Instalacja hybrydowa (turbina wiatrowa + panele PV) Bociana

Czyli wszystko co potrzebne prawdziwemu DIY'owi;) Porady, pytania i opisy używanego przez nas sprzętu.
Awatar użytkownika
Bocian
Site Admin
Posty: 3149
Rejestracja: niedziela 11 lis 2007, 21:21
Lokalizacja: Wiskitki

Instalacja hybrydowa (turbina wiatrowa + panele PV) Bociana

Post autor: Bocian »

Witam po dłuższej przerwie w temacie alternatywnego zasilania ;) Zacznę może od tego co zmieniło się w sekcji fotowoltaicznej. Przypomnę, że PV to cztery panele w sumie 980Wp (dwa oddzielnie poprowadzone obwody po 490Wp). Poniżej lista zmian względem opisywanych wcześniej w poniższym wątku:
viewtopic.php?t=19555

- przejście na połączenie 2s (czyli dwa panele szeregowo = wyższe napięcie, mniejsze straty na przewodach). Nie to było głównym powodem bo przewody od paneli i tak są o przekroju 6mm2. Główne powody poniżej.

- kontroler ładowania akumulatorów 24V PWM Steca zastąpił MPPT Tracer 30A (Steca została ale o tym będzie później ;)
Obrazek

- Inwerter On-grid Enecsys niestety byłem zmuszony wymienić (Enecsysa ubiłem przez przypadek :roll: a naprawa tego sprzętu w Polsce to słaba sprawa). W jego miejsce trafił inwerter on-grid o mocy 1kW jak niżej:
Obrazek

- akumulatory AGM doczekały się balansera. Jest to urządzenie, które monitoruje na bieżąco napięcie na obydwu i jeśli różnica napięć przekroczy, zdaje się 30mV, bocznikuje prąd z tego o wyższym napięciu do tego o niższym, tak aby napięcia były do siebie jak najbardziej zbliżone.
Obrazek

- pojawiła się stacja pogodowa informująca o aktualnych parametrach pogodowych (m.in. wartość nasłonecznienia w W/m2, sile wiatru etc.)
Obrazek

- grzałka 300W 24V w bojlerze otrzymała zabezpieczenie w postaci termostatu. Jest to termostat bimetaliczny NC, który przy temperaturze wody powyżej 70st C rozłącza przekaźnik półprzewodnikowy SSR. Obudowa to pudełko ochronne na dwa ogniwa 26650 ;) Dołożyłem włącznik, którym można manualnie odłączyć zasilanie od grzałki. Przekaźnik zabudowany na profilu aluminiowym i przykręcony do ściany:
Obrazek

- wspomniana wcześniej grzałka 24V 300W zasilana jest teraz z autorskiej przetwornicy MPPT BUCK (dostosowuje ona zmienne parametry prądowo-napięciowe paneli PV do obciążenia jakim jest grzalka). W sprzyjających warunkach pogodowych, przy schłodzonych panelach w okolicach południa, moc wyjściowa z tego kontrolera dochodzi do 500W. Sprawność konwersji średnia ok. 95%. Jest to rozwiązanie o niebo lepsze od połączenia paneli poprzez DD, gdyż tu wykorzystujemy zawsze max energii jaką dostarcza aktualnie słońce, a przy direct drive wszystko działa "jako-tako" tylko w pełnym słońcu (ogólnie temat do rozwinięcia na później).
Obrazek

- Router WiFi, który jest u mnie w pracowni, jest teraz zasilany poprzez przetwornicę Buck, stabilizującą 5V, zasilaną z wyjścia Load kontrolera Steca. Zrobiłem tak, gdyż zasilając wcześniej router oryginalnym zasilaczem podpiętym do inwertera off-grid, gdy mnie nie było a inni domownicy chcieli skorzystać z internetu, musieli włączyć inwerter i bez sensu drenował akumulatory.
Obrazek

-Na okres letnich upałów (poza sezonem będzie demontowany) zainstalowałem klimatyzator przenośny, aby spożytkować nadwyżki mocy w instalacji. Wylot gorącego powietrza bezporednio do wentylacji. Moc chłodząca 2,4kW, moc elektryczna pobierana w czasie pracy ~870W.
Obrazek


Teraz pora na część dotyczącą sekcji wiatrowej :)

