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Energia Alternativa ed Energia Fai Da Te > Solare Fotovoltaico

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Il "gruppo" cresce..., Presentazioni e alcune Domande
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Morzilla
KiloWatt


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Inviato il: 27/8/2009,18:44

Salve a tutti. Mi chiamo Daniele, nono un ragazzo di 22 anni, abito in provincia di Lucca e sono Perito Informatico. Nonostante vi stia seguendo da alcune settimane, non ho mai scritto alcunchè...fino ad oggi.

Inizio con il farvi i miei più sinceri complimenti, avete tutta la mia stima, sia per le vostre conoscenze che mi hanno aiutato non poco a capire molte cose sul fotovoltaico (e molte ancora ne devo imparare), sia perchè non è facile trovare persone come voi, che impiegano il proprio tempo a sviluppare e condividere idee con chi ha voglia di ascoltare e di imparare, che mette a disposizione le proprie conoscenze per aiutare e consigliare chi ne ha bisogno.

Vabbè, passando a qualche cosa più tecnica faccine/biggrin.gif

Vi premetto che sono alle primissime armi. Tanto per mettere in pratica quello che ho imparato leggendo i vostri post e altro materiale su internet, mi sono acquistato un pannello fotovoltaico CIS da 20Wp (ho sceltro il CIS al posto del classico silicio poichè mi interessa particolarmente la maggior efficienza del pannello in caso di parziale insolazione, non tanto per il materiale ma proprio per come sono state connesse le celle all'interno del pannello da quello che ho capito), due batterie sigillate a liquido da 12V a 7,2Ah, e un regolatore di carica cinese EPHC (10A a 12V con funzioni di equalizzazione, SOC, etc.). Purtroppo non ho ancora potuto sperimentare granchè, visto che manca ancora all'appello il pannello solare. In compenso, le domande sono molte.

Tutto l'impianto sarà adibito ad alimentare un carico di circa 6-7W a 12V in tensione continua (magari 24h/24), quindi non ho la necessità di alcun inverter. La mia prima domanda riguarda la durata del gruppo batterie con un carico così basso. Sò che la durata della batteria non è lineare con l'assorbimento del carico applicato, e vorrei sapere se esiste una formula (anche grossolana) per calcolare il tempo di scarica in base alla corrente assorbita dal carico (in teoria con 14,4Ah ottenuti mettendo le due batterie in parallelo e un carico da 0,6A@12V, dovrei avere un'autonomia di 24h, ma questo purtroppo solo in teoria).

Oltre questo, avrei bisogno di sapere se esiste un grafico o qualche cosa del genere per rappresentare la potenza generata da un pannello CIS 20Wp nell'arco delle ore di insolazione (dalla mattina fino alla sera) in condizioni ottimali, quindi con sole pieno, tilt e orientamento pergetti e senza tenere conto dei vari fattori ambientali o altre variabili che posso incidere negativamente sulla produzione dell'energia.

Ultima domanda, prometto faccine/biggrin.gif

Il regolatore di carica alimenta il carico sia con le batterie che con il pannello solare? Cosa succede quando le batterie sono scariche ma il pannello è in piena efficienza? Il carico viene alimentato dal pannello e le batterie mantenute scariche e ricaricate molto lentamente se il pannello genera corrente in eccedenza oppure il carico viene isolato e non alimentato fino a che le batterie non ritornano alla tensione minima impostata dal regolatore?

Grazie a tutti per le eventuali risposte e scusate se ho scritto un post così lungo faccine/laugh.gif

 

Pyron

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Inviato il: 27/8/2009,19:36

ciao morzilla e ben venuto!

Allora, analiziamo la tua configurazione:

hai detto che vuoi alimentare un carico da 0,6A per 24h, quindi diciamo che hai un assorbimento giornaliero di circa 15 A, tra dispersioni e regolatore, le tue batterie sono da 7A, liquido, messe in parallelo ti daranno circa 14 A, il pannello è un 20W presumo a 12V quindi eroga all'incirca poco più di 1 Amper ogni ora di funzionamento in pieno sole, non conoscendo la tua latitudine diciamo che hai circa 6-8 ore di sole, se orienti bene il pannello dovresti ottenere una produzione giornaliera di massimo 8A

quindi in 24 ore:

