Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Relpol
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

DYI: ekonomiczny zestaw: UPS + agregat + dodatkowe akumulatory

aaaOK 01 Wrz 2018 13:54 354 7
  • #1 01 Wrz 2018 13:54
    aaaOK
    Poziom 2  

    Witajcie,

    To mój pierwszy post na Forum. :D Jeśli ktoś z Was przerabiał podobne problemy i znalazł satysfakcjonujące rozwiązania, będę wdzięczny za komentarze!

    Problem:
    - Agregaty prądotwórcze stosowane do zasilania awaryjnego (z funkcją autostartu / SZR) kosztują kilkanaście tysięcy złotych
    - UPS z akumulatorami zdolnymi do podtrzymania zasilania na poziomie średnio 1,0 kW (szczytowo 5 kW) przez 24 godziny (~[b]24 kWh) kosztowałby fortunę[/b]
    - Ponadto, podczas pracy agregat nie ma możliwości obniżenia mocy w szerokim zakresie (zazwyczaj minimum to 50% mocy maksymalnej); przy niskim poborze energii elektrycznej (np. zasilanie pieca C.O. w nocy) cała nadwyżka jest marnowana; w ciągu 24 godzin pracy taki agregat spaliłby paliwo za około 350 zł.


    Pomysł: "IEPS" :) (independent economic power source) - hybryda UPS z agregatem
    - Rozwiązanie polegające na ekonomicznym UPS, tj. z dodanymi ekonomicznymi akumulatorami
    - Agregat uruchamiany ręcznie (zdecydowanie tańsza opcja) lub uruchamiany/wyłączany przez mechanizm zależny od poziomu naładowania baterii
    - Agregat zasila nie tylko budynek, nadwyżka ładuje też akumulatory.

    Zalety:
    - Zdecydowanie niższy koszt rozwiązania (w teorii, na praktykę przyjdzie czas, chyba, że ktoś z Was już coś takiego przerabiał)
    - Nadwyżka energii generowana przez agregat magazynowana jest w akumulatorach;
    - Agregat uruchamia się jedynie w wyniku przekroczenia dolnego progu naładowania baterii i wyłącza się po przekroczeniu zadanego progu górnego; w ten sposób agregat pracuje łącznie np. 5h zamiast 24h

    Wyzwania:
    - Czy znacie ekonomiczne rozwiązania (do skonstruowania lub gotowe urządzenie) uruchamiające generator prądu w wyniku odczytu niskiego poziomu naładowania akumulatorów i wyłączające po przekroczeniu zadanego poziomu?
    Dodatkowe info: Generator miałby rozrusznik elektryczny, ale bez wbudowanej funkcji auto-startu / SZR (która po kilku ms od zaniku/pogorszenia parametrów energii w sieci uruchamia agregat i, najwyraźniej, jest bardzo skomplikowana, skoro kosztuje kilka tys. zł.)
    - Jaki/e akumulator/y zastosować aby zmaksymalizować wieloletnią trwałość i efektywność (2V szeregowo? czy 'tanie sprowadzone z Chin' zdadzą egzamin)?
    - Czy w opisanym powyżej pomyśle istnieją jakieś fundamentalne błędy myślowe, które powodują, że rozwiązanie to nie będzie spełniało swojego przeznaczenia / będzie niestabilne lub zagrożone awaryjnością?

    Pozdrawiam z Bieszczadów!

    0 7
  • Relpol
  • Pomocny post
    #2 01 Wrz 2018 14:26
    adikbo
    Poziom 26  

    Cześć,

    Twój pomysł nie jest nowy. W ten sposób konstruowane są praktycznie wszystkie zasilania serwerowni. UPS potrzebny jest do podtrzymania zasilania urządzeń na czas potrzebny do rozruchu agregatu i osiągnięciu przez niego parametrów pracy (duże agregaty spalinowe potrzebują kilka minut na osiągnięcie parametrów pracy) dopiero wtedy następuje przełączenie na zasilanie z agregatu a akumulatory są ładowane na wypadek kolejnej przerwy.

    Scenariusz który opisujesz ma jeden mankament - ilość zgromadzonych akumulatorów będzie musiała być na tyle duża, aby opłacało się wyłączać agregat na te kilkanaście godzin. Tu w grę wchodzi ekonomia - czy zakup 10 akumulatorów nie będzie droższy niż praca tego agregatu w trybie ciągłym? Druga sprawa to nie każde akumulatory nadają się do pracy w charakterze akumulatorów trakcyjnych. Zwykłe akumulatory nie lubią głębokiego rozładowywania (a do takiego dochodzi w przypadku pracy jako źródło zasilania bezprzerwowego).

