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Energia Alternativa ed Energia Fai Da Te > Sezione Generica


*La centralina che non esiste*, ...almeno credo
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max_linux2000

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Inviato il: 12/2/2010,19:32

Ciao a tutti,

Immaginiamo di avere una casa off-grid, con 2 pannelli solari, un piccolo mulino a vento, un generatore diesel, 2 o 3 gruppi di batterie un boiler a bassa tensione da scaldare.

Come fare a controllare tutto ciò senza dover comprare e sincronizzare un centinaio di apparati, regolatori, relè, ecc?

Purtroppo non posso aiutare nella progettazione, ma su una cosa posso essere utile:

*Definizione delle esigenze*

Un' argomento spesso sottovalutato ma che è utilissimo per ridurre lo sforzo di progettazione, e soprattutto.... accontentare il cliente (noi)

Scenografia:
Immaginiamo di avere varie fonti di energia, eolica, fotovoltaica, ognuna con il suo regolatore commerciale (direi che per il momento meglio andare per gradi), generatore diesel, e per l'accumulo di energia 2 banchi batteria, un boiler a bassa tensione per l'acqua calda

(Per essere più sicuri in caso di vivere completamente off-grid, è meglio avere almeno due banchi batterie, e preferisco scaldare l'acqua piuttosto che buttare via la corrente elettrica scaldando l'aria.)

Una cosa che succede spesso in campo eolico, ma anche fotovoltaico,é quella che le batterie sono già cariche, e bisogna quindi deviare il flusso di corrente verso una zavorra elettrica (resistenza per esempio) o staccare la corrente nel caso del fotovoltaico.
Oppure nel caso opposto, succede che le batterie invece siano scariche e manca vento e sole, quindi bisogna fare partire il generatore diesel.

Quante esigenze!! faccine/smile.gif

Come fare a tenere sotto controllo tutto ciò senza solfatare o sovraccaricare le batterie, o distruggere l'aerogeneratore, o sprecare un sacco di energia per nulla?

Ssiori e Siore... eco a voiiiiii:



*La centralina che non esiste*


...almeno credo



Requisiti:

A mio avviso servirebbe una centralina ove confluiscano tutte le fonti di energia (eolico, fotovoltaico, diesel) e per mezzo di una serie di relè, si vada a caricare i vari banchi di batterie o scaldare l'acqua di uno (o più) boiler a bassa tensione.
Questa centralina dovrebbe anche monitorare la carica delle batterie ed eventualmente fare partire il generatore diesel predisposto.
La centralina farebbe caricare a rotazione le batterie, e quando "sente" che il banco batterie è carico, passa al seguente, oppure al boiler.

Le batterie si potrebbe collegarle in parallelo ma divise con dei diodi in modo da non dover commutare pure i banchi di batterie all'uscita per l'inverter, mentre la centralina è collegata direttamente ai banchi, in modo da avere delle letture reali e non falsate dai diodi stessi.

Dovrebbe funzionare a 12-24 volts senza modifiche, si collega e via!

Dovrebbe prevedere un ingresso per un megapulse (o equivalente) in modo da desolfatare continuamente le batterie allungandone la vita.

Dovrebbe essere facile da costruire e senza eprom, firmware, ecc. Solo elettronica pura, in modo che sia facile da riparare in caso di guasti.
In fondo non serve la precisione assoluta ne estrema velocità. Basta che faccia il suo "sporco" lavoro il meglio possibile.

Possibilmente la basetta ampia e spaziosa per permettere la costruzione e la riparazione anche a chi ha grosse mani da muratore.

Potrebbe essere perfettamente accettabile iniziare con una millefori da 25x25 cm (esageriamo) in una cassa ermetica in plastica da impiantistica.

Fusibili per ogni singola linea in/out in modo da evitare danni gravi

Il generatore diesel dovrebbe partire "ad impulso", ovvero chiudendo un circuito per per farlo partire. Mentre per farlo spegnere bisognerebbe aprire/chiudere/aprire in 5 secondi circa il circuito

Gli ingressi delle fonti energetiche non maggiori di 400 watt (33 ampere a 12 volts)
(si potrebbe usare relè ad uso automobilistico)

I banchi batterie a cui penso sono da 500 Ah cad. a 12 volts e un inverter a 1000/1500 watt

Una centralina così servirebbe anche per una baita di montagna con semplici batterie d'auto, un aerogeneratore da 200w e un pannello da 100 wp e penso che molti di voi (ma soprattutto a me) sarebbe utilissima! faccine/smile.gif faccine/smile.gif

c'è qualcuno che potrebbe costruire qualche cosa del genere e condividerlo con gli altri?