Po zeszłorocznej porażce z turbiną wiatrową typu VAWT (pionowa z zabawkową prądnicą) oraz odczuwając w sezonie jesienno-zimowym niedobór fotonów, postanowiłem temat dopiąć. Tym razem jednak bazując na klasycznej turbinie poziomej typu HAWT. Po wielu rozmyślaniach, tonie przeczytanych informacji, opisów, wybór padł na model EW600, wersja 24V dystrybuowany w Polsce przez firmę Sanko Poland. Po małych negocjacjach cenowych (nie chciałem np. chińskiego kontrolera, jaki zazwyczaj jest w zestawie) udało się turbinę zakupić. Przez pewien czas przed zainstalowaniem jej miałem ją na warsztacie i wypadałoby powiedzieć kilka słów o tej konstrukcji... Jest to turbina w wyjściem trójfazowym, średnica wirnika 1,73m, 5 łopat. Sama prądnica jest dosyć masywna (nie pożałowano miedzi i magnesów) i waży ok 20kg. Niestety jak to Chińczycy, zrobili produkt... prawie dobry :evil: Nie wiem czy wynika to z warunków przechowywania, ale na żeliwnej piaście, stanowiącej główny element nośny konstrukcji, były już poważne ślady korozji :[ No tak, nowy produkt, który w dodatku ma cały rok pracować pod gołym niebem. Nie byłbym więc sobą, gdybym nie rozebrał prądnicy na czynniki pierwsze :twisted: Dodatkową motywacją było to, że po którejś próbie na stole, pojawił się objaw tarcia w szczelinie elektromagnetycznej, między wewnętrznym wirnikiem z magnesami a statorem z uzwojeniami :-| Tak to wyglądało w środku:

Obrazek

Obrazek

Obrazek

Tym co tarło w szczelinie był oczywiście ukruszony kawałek neodyma, bo ktoś nie pomyślał, żę staczając magnesy na wirniku odsłaniamy wrażliwy na wilgoć i związaną z nią erozję rdzeń magnesu neodymowego :roll: Drugą rzeczą która rzuciła mi się w oczy to łożyska wirnika w rozmiarze 6205 (wątpliwej jakości, chińskiej marki C&A). Co ciekawe w piaście obrotu do kierunku wiatru, było już markowe łożysko NSK... Mając świadomość, że późniejszy serwis prądnicy będzie problematyczny, nie bacząc na utratę gwarancji :mrgreen: postanowiłem więc sprzęt podrasować po mojemu. Na pierwszy ogień poszedł wirnik z neodymami, który dokładnie oczyściłem a odsłonięte magnesy zaimpregnowałem. Następnie wymieniłem łożyska na markowe Timkeny typu 2RS, Całość dokładnie uszczelniłem, pozbyłem się wspomnianej wcześniej korozji i całość zmontowałem. Teraz przyszedł czas na montaż turbiny... Mając świadomość jaką masą będzie wiatr operował, chciałem zrobić pewne mocowanie, abym przy byle jakiej burzy czy wichurze nie trzymał duszy na ramieniu ;) Nie chciałem również stawiać masztu na działce, ciągnąć długich przewodów etc. Użyłem więc gotowego zestawu do montażu turbin tych gabarytów do elewacji budynku. Według prawa budowlanego, w obrębie 3m od zarysu budynku, można bez żadnych zezwoleń taką turbinę zainstalować. Po pozbyciu się starego masztu antenowego (nowa antena RTV trafiła na maszt przy kominie, gdzie wcześniej była turbina VAWT) w części budynku gdzie planowałem umieścić turbinę przystąpiłem ze znajomym budowlańcem do instalacji. No ale jak to w życiu, wstępne założenia nie pokrywają się zazwyczaj z praktyką :mrgreen: Okazało się, że szczytowa część muru budynku, w tym miejscu, nie ma żadnego osadzenia w elementach nośnych budynku. No ale przecież taki detal nie zaprzepaści chęci sfinalizowania sprawy :twisted: Trzeba było więc ścianę wzmocnić i zaprzeć o belkę nośną dachu. Tak to wygląda z zewnątrz.
Obrazek

Na wzmocnienie ściany poszło 6 starych, PRLowskich, betonowych płyt chodnikowych (każda o wadze ~20-25kg), ponad 100kg zaprawy tynkarskiej + 3 solidne belki drewniane, które zapierają się o belkę nośną dachu :mrgreen: Montaż przelotowo za pomocą prętów gwintowanych M12 o wzmocnionej klasie wytrzymałości 8.8
Obrazek

Obrazek

Maszt to 3 metrowa, ocynkowana rura fi 60mm ze ścianką 3mm z dospawanym kołnierzem, do którego przykręcona jest turbina.
Obrazek

Obrazek

Montaż ma specjalne gumy (coś jak sworznie wahacza w aucie) mające na celu tłumienie drgań i nie przenoszenie ich na budynek).
Obrazek

Obrazek

Chyba tyle w temacie mocowania, czas na część elektryczną. Jak wspominałem wyjście prądnicy jest trójfazowe. Trzy przewody 6mm2 poszły więc do słynnego kanału wentylacyjnego i wyszły w pracowni :mrgreen:

Obrazek

Widoczne równoległe odbicie w prawo przewodu od faz to wejście na tzw. kill switch'a. Jest to nic innego jak zatrzymanie turbiny poprzez zwarcie faz. Opory elektromagnetyczne prądnicy są wtedy tak duże, że turbina się zatrzymuje (lub kręci dalej grzejąc kable ;) ). Zabezpieczenie to jest zrobione na zwykłej S-ce 3x25A.