corrente prodotta dal pannello --> 8A
capacità batterie -->14A
assorbimento --> 15A

come puoi vedere sia il pannello che le batterie sono sottodimensionati, sarebbe meglio adottassi una batteria da 40A, meglio se per uso ciclico, quindi a piastre positive tubolari, o se scegli la strada del riciclo, vecchie batterie da auto rimesse in pista con una buona desolfatazione, dai 40A ai 60A.
Il pannello dovrebbe garantirti almeno una produzione giornaliera di 18-20 Amper, così da fornire contemporaneamente energia all'utilizzatore e reindirizzare l'eccesso di corrente generata verso l'accumulatore, in caso di giornate piovose avresti comunque una autonomia tampone in questo modo.

il regolatore gestisce normalmente un sistema di protezione che stacca il carico quando la tensione delle batterie scende al di sotto dei 10,8V per reinserirla successivamente quando legge i 12,2 volt, questo vale più o meno per tutti i tipi di regolatori salvo eccezioni di sorta

quindi ricapitolando la tua configurazione tipo dovrebbe essere la seguente:

pannello fotovoltaico: 50W (tecnologia a tua scelta)
accumulatore: 40-60A
regolatore in tuo possesso

 

DOLOMITICO

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Inviato il: 27/8/2009,21:39

Una batteria ha una resa del 75%,quindi bisogna calcolare piu corrente,se adesso hai 8 ampere dal pannello in realta nella batteria si sono accumulati non piu di 5 ampere.
Diciamo 7,5 ampere ogni 10 prodotti vengono stipati,da tener conto nei calcoli.

 

Keyosz
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Inviato il: 29/8/2009,06:46

Ciao Morzilla e benvenuto sul forum!

Prima di tutto le batterie al piombo non andrebbero mai scaricate sotto il 50%, tanto meno a 0 completo... poi se usi batterie con piastre a griglia (li più comuni) ovvero quelle non con piastra positiva tubolare, e specialmente se sono da auto, sono fatte con talmente poco piombo e piastre sottilissime che t suggerirei di non scaricarle mai sotto l'80% di capacità residua (ovvero fermarsi quando è stato assorbito il 20% della loro capacità), questo per evitare di buttare via le batterie in poco tempo.

Fatta questa premessa puoi basare i calcoli per il dimensionamento di tutto il resto.

Quindi, rimarcando quello che già Pyron e Dolomitoco hanno detto, tu hai un carico di 0.6A acceso 24 ore al giorno, che si traduce in 0.6A*24h=14.4Ah di energia usata al giorno a 12V, le batterie devono quindi essere da almeno 30Ah, se le scarichiamo al 50%, ma se volgiamo essere più tranquilli potremmo usare una batteria da auto da 60Ah, poi ritornando ai 14.4Ah di consumo giornaliero sappiamo che dobbiamo reimmentere nelle batterie circa 20Ah al giorno.

Considerando giornate di sole senza nuvole stimerei 6 ore utili di sole, proabilmente anche di più, ma non sarebbe una produzione costante, quindi possiamo ridurre le ore e calcolare la produzione costante nel tempo ridotto semplificando i calcoli, quindi il fabbisogno giornalieri di 20Ah/6h=3.33A che è la corrente nominale minima per la scelta del pannello.

Essendo che la potenza di etichetta dei pannelli è intesa nel loro punto di massima resa e che con i regolatori economici questo punto di massima resa non si sfrutta, non basta fare 3,33A*12V=40W ma
aggiungerei un buon 20%, quindi come già stimato dai colleghi del forum, ti serve un pannello da almeno 50Wp o siversi pannelli collegati in parallelo a formare una potenza del genere.

In merito alla domanda che ponevi sui regolatori, è molto semplice, la batterie è un buffer di energia, il carico preleva sempre dalla batteria, ma quando il pannello entra in produzione viene connesso in parallelo alla batteria e quindi anche al carico, quindi la corrente del pannello per via naturale di suddivisione delle correnti alimenta il carico e ricarica la batteria suddividendosi per bilanciamento naturale nel circuito, ovvio che il pannello deve produrre più potenza del carico per far si che ci sia corrente "in avanzo" che ricarica le batterie allo stesso tempo, se invece la potenza del pannello è inferiore al carico rallenta solo la scarica della batteria "aiutando" le batterie ad alimentare il carico.