    Sama realizacja startu agregatu i wyłączenie nie powinna być trudna w zaprojektowaniu - Arduino, przekaźnik (pod warunkiem posiadania elektrycznego rozrusznika w agregacie), czujnik naładowania akumulatorów lub bezpośrednie pobranie danych z UPS (np przez złącze szeregowe). Do tego kilka linijek kodu i nie powinno być problemu.

    Polecam na początek przejrzeć ceny akumulatorów trakcyjnych lub tych dedykowanych do UPS i sprawdzić czy cały projekt ma sens ekonomiczny.


    Pozdrawiam,
    adikbo

    0
  • Relpol
  • #3 01 Wrz 2018 15:13
    gimak
    Poziom 38  

    aaaOK napisał:
    - Ponadto, podczas pracy agregat nie ma możliwości obniżenia mocy w szerokim zakresie (zazwyczaj minimum to 50% mocy maksymalnej); przy niskim poborze energii elektrycznej (np. zasilanie pieca C.O. w nocy) cała nadwyżka jest marnowana;

    Pierwszy raz spotykam się z takim twierdzeniem. Jak się marnuje, to w jaki sposób. Wg mnie gdy agregat nie jest niczym obciążony, to silnik go napędzający, zużywa paliwo na utrzymanie określonych obrotów (u mnie 3000), jest to więcej, niż gdyby pracował na wolnych obrotach (ok. 700), ale na pewno nie jest to ten rząd (50%).
    aaaOK napisał:
    - Agregat uruchamiany ręcznie (zdecydowanie tańsza opcja) lub uruchamiany/wyłączany przez mechanizm zależny od poziomu naładowania baterii

    Gdyby tu chodziło o własną chałupę i na własny użytek, to poza ewentualnymi formalnościami prawnymi, od strony technicznej nie widzę większego problemu w realizacji tej opcji. Diabeł jak wiadomo, tkwi w szczegółach, w tym przypadku, tym szczegółem dla mnie, byłoby napięcie baterii ładowanych akumulatorów.

    0
  • #4 01 Wrz 2018 15:26
    freebsd
    Poziom 35  

    Ja podobne dylematy rozwiązałem używając UPS o mocy 1,4 kVA (około 1 kW, typu line-interactive), do którego podłączyłem dwa akumulatory (2x12 V). Mniejszy USP ma mniejsze straty przy małych obciążeniach. Do tego mam agregat prądotwórczy z demobilu o zawrotnej mocy 300 W :-) Agregat ma jednak taką zaletę, że na wyjściu ma 24 V i bezpośrednio ładuje akumulatory podłączone do UPS, a do tego jest bardzo trwały. Akumulatory z tym UPS'em są w stanie uruchomić i zasilić lodówkę. Awaryjne mogę użyć nawet akumulatorów z samochodu. Agregat służy do doładowywania akumulatorów.

    0
  • Pomocny post
    #5 01 Wrz 2018 17:56
    lajkonik18
    Poziom 10  

    Ja bym zrobił tak:
    Tani agregat benzynowy z rozrusznikiem + ups true on line. Plus szr na stycznikach. Ewentualnie ups line interactive, ale markowy, np. APC, one mają falownik i sinusoidę na wyjściu. Daruj sobie tanie Line interactiv, one nie mają sinusoidy. Zawsze szr, czy to ręczny czy automatyczny musisz uzgodnić z rejonem energetycznym! Ups true online może pracować w trybie Eco, wtedy będziesz miał mała stratę energii, a jak będzie zanik to przejdzie na baterie. Przy niskim poziomie baterii ups wystawi sygnał bezpotencjałowy, którym włączysz agregat i przełączysz szr w pozycję agregat. Wszystko będziesz miał w automacie.

    0
  • #6 01 Wrz 2018 18:33
    aaaOK
    Poziom 2  

    Dzięki za wszystkie komentarze!

    adikbo napisał:

    Twój pomysł nie jest nowy. W ten sposób konstruowane są praktycznie wszystkie zasilania serwerowni. UPS potrzebny jest do podtrzymania zasilania urządzeń na czas potrzebny do rozruchu agregatu i osiągnięciu przez niego parametrów pracy(...).
    adikbo


    Wiem, że nie jest nowy, skoro jako laikowi przyszedł mi do głowy, muszą już istnieć rozwiązania profesjonalne. Tylko podobnie np. do odkurzacza centralnego - ze sklepu kosztuje 5 tys. zł, a samodzielnie skonstruowany w jeden dzień kosztuje kilkaset złotych i ten jeden dzień. :)

    adikbo napisał:

    Scenariusz który opisujesz ma jeden mankament - ilość zgromadzonych akumulatorów będzie musiała być na tyle duża, aby opłacało się wyłączać agregat na te kilkanaście godzin. Tu w grę wchodzi ekonomia - czy zakup 10 akumulatorów nie będzie droższy niż praca tego agregatu w trybie ciągłym?
    adikbo