Spero che l'argomento interessi
ciao
MaX

 

DOLOMITICO

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Inviato il: 12/2/2010,22:45

Sai che anche se a prima vista sembra una cosa titanica alla fine credo che sia una buona idea,però l'unico che mi viene in mente e che conosco è Keyosz,ma è gia preso con la sperimentazione delle batterie.
In pratica sono tanti circuiti di soglia che a sua volta pilotano relè o transistor,insomma vari moduli da fare interagire.
I firware e le eprom credo le usino per seguire l'invecchiamento della batteria e fare in modo da massimizzarla,ma non credo sia fondamentale.
Basta un regolatore di soglia tarato per bene.
Non so,ci vuole un esperto elettronico per questi progetti.
Cmq è un'idea interessante.

 

Ferrobattuto

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Inviato il: 13/2/2010,22:37

Mhà......
Forse mettendo già dei diodi di amperaggio adeguato tra le uscite dei dispositivi di carica e il banco batterie si dovrebbe realizzare una buona separazione degli ingressi. In questo modo credo che quello con tensione più alta escluderebbe automaticamente gli altri.... Ma naturalmente è troppo semplice e ci saranno delle controindicazioni.

 

alezazza82
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Inviato il: 15/2/2010,14:38

solo coi relè non si ha una grande efficenza. E
sempio il pannello da il 100 per 100 di potenza ed l eolico il 90,
i rele commuta sulla potenza maggiore cioè sul fotovoltaico ed l eolico non viene utilizzato, cioè il 90 per cento va buttato
Poi ovviamente bisogna considerare che la potenza su ogni ingresso e variabile, con l' elettronica semplice non si ottiene molto, bisogna fare un coventitore DC step up per ogni linea di ingresso, in modo di far confluire il tutto in una tensione comune per poter caricare le batterie o essere utilizzata

 

Keyosz
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Inviato il: 15/2/2010,16:13

Caspita MaxLinux, dici niente! faccine/tongue.gif

In pratica hai messo giù nero su bianco le specifiche per una bella centralina che farebbe al caso tuo... faccine/tongue.gif

Sarei ben felice di partecipare ad un progetto del genere con quel poco che ho imparato nel tempo, però, come ho già sottolineato altrove, per fare una cosa fatta bene bisogna tenere ben presente che serviranno certi componenti senza troppe tolleranze e alcuni di questi potrebbero essere difficili da trovare o avere un certo costo.
Per esperienza vista con altri due progettini molto più semplici come il caricabatterie desolfatante o il regolatore di velocità per motore DC ho notato che non tutti hanno la possibilità di trovare i componenti elettronici necessari, il chè prota a dover studiare e testare varianti con componenti diversi reperibili caso per caso per ogni utente e la cosa mi fà un pò paura perchè presuppone un sacco di tempo da dedicare per dare la giusta assistenza, essendo che il tutto si fà nel tempo libero non è che sia proprio appassionante, non so se intendo faccine/wink.gif

Ad ogni modo tieni presente che a livello funzionale quello che tu hai esposto altro non è che le mie necessità di qualche anno fà, mi trovavo nella condizione di realizzare un sistema finito con tutte le funzionalità da tè descritte ma non avevo idea di cosa usare, scartabellando i vari cataolghi e fornitori trovavo ben poco che facesse al caso mio, del resto nel campo delle energie rinnovabili siamo molto indietro per l'utente finale, sopratutto in italia.
Poi se trovavo una ditta che forniva componenti per realizzare un sistema dalla A alla Z erano cose con prezzi esorbitanti e allora mi ero messo a provare a realizzare per conto mio tutta la parte elettronica di controllo.
Il rirultato è stato che dopo 6 mesi di prove, fallimenti, successi mi sono ritrovato ad aver speso una cifra pari ad 1/4 di quello che avrei speso comprando tutti i componenti già fatti, e allora ho valutato di fermarmi e riflettere: è bello farsi le cose fai-da-te ma poi 2 problemi mi hanno spaventato:
1) essendo che il sistema alimenta tutta casa se avessi fatto circuiti fai-da-te se un giorno per qualsiasi ragione qualcuno all'infuori di me avesse dovuto fare assitenza non avrebbe saputo dove mettere mano, quindi le persone che vivono assieme a me come avrebbero fatto? un sitallatore non avrebbe potuto capire nulla e avrebbe reinstallato tutto da capo con componenti commerciali con un elevata spesa;
2) il cuore del sistema è un costoso banco accumulatori, batterie al piombo-acido che sono molto sensibili a sbagliate procedure di carica o scarica, nell'elenco dei fallimenti rientrano anche circuiti che per svariate ragioni malfunzionavano e correvo il rischio di mandare in fumo il banco accumulatori se si presentava un problema mentre non ero a casa pronto ad intervenire;