Obrazek

Aby móc wykorzystać energię elektryczną z prądnicy trójfazowej należy to napięcie wyprostować. Idąc więc po kolei, wejście na prostownik trójfazowy (samoróbka zrobiona na 6szt. diod Schottky 100V 60A ultra low Vf) + na wyjściu kondensatory nisko-impedancyjne typu long-life o sumarycznej pojemności ~11000uF.

Obrazek

Analogowe mierniki (woltomierz + amperomierz) pokazujące co aktualnie wychodzi z mostka prostowniczego.

Obrazek

Wyjście z mierników wchodzi równolegle na kontroler kaskadowy obciążenia.

Obrazek

Jeśli napięcie wyjściowe z prądnicy przekroczy 29,2V kontroler załącza rezystor 1,5Ohm 900W aby przystopować ;) turbinę wkręcającą się na niebezpiecznie wysokie obroty.
Obrazek

Równolegle do wyjścia z mierników idzie drugi tor zasilania. Jest to wejście na przetwornicę boost, z dołączonym obejściem + w postaci diody Schottky 60A. Pracę boost można włączyć lub wyłączyć (kiedy np. wiatru jest dużo i turbina bez problemu wkręci się na obroty pozwalające odbierać prąd z pułapu napięcia 24-28V). Włączenie/wyłączenie boosta za pomocą włącznika o nominalnych parametrach 12V 50A. Miałem problem w czym zabudować włącznik, bo jest on sporych wymiarów. Finalnie wylądował w obudowie po jakimś starym zasilaczu transformatorowym :mrgreen:
Obrazek

W pokazanej wcześniej rozdzielnicy, oprócz wyłącznika awaryjnego, są dwa włączniki nadprądowe za pomocą których wybieram na co ma pracować turbina wiatrowa (20A do ładowania akumulatorów za pomocą kontrolera PWM STECA lub 40A do pracy na grzałkę w bojlerze).
Obrazek

Na koniec jeszcze fotka, jak całość aktualnie prezentuje się na ścianie.
Obrazek

I na dachu.
Obrazek

Poniżej kilka filmików pokazujących pracę systemu wiatrowego:

[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=gLJU6IV ... e=youtu.be[/youtube]





[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=LH3d1hl ... e=youtu.be[/youtube]

Ostatnio zmieniony sobota 08 lip 2017, 14:52 przez Bocian, łącznie zmieniany 20 razy.
Sometimes darkness can show you the light
Gregor887
Posty: 335
Rejestracja: wtorek 04 wrz 2012, 14:12
Lokalizacja: Łódź

Post autor: Gregor887 »

A gdzie mieszacz powietrza :wink: ?
Awatar użytkownika
Bocian
Site Admin
Posty: 3149
Rejestracja: niedziela 11 lis 2007, 21:21
Lokalizacja: Wiskitki

Re: Instalacja hybrydowa (turbina wiatrowa + panele PV) Bociana

Post autor: Bocian »

Cześć. Z racji, że elektrownia wymieniła mi ostatnio licznik energii z mechanicznego, indukcyjnego bez blokady, na elektroniczny :kwasny:, aby wykorzystywać wciąż panele 980Wp zainstalowane na dachu od kilku lat, poszedłem w kierunku rozwoju tematu OFF GRID. Wcześniej zainstalowane 2x AGM 12V 120Ah spięte w 2s1p będę zastępował ogniwami LiFePo4 200Ah 8s1p + BMS z komunikacją BT. Poniżej linki, jak przyjdą, zrobię fotorelację.
https://www.alibaba.com/product-detail/ ... MqYRQr&s=p
https://www.alibaba.com/product-detail/ ... 41afpvmDXi
Sometimes darkness can show you the light
Awatar użytkownika
Bocian
Site Admin
Posty: 3149
Rejestracja: niedziela 11 lis 2007, 21:21
Lokalizacja: Wiskitki

Re: Instalacja hybrydowa (turbina wiatrowa + panele PV) Bociana

Post autor: Bocian »

Ogniwa dotarły, pakiecik już zmontowany, od dwóch dni się ładuje z paneli (pogoda dosyć kiepska). Póki co wygląda to bardzo obiecująco (zmierzona rezystancja wewnętrzna każdej z celi to 0,14-0,15mΩ). BMS 150A z komunikacją Bluetooth również udało się odpalić. Kilka fotek poniżej:

obrazek
Kliknij obrazek, aby powiększyć
obrazek
Kliknij obrazek, aby powiększyć
obrazek
Kliknij obrazek, aby powiększyć
obrazek
Kliknij obrazek, aby powiększyć
obrazek
Kliknij obrazek, aby powiększyć
obrazek
Kliknij obrazek, aby powiększyć
obrazek
Kliknij obrazek, aby powiększyć
obrazek
Kliknij obrazek, aby powiększyć
Sometimes darkness can show you the light
ODPOWIEDZ