    Agregat uruchamiałby się np. co dwie godziny na pół godziny, a w nocy być może wcale. Akumulatory musiałyby zatem mieć pojemność nie 24 kWh tylko np 5 kWh. Po szybkim przeglądzie akumulatory trakcyjne tej pojemności powinny kosztować poniżej 2000 zł (może da się znaleźć jeszcze tańsze a wystarczająco dobre?). Czyli koszt akumulatorów to ekwiwalent max ~7 dni pracy agregatu; a 'pojemny' UPS i tak muszę zakupić.

    adikbo napisał:

    Druga sprawa to nie każde akumulatory nadają się do pracy w charakterze akumulatorów trakcyjnych. Zwykłe akumulatory nie lubią głębokiego rozładowywania (a do takiego dochodzi w przypadku pracy jako źródło zasilania bezprzerwowego).
    adikbo


    To jest jasne, rozważam jedynie takie, które dobrze znoszą głębokie rozładowania.
    Z drugiej strony parametr 'wielu tysięcy cykli' nie jest krytyczny - prądu nie ma czasem przez kilka godzin; powtarza się to kilka razy w roku; zdarzają się też dni z wieloma, ale krótkimi zanikami (kilka sekund/minut). Także na te potrzeby spodziewam się, że rocznie akumulatory będą miały poniżej 50 pełnych cykli.

    adikbo napisał:

    Sama realizacja startu agregatu i wyłączenie nie powinna być trudna w zaprojektowaniu - Arduino, przekaźnik (pod warunkiem posiadania elektrycznego rozrusznika w agregacie), czujnik naładowania akumulatorów lub bezpośrednie pobranie danych z UPS (np przez złącze szeregowe). Do tego kilka linijek kodu i nie powinno być problemu.
    adikbo


    Poza pisaniem makr w produktach *pewnego producenta popularnego systemu operacyjnego* i zabawach w basic dwie dekady temu, nigdy nie programowałem, stąd moje zainteresowanie czy istnieją rozwiązania gotowe/niewymagające programowania lub też źródła 'inspiracji' dla takiego kodu np. na Arduino?

    Dodano po 15 [minuty]:

    Dzięki za komentarz!

    gimak napisał:
    Wg mnie gdy agregat nie jest niczym obciążony, to silnik go napędzający, zużywa paliwo na utrzymanie określonych obrotów (u mnie 3000), jest to więcej, niż gdyby pracował na wolnych obrotach (ok. 700), ale na pewno nie jest to ten rząd (50%).


    Taką informację dostałem od dystrybutora i producenta; można też porównać min i nominalną moc agregatu oraz spalanie min i max. Być może są bardziej ekonomiczne agregaty, jednak nie znalazłem takich (tj. dla których min. moc byłaby np. na poziomie 10% maksymalnej). Jeśli agregat ma zasilać sieć, w której okresowo mogą być uruchamiane 'prądożerne' urządzenia, to musi mieć wysoką moc nominalną, jednocześnie typowy poziom poboru prądu gospodarstwa domowego będzie poniżej 1/5 maksymalnego, a w nocy wynosi pewnie 1/20.

    gimak napisał:

    Gdyby tu chodziło o własną chałupę i na własny użytek, to poza ewentualnymi formalnościami prawnymi, od strony technicznej nie widzę większego problemu w realizacji tej opcji. Diabeł jak wiadomo, tkwi w szczegółach, w tym przypadku, tym szczegółem dla mnie, byłoby napięcie baterii ładowanych akumulatorów.

    Możesz rozwinąć co diabelskiego masz na myśli w napięciu ładowanych akumulatorów?

    Dodano po 4 [minuty]:

    freebsd napisał:
    Ja podobne dylematy rozwiązałem używając UPS o mocy 1,4 kVA (około 1 kW, typu line-interactive), do którego podłączyłem dwa akumulatory (2x12 V). Mniejszy USP ma mniejsze straty przy małych obciążeniach. Do tego mam agregat prądotwórczy z demobilu o zawrotnej mocy 300 W :-) Agregat ma jednak taką zaletę, że na wyjściu ma 24 V i bezpośrednio ładuje akumulatory podłączone do UPS, a do tego jest bardzo trwały. Akumulatory z tym UPS'em są w stanie uruchomić i zasilić lodówkę. Awaryjne mogę użyć nawet akumulatorów z samochodu. Agregat służy do doładowywania akumulatorów.


