim bo go dobrze znam i potrafię go wcielić w projekt.

    Co do regulowanego odbioru mocy z akumulatora poprzez mikroinwerter i urządzenie pośredniczące regulujące punkt pracy inwertera to czy jest tu ktoś kto mógłby napisać koncepcję stworzenia takiego urządzenia?
    Charakterystyka powinna wyglądać tak:
    Inteligentne ładowanie akumulatorów w instalacji PV on-grid
  • Poziom 20  
    VolKhen napisał:
    SM robi regulację czego?

    SM (strażnik mocy) to coś podobnego do koncepcji zaproponowanej powyżej. Właściwie jedyną różnicą jest magazyn energii. Zamiast aku jest najczęściej bojler. Czyli nadwyżka energii oddawana jest na grzałkę.
  • Poziom 13  
    A moc grzałki jest regulowana przez PWM (DC) czy przez Triaka (AC)?
  • Poziom 20  
    Przez AC, triak. Sterowanie fazowe (co powoduje pewne problemy z odczytem czujników ds18b20 itp. z powodu zakłóceń). Bardziej rozpisałem się tutaj Link
  • Poziom 13  
    Dzięki za link do interesującej dyskusji.
    Zaletą PIDa jest to, że można "gonić" wartość zadaną z wielką precyzją a warunki wymuszenia mogą się dynamicznie zmieniać.

    Dodano po 6 [minuty]:

    Nie ma co robić ponownie tego co już zostało zrobione. Bardzo chciałbym aby praca nas wszystkich była w jakimś stopniu znormalizowana i kompatybilna. Aby osoba, która nie zna się aż tak bardzo na programowaniu mogła składać swój system z cegiełek. Obojętnie czy odbiornikiem nadmiaru energii jest akumulator czy grzałka. Pewne stopnie są wspólne.

    Myślę, że temat nadmiaru energii został dobrze opisany i jest wiele przykładów. Do realizacji najbardziej brakuje układu naśladującego panel PV, który będzie ograniczał moc z akumulatorów i będzie podawał tą moc na mikroinwerter. W ten sposób będzie można wyciągnąć z aku taką moc jaką aktualnie brakuje a nie moc maksymalną mikroinwertera. Moc ta będzie sterowana dokładnie w taki sam sposób jak nadwyżka. Ktoś ma jakieś pomysły na taki układ? Chociaż koncepcję.
  • Poziom 20  
    VolKhen napisał:
    Nie ma co robić ponownie tego co już zostało zrobione.

    Ogólnie temat SM wkrótce (2016r) nie będzie już tak istotny z powodu nowej ustawy.
    Jeśli nie zmienią (a robią co mogą) korzystnych zapisów to bardziej będzie się opłacało wysyłać na bieżąco energie.
  • Specjalista - odnawialne źródła energii
    PV_Albert napisał:
    Jeśli nie zmienią (a robią co mogą) korzystnych zapisów to bardziej będzie się opłacało wysyłać na bieżąco energie.

    Zwłaszcza mając prąd II taryfowy.
    W nocy odbierze się prawie za darmo.
  • Poziom 13  
    Ale to tylko dla NOWYCH instalacji. W sumie stara, ale nie zgłoszona to też nowa ;)
  • Specjalista - odnawialne źródła energii
    Nie.
    To dla wszystkich.
    Dla nowych taryfy gwarantowane.
    Ale może i to zmienią.
  • Poziom 13  
    A dla starych to jaka ma być cena odkupu?
  • Specjalista - odnawialne źródła energii
    Cena odkupu nie ma większego znaczenia przy dopasowanej instalacji.
    Co za różnica czy po roku dostaniesz 100 czy 500zł - przy skali inwestycji to bez różnicy przecież.
    Ale jeśli dobrze pamiętam odkup za 100% ceny prądu na rynku hurtowym.
  • Poziom 24  
    Niby nie ma znaczenia a nie wiadomo.

    Bo kto powiedział, że kolejność działania jest taka:

    1. bilansowanie w okresie półrocznym
    2. dopiero nadwyżka na FiT ?

    wielka niewiadoma jest z tym wszystkim jak zawsze.

    Widać teraz, że jak ktoś chce FiT to prosumenta nie może używać. Pytanie kto będzie informacje podawał o tym? Bank ? Chyba nie może...

    a Polacy oświadczą wszystko byle by dostać taryfę ;-)
  • Specjalista - odnawialne źródła energii
    Faktycznie wielka niewiadoma ale obecnie w ustawie jeśli dobrze pamiętam jest zapisane, że sprzedaż nadwyżki po półrocznym zbilansowaniu. Ale w poprawce do ustawy mogą wszystko pozmieniać, czasem wystarczy jeden wyraz czy przecinek (afera Rywina ;-) ).
    A co do informowania o Prosumencie to przecież Fundusz będzie miał info komu dał.
  • Poziom 15  
    Widzę, że trochę odgrzewam temat ale ja dopiero ostatnio natrafiłem na podobny problem jak w nim poruszany.

    Moja koncepcja jest taka:
    1 x zestaw paneli
    1 x inverter ongrid z mppt
    1 x kontroler ładowania aku z mppt
    1 x bateria akumulatorów o łącznym napięciu trochę (10%-20%?) mniejszym niż Vmpp paneli

    i do tego sterownik z układem kontrolujący przepływ prądu (nazwijmy go Iwe) na fazie AC (tej od invertera) w punkcie tuż przed licznikiem "wyjściowym" z budynku

    Normalnie pracuje sam inverter a Iwe>0 - mamy niedobór mocy.
    Gdy Iwe<0 to znaczy że mamy nadprodukcję do sieci i sterownik decyduje o załączeniu ładowarki
    Dzięki temu powinniśmy obniżyć nadprodukcję a niezależne układy mppt powinny po krótkim czasie się "dogadać" :)
    W momencie gdy mamy wieczór i napięcie z paneli obniży się do jakiegoś poziomu - akumulatory powinny być podłączone na wejście invertera - dalej jest generowany prąd dla odbiorników domowych. Sterownik powinien pilnować minimalnego napięcia akumulatorów i odłączać je od invertera.
    Sprawdzałem - mppt w moim małym inverterze fajnie sobie radzi z akumulatorami - nie powinno być z tym problemu.

    Mamy stan "zabroniony" - gdy pracujemy na aku+inverter a nadal mamy nadprodukcję - nie powinniśmy wtedy załączać ładowarki :)

    Co do płynnego sterowania inverterem - wydaje mi się, że można próbować go oszukiwać podając zaniżone napięcie na wejście pomiarowe. (Na wejściu inwertera powinien być jakiś dzielnik Upv na podstawie którego działa MPPT)