Větrná elektrárna by v zimě zachránila spotřebu

[kybos]

Dle mého názoru se nemůže nikdy účinnost rotoru Savonius blížit účinnosti HAWT , jelikož relativní poloha listu ke směru proudění větru se v průběhu otáčení rotoru Savonia neustále mění a tudíž nelze tak dobře optimalizovat tvar listu jako u HAWT , kde je poloha listu k laminárnímu proudění v podstatě konstantní. Nehledě k tomu, že snížením rychloběžnosti Savonia si konstrukce koleduje o nutnost použití převodovky díky nižším otáčkám rotoru ve srovnání s HAWT. Pro vyšší otáčky vychází generátor s nižšími rozměry pro stejný přenášený výkon.

[solárník]

Souhlasím. I když 30% oproti v maximu řekněme 45% u vrtule už není tak propastné, jako u prvních historických verzí (tam to bylo okolo 18%). Nicméně jsem tu poukazoval na to, že amatérský návrh vrtulového větráku s alternátorem má naději na dobrou účinnost vzhledem k sladění alternátoru s rotorem tak 10%, na rozdíl od cca 90% naděje na úspěch se Savoniem. Troufám si říct, že naprostá většina zbastlenin s vrtulí dopadne ve výsledku (výkonově) podstatně hůř, než kdyby rovnou spíchli moderní klon Savonia. Dál se dá předpokládat, že výroba dobré vrtule je nesrovnatelně složitější než výroba jednoduchého Savoniova rotoru.

Na druhou stranu nevýhodou Savonia je nutnost převodu nebo těžšího alternátoru na poměrně nízké otáčky a celkově obvykle vysoká hmotnost rotoru a celé turbíny. Taky upevnit něco takového, aby to neodlétlo je někdy umění.
Ale vzhledem k tomu, že se tu ptali na čistě amatérskou konstrukci, tak jsem preferoval řešení s nejvyšší nadějí na úspěch.

Ani 90% výrobců malých turbínek ji není schopno vyrobit s dobrou účinností! Tedy dobře sladěnou! Stačí se podívat po eshopech na netu - grafy chybí, nebo když už nějaké jsou, tak jsou evidentně nesmyslné, či dokonce porušují už od pohledu fyzikální možnosti vzhledem k velikosti rotoru - tedy jsou víceméně vymyšlené. Když to není schopno navrhnout ani 9 z 10 výrobců, pouštět se do toho doma je přinejmenším odvážné

Malé větrníky kvalitní a opravdu poctivě zdokumentované v testovacím tunelu bychom spočítali na prstech max obou rukou. Ostatní jsou pouze zbastleniny, o kterých se dá říct akorát to, že se točí. Ale ani když se to povede, tak těch vysněných 45% účinnosti s vrtulí je pouze v malé oblasti rychlosti větru:

[tomas]

solárníku myslíš že by se dal vyrobit samoučící regulátor k větrníku který by si sám "ohmatal" a odměřil charakteristiku větrníku a dle toho reguloval buzení generátoru nebo výkon DC/DC měniče?
Potřebuji k tomu znát i rychlost větru nebo stačí jen rychlost otáčení větrníku?
Jde mi o to, že ty regulátory pro větrníky Tristar a Midnite Classic nemají informaci o aktuálních otáčkách větrníku, protože jsou na DC napětí a křivka MPPT turbíny se do nich musí nahrát Wind Curves zde:
http://www.midnitesolar.com/documents.p ... uct_ID=331
Pokud ale máme větrník bez této křivky nebo domácí bastl tak máme s Tristarem a Midnite Classic smůlu a nebo si křivku musíme odhadnou a vytvořit samy.

Potom existují také regulátory (viz. mé předchozí odkazy) které mají střídavý vstup z větrníku a dle frekvence napětí mají informaci i o otáčkách větrníku a tu také zobrazují na displeji. Potom si takový regulátor může hlídat i optimální otáčky a pro libovolnou hodnotu otáčení najít také optimální zatížení větrníku, podobně jako se hledá MPP bod u FVE.

Potom je tedy výhodnější větrník se střídavým výstupem, protože zároveň má regulátor i informaci o otáčkách větrníku a pokud s touto informací umí pracovat, tak nepotřebuje znát optimální křivku zatížení větrníku, ale vždy si ji najde.

Když lze v určitém rozsahu nahradit mechanickou převodovku řízeným DC/DC měničem, potom by to sladění o čem píšeš mohl v určitých mezích vyřešit trošku inteligentnější regulátor.
Je má úvaha správná?