Queste considerazioni unite al fatto che per provare i circuiti di potenza ho speso soldi buttando via alcune manciate di mosfet e componenti mi sono convinto che sarebbe stato meglio affidarsi a componenti commerciali testati e funzionanti, ai quali affidarmi, che se per una qualsiasi ragione avesser toppato avrei potuto rivalermi sulla ditta produttrice e che in caso di guasti chiunque avrebbe potuto intervenire semplicemente ordinando il pezzo nuovo da dostituire.

Fatta questa premessa ti posso dire che se, valutando attentamente i pro e i contro, concordi anche tu sulla soluzione di prodotti finiti commerciali, esiste un produttore che ha pensato a tutte queste necessità da tè esposte, si chiama Outback Power Systems (link al sito) , i loro componenti sono un pò costosi ma ti garantisco per mia esperienza che hanno tutti i componenti da assemblare aasieme e configurare per realizzare un sistema completamente automatico che fa tutto quello che chiedi.

Nel mio caso stò utilizzando i seguenti componenti Outback:
- 2 regolatori di carica FlexMax80 tra pannelli e batterie che sfruttano al meglio l'array di pannelli
- 3 sensori di corrente (pannelli, inverter, carichi DC vari come centraline e boilers)
- 1 FlexNetDC che è la centralina per le shunt delle correnti
- 1 Mate che funge da display utente, cervello che gestisce tutto il sistema e interfaccia RS232 per pc/cpu di controllo aggiuntiva
- 1 hub di comunicazione per rete proprietaria tra tutti i componenti Outback

vendono anche gli inverter ma ne avevo già uno della Studer e non coporta problemi

Questi componenti assieme, se ben configurati, permettono una automazione al 100% e svolgono bene il loro lavoro, io per esempio carico le batterie, quando le batterie sono in fase finale di carica o al 100% l'energia in eccesso viene deviata in modo proporzionale sui boilers DC, se lo stato di carica espresso in % delle batterie (calcolato monitorando le correnti in e out) o la tensione delle stesse scende sotto un limite regolabile viene attivato un contatto in uscita per avviare il generatore/enel.
Per eventuali generatori eolici bisogna usare le loro centraline originali, ma essendo che uno dei regolatori di carica pilota il pwm dei boilers con l'uscita aux questo interviene un pochino prima della regolazione di carica sia del solare che dell'eolico e quindi anche di notte se l'eolico carica troppo interviene prima il pwm boilers che il cairco dissipativo del regolatore eolico.
Tieni rpesente che la sicurezza viene rpima di tutto, e con sicurezza intendo sia la frenatura del generatore eolico che la savaguardia del banco batterie.

Per concludere se non ti spaventa il fatto di spendere il giusto esiste che ti da tutti i componenti dalla A alla Z per realizzare un sistema off-grid autonomo come vuoi tu, se invece ti vuoi proprio cimentare nell'ardua impresa di realizzare circuiti, provarli, preparati agli inevitabili fallimenti che comprtano tempo e soldi in componenti, e allora il discorso si può affrontare, e se hai pazienza posso metterci il mio contributo, però ci tengo a precisare che in genere preferisco un bel microcontrollore perchè la logica di controllo è abbastanza articolata e in sola logica cablata ci si mette una vita a debuggare il tutto e ogni volta per correggere una seuaneza di azioni magari bisogna risaldare componenti, mi pare un pò stupidino oggigiorno con i microcontrollori a basso costo che abbiamo a disposizione....
Senza considerare il fatto che con un micro si può mettere un interfaccia RS232 e loggare su pc un sacco di dati del sistema...