Il regolatore di carica non fà altro che limitare o interrompere la corrente proveniente dal pannello se la tensione della batterie supera certi limiti per evitare che si sovraccarichi e si rovini.

Ciao e buon divertimento con l'energia alternativa!

 

Morzilla
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Inviato il: 30/8/2009,17:29

Grazie a tutti per le celeri ed esaurienti risposte! Mi sono già procurato un paio di batterie (gratis, ma solfatate) da 70Ah e 100Ah. Ora stò cercando di assemblare il progettato da Keyosz (ma avrò bisogno del suo aiuto per capire alcune cose).

Grazie ancora a tutti! faccine/tongue.gif

 

Morzilla
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Inviato il: 5/9/2009,14:01

Salve a tutti!!

Finalmente mi è arrivato il pannello solare CIS, e l'ho subito messo in funzione con il regolatore di carica e una batteria da 12V a 4,5Ah...
Siccome il mio regolatore ha anche una uscita per applicare un carico, ho provato a misurare la tensione ai capi dei morsetti...e mi sono reso conto che il multimetro segnava stabile per alcuni secondi 13V circa, poi arrivavano dei picchi brevissimi di tensione, anche di 100V (ho dovuto mettere la scala da 20V a 200V, altrementi mi andava in overflow il multimetro). La stessa cosa succede se vado a misurare la tensione ai capi dei morsetti della batteria...Ora...non ho provato a misurare la tensione del pannello...ma non credo sia possibile una cosa del genere dovuta al pannello...

Questo è il mio regolatore

http://www.epsolarpv.com/web/hnjd/c22246/c...8/w10124625.asp
(Tanto lo sò che mi direte: "ti sei voluto comprare il regolatore cinese da 20€? e ora ti attacchi!" faccine/tongue.gif , ma io con le cose cinesi mi son sempre trovato molto bene! faccine/biggrin.gif )

P.S. Anche il multimetro digitale è cinese pagato 5€ ad una fiera dell'elettronica, però fino ad ora non mi sembra abbia mai avuto problemi...

Voi cosa ne pensate? faccine/smile.gif

Grazie a tutti.

 

Keyosz
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Inviato il: 5/9/2009,16:25

Mi pare molto strano, sicuro che il tester goda di ottima salute?
Prova a misurare il pannello solare a vuoto, ovvero staccato dal regolatore per vedere se genera tensioni così altre, altrimenti è per forza il regolatore...

Fossi in tè mi fare prestare anche un altro tester giusto per contro verifica...

 

Morzilla
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Inviato il: 6/9/2009,09:02

Ora appena mi si "insola" il pannello proverò a misurare la tensione a vuoto del pannello...per ora rimane stabile sui 17V circa...
Ho misurato anche la tensione ai capi dei morsetti del carico sul regolatore...e anche lì mi dà 17V, così come sui morsetti della batteria...è normale una cosa del genere? Soprattutto, sull'uscita dove applicare il carico, non dovrebbe esserci una tensione stabile di 12V? Siccome avevo intenzione di utilizzare l'impianto per alimentare apparecchi abbastanza sensibili alle variazioni di tensione...posso utilizzare semmai uno stabilizzatore di tensione?

Grazie faccine/smile.gif

 

NonSoloBolleDiAcqua

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Inviato il: 6/9/2009,09:11

CITAZIONE (Morzilla @ 6/9/2009, 10:02)
Ora appena mi si "insola" il pannello proverò a misurare la tensione a vuoto del pannello...per ora rimane stabile sui 17V circa...
Ho misurato anche la tensione ai capi dei morsetti del carico sul regolatore...e anche lì mi dà 17V, così come sui morsetti della batteria...è normale una cosa del genere? Soprattutto, sull'uscita dove applicare il carico, non dovrebbe esserci una tensione stabile di 12V? Siccome avevo intenzione di utilizzare l'impianto per alimentare apparecchi abbastanza sensibili alle variazioni di tensione...posso utilizzare semmai uno stabilizzatore di tensione?

Grazie faccine/smile.gif

Se misuri la batteria a vuoto...senza regolatore attaccato...quanto misuri?
Ciao
Bolle



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Chi sa raccontare bene le bugie ha la verità in pugno (by PinoTux).
Un risultato se non è ripetibile non esiste (by qqcreafis).