    Brzmi podobnie do mojego pomysłu, mnie zamarzył się jeszcze auto start zależny od poziomu naładowania akumulatorów.:)

    Dodano po 13 [minuty]:

    lajkonik18 napisał:
    Ja bym zrobił tak:
    Tani agregat benzynowy z rozrusznikiem + ups true on line. Plus szr na stycznikach. Ewentualnie ups line interactive, ale markowy, np. APC, one mają falownik i sinusoidę na wyjściu. Daruj sobie tanie Line interactiv, one nie mają sinusoidy. Zawsze szr, czy to ręczny czy automatyczny musisz uzgodnić z rejonem energetycznym! Ups true online może pracować w trybie Eco, wtedy będziesz miał mała stratę energii, a jak będzie zanik to przejdzie na baterie. Przy niskim poziomie baterii ups wystawi sygnał bezpotencjałowy, którym włączysz agregat i przełączysz szr w pozycję agregat. Wszystko będziesz miał w automacie.


    Dzięki za porady!

    Rozważam tylko markowe UPS, a przynajmniej ze wzorowymi ocenami - pełna sinusoida jest niezbędna, do sieci podpięte będą komputery, sterowana elektrycznie kotłownia i inne wrażliwe urządzenia.

    O uzgodnieniu wiem, skoro zaniki zasilania sieciowego są tu na porządku dziennym RE nie powinien mieć z tym żadnych problemów - jakoś trzeba sobie radzić. :)

    Taką mam właśnie nadzieję - na automat - skonstruować, i zapomnieć, że posiadam. :) (zapomnieć można przy agregatach na gaz).

    0
  • #7 01 Wrz 2018 20:37
    gimak
    Poziom 38  

    aaaOK napisał:
    Taką informację dostałem od dystrybutora i producenta; można też porównać min i nominalną moc agregatu oraz spalanie min i max.

    Tu podejrzewam, że mylona jest moc silnika napędzającego generator prądu z mocą samego generatora, to jest z mocą jaką agregat może oddać na zewnątrz (na sieć). Mam agregat prądotwórczy i jak pracuje, a nie jest nic do niego podłączone, to moc oddawana jest równa zeru. Natomiast silnik napędzający generator potrzebuje trochę mocy w postaci paliwa, żeby kręcić generatorem z założoną prędkością obrotową.
    aaaOK napisał:
    gimak napisał:

    Gdyby tu chodziło o własną chałupę i na własny użytek, to poza ewentualnymi formalnościami prawnymi, od strony technicznej nie widzę większego problemu w realizacji tej opcji. Diabeł jak wiadomo, tkwi w szczegółach, w tym przypadku, tym szczegółem dla mnie, byłoby napięcie baterii ładowanych akumulatorów.

    Możesz rozwinąć co diabelskiego masz na myśli w napięciu ładowanych akumulatorów?

    A to, że nie miałbym żadnych problemów, przy napięciu 12 czy 24 V, bo podejrzewam, że przy wyższych napięciach, przy moich umiejętnościach mógłbym mieć problem z wykonaniem układu kontrolującego napięcie baterii akumulatorów, a konkretnie z dokładnym ustawieniem progów napięciowych załączania i wyłączania agregatu. Nie robiłem takiego układu na wyższe napięcia.

    0
  • #8 01 Wrz 2018 22:04
    aaaOK
    Poziom 2  

    gimak napisał:
    aaaOK napisał:
    Taką informację dostałem od dystrybutora i producenta; można też porównać min i nominalną moc agregatu oraz spalanie min i max.

    Tu podejrzewam, że mylona jest moc silnika napędzającego generator prądu z mocą samego generatora, to jest z mocą jaką agregat może oddać na zewnątrz (na sieć). Mam agregat prądotwórczy i jak pracuje, a nie jest nic do niego podłączone, to moc oddawana jest równa zeru. Natomiast silnik napędzający generator potrzebuje trochę mocy w postaci paliwa, żeby kręcić generatorem z założoną prędkością obrotową.


    Zgoda, źle to sformułowałem - moc oddawana może być równa zeru, ale paliwo i tak jest pobierane dla utrzymania np. 3000 rpm; i całość tej energii jest marnowana. Takie same (?) lub niewiele większe obroty mogłyby już np. ładować akumulatory. To miałem na myśli, pisząc, że przy małym poborze energii elektrycznej 'cała nadwyżka' jest marnowana. Stąd min. zużycie ma być bliskie 50% nominalnej mocy generatora, nawet jeśli chwilowy pobór wynosiłby np. 5% jego mocy.

    gimak napisał:


    [...] nie miałbym żadnych problemów, przy napięciu 12 czy 24 V, bo podejrzewam, że przy wyższych napięciach, przy moich umiejętnościach mógłbym mieć problem z wykonaniem układu kontrolującego napięcie baterii akumulatorów, a konkretnie z dokładnym ustawieniem progów napięciowych załączania i wyłączania agregatu. Nie robiłem takiego układu na wyższe napięcia.


    Jasne, dzięki. Nie zamierzałem budować banku o większym napięciu, rozważałem nawet mniejsze (2 lub 6V).

    0