Ferro ha già un piccolo dispositivo prototipo che vuole solvgere una buona parte delle funzioni indicate, il problema non è la logica ma gli stadi di potenza che se non ben progettati creano un sacco di problemi di instabilità o saltano.

Per farti un esempio mi ero fatto un regolatore di carica pwm in casa, la logica era ok, poi per lo stadio di potenza avevo preso dei costosi mosfet (150V 40A bassissima rdsON), a monte avevo un array da 4Kwp di pannelli, con tensioni a vuoto tra gli 80 e i 100V, avviate le prove il sistema funzionava bene, fino a che ad un certo punto un giorno una particolare circostanza di frequenza e duty-cycle di regolazione ha generato una qualche risonanza tra il circuito dei pannelli e le batterie per cui un comune regolatore che era rimasto connesso in parallelo alle batterie è saltato!!!
notare bene che non era sulla linea dei pannelli, solo connesso in parallelo alle batterie caricate dal sistema fai-da-te pwm, nelle batterie entravano impulsi ad onda quadra a circa 1KHz ed era un banco batterie a 48V da 500Ah, insomma abbastanza grosso con una certa inerzia, eppure una qualche risonanza sulle batterie ha fritto lo stazio di alimentazione di un altro apparato.
La cosa mi ha spaventato, più che altro perchè c'era collegato anche l'inverter da 3000€, nel timore di friggere anche quello per una svista, ho lasciato perdere il fai-da-te su potenze simili e mi sono affidato ai regolatori commerciali di fascia alta e devo dire che adistanza di più di un anno sono contentissimo del mio sistema che gira egreggiamente fornendomi la mia energia autonoma faccine/smile.gif

Potresti vedere meglio i dettagli in Isola6 che però non ho ancora avuto tempo di documentare, prima o poi arriva però, insomma troppe cose da fare nel tempo libero e alcune non tecniche hanno la priorità, non so se mi spiego faccine/wink.gif

p.s.
magari sposterei questa discussione nella sezione elettronica, visto che una centralina del genere ha a che fare un pò con tutti gli argomenti trattati (fotovoltaico, eolico, batterie, ecc...) ma il cuore della discussione è un circuito elettronico fai-da-te.

 

max_linux2000

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Inviato il: 15/2/2010,16:41

Ciao a tutti, mi sa che mi sono spiegato male, (mi capita spesso)

la mia idea non è quella di progettare una serie di regolatori, tutt'altro.

L'idea è quella di avere una serie di fonti di elettrictà a 12 o 24 volt già stabilizzate, ogniuna con il proprio regolatore specifico. La centralina "che non esiste" non deve preoccuparsi da dove arriva la corrente. Ho messo troppa carne al fuoco, lo riconosco faccine/smile.gif

L'ipotetica centralina deve "semplicemente" occuparsi di deviare la corrente in ingresso verso l'accomulatore più scarico o verso un carico fittizio.

Dolomitico ha centrato il problema, il funzionamento che ho in mente lo ha riassunto con una frase:

"In pratica sono tanti circuiti di soglia che a sua volta pilotano relè o transistor,insomma vari moduli da fare interagire."

Rifacciamo uno scenario:
Immaginiamo che abbiamo 3 fonti a 12 volt che possono dare o meno energia nello stesso momento. Per semplificare ogni fonte non da più di 20 A.

Arriva corrente da 2 fonti, quindi 12 volt a 40 A. La centralina si accende ed il "circuito di soglia", analizza il primo banco batterie e vede che sono cariche al 100% (mettiamo ad esempio 13 volts), quindi analizza il secondo banco, e cazzarola, pure il secondo banco è carico, allora manda la corrente al carico fittizio, che può essere una grossa resitenza, oppure un boile dc.

Ogni... diciamo 10 minuti, fa un giro di controllo per analizzare i banchi batterie, e se per esempio il primo banco è arrivato a 12,8 volts, mentre il secondo è a 12,9, allora devia (con un relè) la corrente in ingresso (ricordo che è 12 volt 40 ampere) al primo banco batterie.