 

Morzilla
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Inviato il: 6/9/2009,09:25

CITAZIONE
Se misuri la batteria a vuoto...senza regolatore attaccato...quanto misuri?
Ciao
Bolle

Grazie per la risposta Bolle...a vuoto misuro 13,4V abbastanza stabili (appena staccato il regolatore 13,7V...ma poi son calati fino ad assestarsi sui 13,4V)...

 

Morzilla
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Inviato il: 6/9/2009,11:54

Stavo pensando...per stabilizzare la tensione di uscita del regolatore da 13-14V a 12V...potrei utilizzare dei diodi zener? da quel che mi ricordo a scuola si utilizzavano per avere tensioni stabili sfruttando l'effetto valanga...la Vz dipendeva dal modello di zener utilizzato, giusto? Però quanta corrente riescono ad erogare senza rompersi?

Altrementi ho anche visto su internet che esistono degli integrati come la serie 78XX che prendono in ingresso una tensione variabile e restituiscono una tensione stabile a seconda del modello (il 7812 dà 12V con corrente massima di 1A)...il problema è che il range di funzionamento è sempre troppo alto (14V di Vin minima sono troppi). Esiste qualche cosa di alternativo?

Grazie a tutti

Edit:

Credo che due LM7806 in serie (o due 78S06 che ho visto hanno una corrente max di 2A invece che di uno) per formare 12V in uscita vadano bene, no? Due perchè un singolo LM7812 ha un range di tensione di ingresso troppo alto per farlo funzionare sul carico del regolatore...invece i 7806 partono da 8V come Vin minima...cosa ne dite?




Modificato da Morzilla - 6/9/2009, 13:29
 

eneo

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Inviato il: 7/9/2009,10:09

delle volte capita che quando la pila interna del tester e' scarico, le letture sono un po' sfalsate, almeno quello che succe sul mio....non cinese....

 

Keyosz
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Inviato il: 8/9/2009,07:35

Ciao Morzilla,
prima di tutto, non collegate mai un regolatore di carica per fotovoltaico ai pannelli senza batteria o con una batteria rotta, come regola base bisogna sempre collegare prima la batteria e poi i pannelli, e viceversa quando si stacca dall'impianto, prima i pannelli e poi la batteria.
Il problema risiede nel fatto che nella maggior parte dei regolatori, e sopratutto in quelli economici, la logica di controllo viene alimentata dal lato batterie, quindi se colleghi prima i pannelli o solo quelli, il funzionamento del regolatore è imprevedibile o potrebbe anche non fare nulla, quindi gli stadi pilota potrebbero essere fluttuanti e i mosfet di potenza in uno stato non ben definito di conduzione, qualsiasi misura con i soli pannelli collegati non è veritiera.
Poi c'è anche un altro motivo, la tensione dei pannelli a vuoto può essere molto più alta di quella delle batterie, anche il doppio o il triplo, quindi accade che su molti regolatori lo stadio interno di alimentazione del microcontrollore e i driver dei mosfet non sono progettati per reggere tale tensione, proprio per fare i circuiti più economici e alla portata di tutti, però accade che se collego i pannelli prima delle batterie il regolatore potrebbe danneggiarsi irreparabilmente, infatti per risparmiare si usa la batteria come condensatore che serve al regolatore a stabilizzare il ciclo della sua regolazione.

Per quanto riguarda i tuoi carichi a 12V, sei proprio sicuro che siano molto esigenti in fatto di tensione stabile?
In un impianto fotovoltaico ad isola a 12V la tensione della batteria oscilla da 11V scarica a 14.4V in fase di carica finale di assorbimento, la maggior parte di apparati a 12V, specialmente se vengono dal mondo automobilistico, sono già progettati per reggere un range di tensioni da 11 a 15V, se hai dubbi prova ad elencarci tali dispositivi, magari li conosciamo e ti possiamo aiutare meglio.