Dopo 1 ora (per esempio) il banco batterie sotto carica arriva a 13 volt quindi lo consideriamo carico. Allora la centralina va a "cercare" dove deviare la corrente e troverà il secondo banco (che era a 12,9 volt).

Credo che un progetto di questo tipo sia più alla portata e che non servano grossi transistor finali per fare attivare dei relè automobilistici

Poi con il tempo si potrà aggiungere caratteristiche supplementari, ma già con questo penso che possa bastare..e avanzare!! faccine/smile.gif


ciao
MaX


P.S. dimenticavo... dal punto di vista dei regolatori dei pannelli solari o degli aerogeneratori oppure del caricabatteria, la centralina è *invisibile*.
Infatti una volta che il relè devia la corrente verso un determinato banco o carico, il regolatore ne viene collegato direttamente, senza nessuna altro componente in mezzo.

In pratica, immaginado di avere uno schiavetto con un tester in mano, questi dovrebbe continuamente monitorare le batterie, e agendo su un semplice commutatore elettrico, inviare la corrente dove più conviene.

ecco faccine/smile.gif l'ho detto!

 

max_linux2000

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Inviato il: 16/2/2010,20:09

sapevo che non potevo essere l'unico che ha sentito la mancanza di questa centralina.

Qui in questo tread avete già teorizzato la centralina che io vi ho proposto:



Dolomitico!! faccine/biggrin.gif immaginavo che dovevi essere tu

ciao
MaX


 

DOLOMITICO

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Inviato il: 17/2/2010,17:14

Si,ormai non ricordo neanche più tutto quello che ho scritto in giro.
Ammazza ma ti sei letto tutta la discussione? faccine/blink.gif lunghina la storia.
Se quello schema può essere una base di partenza,ma ovviamente va modificato per farci tutto quello che intendi tu,specialmente ruotare le batterie e far partire il genratore elettrico.
E' un circuito completo anche se si divertono a mettere tutte quelle porte logiche,forse per aumentare la precisione,ma alla fine si tratta di rilevatori di soglia,poi lui commuta su batterie oppure sul carico "dummy",ma non su 2 banchi separati.
La cosa che mi sa strana è proprio il relè.visto che se si usa il fotovoltaico un sistema a relè mi sembra innefficente per la carica max,in quanto l'assorbimento della batterie cala alla fine e quando la tensione tenderà a salire sopra la soglia max il regolatore ecciterà il relè interrompendo la carica,mentre servirebbe una graduale diminuzione innescando dei carichi proporzionali,oppure cambiando il relè con un sistema a semiconduttore.
Per fare partire il generatore basta un'altro regolatore di soglia,ma inverso,quando la tensione arriva a 11 volt sotto carico dà l'impulso di accensione al generatore,questo si a relè.
Ovviamente io parlo un pò da principiante in elettronica,in quanto l'ho studiata,ne ho un po di familiarità ma ho ancora molto da approfondire.

 

max_linux2000

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Inviato il: 17/2/2010,18:00

Si, mi sto leggendo tutto il forum...poco alla volta e saltando i vari battibecchi, inevitabili, ma noiosi faccine/smile.gif

La mia vuole essere un traccia, poi le soluzioni più idonee le dovranno trovare gli specialisti. L'unica cosa che vorrei mettere in chiaro è che è meglio usare soluzioni spartane ma economiche, piuttosto che soluzioni sofisticate, ma care.

Inoltre non sarebbe male, che questo apparato si potesse costruire anche in africa o in sud america, quindi componenti standard che più standard non si può.

Io direi che per il momento sarebbe meglio lasciare perdere il generatore diesel. Il cuore della centralina dovrebbe essere un rilevatore di soglia, che devia la corrente verso uno dei due banchi batteria, oppure verso un boiler DC. Nel caso di inviare la corrente al boiler, la centralina dovrà continuare a monitorare i banchi batteria per ricaricarli nel caso uno dei due si stia scaricando.

Con questo, basterebbe, poi aggiungere cose si fa sempre a tempo.

Ah!! io non vedrei male la nascita di un mercatino opensource riguardo a questa centralina, ovvero che si metta online il progetto (equivalente ai sorgenti di un programma) poi i programmatori per finanziarsi vendonoil kit o la piastra già montata a chi ne fa richiesta ad un prezzo onesto.

ciao
MaX

 
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