Parlando in generale, per stabilizzare una tensione ha sempre bisogno di una tensione più alta iun ingresso nei più comuni stadi lineari o switching, oppure di una tensione più bassa se usi uno stadio switching step-up.
Ad ogni modo dimentica i diodi zener per tale funzione, prima di tutto vanno bene per carichi sotto i 100mA, e secondo sono un sistema veramente poco efficente, perchè per tenere la tensione sotto la loro tensione di regolazione (breakdown) "magiano" tutta l'energia in eccesso che è un vero spreco.

Quindi se scegli un regolatore lineare (tipo la serie 78xx) necessiti di almeno 3-4V sopra la tensione da regolare in uscita sull'ingresso, però tutta la tensione in eccesso viene dissipata in calore, se invece usi regolatori switching puoi dare anche tensioni quadruple, infatti pi la tensione è alta e più gli switching rendono meglio.

Comunque, nel tuo caso, mi pare uno spreco di energia introdurre un regolatore, sopratutto per una regolazione di così pochi volts, tieni presente che ogni conversione/regolazione di energia introduce delle perdite, quindi meno se ne fanno e meglio è, se puoi usare direttamente il 12V della batteria con le sue fluttuazioni è molto meglio!

 

Morzilla
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Inviato il: 8/9/2009,19:11

Grazie per le risposte. Ieri ho riprovato le letture con il multimetro ed effettivamente non ho più avuto problemi di picchi...sicuramente era un problema dello strumento cinese faccine/tongue.gif . Per quanto riguarda la regolazione della tensione:

purtroppo devo alimentarci questo: http://beagleboard.org/

Non sò se lo conoscete...è un computer embedded di piccole dimensioni ma dalle capacità molto più che interessanti (le prestazioni sono di tutto rispetto, così come l'espandibilità elevata per le varie porte di connessione, e ci gira Linux, cosa che mi interessa ancora di più, visto che lavoro su questo sistema), e purtroppo per alimentarla ho bisogno necessariamente di una tensione stabilizzata a 5V (max 5,2), pena la rottura della componentistica elettronica.

In realtà mi servirebbe anche una uscita stabilizzata a 12V sempre per alimentare apparecchiature dello stesso tipo (modem, router, access point e altra roba che lavora sempre su questa tensione e che difficilmente permette di sbagliare, anche di un solo volt).

Ho già ordinato un lotto di 10 LM7805 (pagati poco, circa 5€ spedizione inclusa su eBay). Ho visto che la tensione di uscita dell'integrato, è relativa al valore della massa, quindi se collego il pin gnd all'uscita di un altro regolatore, e a due diodi in serie, la cui caduta di tensione è pari a 0,7Volts oguno, dovrei avere 5V + 5V + 0,7*2 = 11,4V, giusto?

Ho provato anche a simulare il circuito con Orcad (PSpice) della Cadence, però la licenza demo non mi permette di utilizzare più di due integrati nello stesso schema, e quindi ho potuto provare solo con i diodi, e sembra funzionare...

Purtroppo la mia conoscenza dell'elettronica non mi permette di percorrere altre strade...sono limitato in questo settore faccine/biggrin.gif

Potrebbe funzionare una cosa del genere all'atto pratico? Purtroppo mi rendo conto che dissiperei in inultilmente in calore l'energia in eccesso, però non sò come altro fare...sono aperto ai vari suggerimenti...grazie a tutti per ora... faccine/smile.gif

 

Ferrobattuto

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Inviato il: 8/9/2009,20:43

CITAZIONE
Potrebbe funzionare una cosa del genere all'atto pratico?

Con un solo 7805 puoi tirare un sacco di ampere mettendoci in parallelo un transistor di potenza PNP, con una resistenza e poco latro. Se poi devi alzare la tensione ti conviene usarlo in configurazione regolabile, invece che usarne diversi. Se ti interessa troviamo gli schemi.
Per tensioni maggiori, da regolarti a piacimento, puoi usare un LM317, è fatto come un 7805, ma il terzo piedino serve a regolare la tensione, mediante un trimmer. Anche questo eroga solo 1A, ma con il solito transistor in parallelo ne caccia quanti ne vuoi.
Questo genere di integrati puoi andartelo ad acquistare in qualsiasi negozio di componenti. Costano pochissimo e non ci paghi la spedizione.
Ci sono anche integrati switching, con cui non dissiperesti energia in più. Per questi puoi scrivere a Keyosz.
Saluti.
Ferro

 
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