[solárník]

Musel by měřit napětí, proud, frekvenci (= z toho odvodit otáčky, záleží na počtu pólů alternátoru) a aby to bylo stoprocentní, tak by musel mít informaci o tom, jaká je alespoň přibližná rychlost větru v místě vrtule, tedy nějaký jednoduchý anemometr. Protože bez této informace není možno zjistit, jestli není vrtule příliš zatížená a tedy podtočená, tedy jestli pracuje v optimálních otáčkách vůči rychlosti větru (tedy vypočítat aktuální TSR viz výše graf Savonius, tedy poměr rychlosti obvodu vrtule ku rychlosti větru, kde tedy zrovna jsme na té vodorovné ose). Na základě techto změřených veličin, a pár konstantních údajů (průměr vrtule, podle tabulek odhadnout rychloběžnost (dám link na kalkulátor, pokud je zájem)) je to možné řídit +- přesně. Ovšem je taky nutné započítat vliv alternátoru - ztráty, protože to měříme až za ním. Ty se dajÍ celkem jednoduše spočítat z několika změřených veličin, jako je odpor vinutí jedné fáze, indukčnost jedné fáze, zjistit jak je to zapojené (hvězda nebo delta) a experimentálně odměřit napětí naprázdno při (stačí jedněch) známých otáčkách, třeba točíme rukou v rytmu otáčka za vteřinu a odečteme napětí na výstupu. Takže nic jednoduchého (jinak by to už dávno někdo vyráběl ). Ale jde to.

Mimochodem i za usměrňovačem lze z pulzů bez problémů zjistit frekvenci, pokud to není vyhlazené.

Tím jsem odpověděl, že ta úvaha je správná, ale řešení není jednoduché

Optimální křivka a její nalezení lze odměřit jednorázově v testovacím tunelu. V reálných podmínkách je to téměř nemožné. Do hry vstupuje několik parametrů, které se vzájemně ovlivňují. Nelze tedy postupovat ve stylu MPPT, ani podobném, protože jeden parametr ovlivní druhý a ten třetí a ve výsledku nevypadnou žádná potřebná data. Jak vrtuli experimentálně přetížíte, padne její účinnost až k nule a trvá určitý čas, než se zase rozběhne. I při jemných zásazích má takovou setrvačnost vůči změnám zatížení i vůči změnám větru, že není dost dobře možné něco změřit.

Jo to v tunelu je to jiná, tam nastavíte vítr 5m/s a měříte a zatěžujete tak dlouho, až zjistíte optimum a máte ho. Tak to uděláte dejme tomu po 0,5 nebo po 1m/s pro celý rozsah a je to, máte to hotové. Ovšem netuším, kdo má v čechách k dispozici tunel pro pronajmutí. Ale výsledek by byl absolutně přesný. Pak byste nemuseli měřít nic kromě rychlosti větru a podle toho nastavovat zátěž.

[kybos]

I když 30% oproti v maximu řekněme 45% u vrtule už není tak propastné

Je to pouze o polovinu větší výkon HAWT oproti rotoru Savonius.

Nicméně jsem tu poukazoval na to, že amatérský návrh vrtulového větráku s alternátorem má naději na dobrou účinnost vzhledem k sladění alternátoru s rotorem tak 10%, na rozdíl od cca 90% naděje na úspěch se Savoniem.

Rozdíl možností impedančního přizpůsobení je dle mého názoru v současné době inteligentních regulátorů (které lze amatérsky vyrobit) minimální.

Troufám si říct, že naprostá většina zbastlenin s vrtulí dopadne ve výsledku (výkonově) podstatně hůř, než kdyby rovnou spíchli moderní klon Savonia. Dál se dá předpokládat, že výroba dobré vrtule je nesrovnatelně složitější než výroba jednoduchého Savoniova rotoru.

S tímto tvrzením bych si dovolil na základě několika let amatérských pokusů nesouhlasit ve smyslu výkonových aplikací. Pokud se ovšem jedná o aplikace pro měření rychlosti větru, kde na výkonu rotoru nezáleží, tak dávám plný souhlas. Také doposud měřím rychlost větru Savoniovým rotorem.

Ani 90% výrobců malých turbínek ji není schopno vyrobit s dobrou účinností! Tedy dobře sladěnou! Stačí se podívat po eshopech na netu - grafy chybí, nebo když už nějaké jsou, tak jsou evidentně nesmyslné, či dokonce porušují už od pohledu fyzikální možnosti vzhledem k velikosti rotoru - tedy jsou víceméně vymyšlené. Když to není schopno navrhnout ani 9 z 10 výrobců, pouštět se do toho doma je přinejmenším odvážné

Měření větrné turbíny ve větrném tunelu je finančně náročná záležitost a lze říci, že na současném trhu odděluje zrno od plev. Dokonalý a ověřený tvar rotoru je výsadou profesionálních řešení a amatérům nezbývá než se snažit pokud možno věrně zkopírovat tyto dokonalé profesionální konstrukce.

Malé větrníky kvalitní a opravdu poctivě zdokumentované v testovacím tunelu bychom spočítali na prstech max obou rukou. Ostatní jsou pouze zbastleniny, o kterých se dá říct akorát to, že se točí. Ale ani když se to povede, tak těch vysněných 45% účinnosti s vrtulí je pouze v malé oblasti rychlosti větru

Při tomto hodnocení je nutné si uvědomit, že výkon rotoru roste se třetí mocninou rychlosti. Při vyšších rychlostech větru dle mých dlouholetých pozorování již většinou není proudění vzduchu laminární ale silně turbulentní, vítr je v této oblasti rychlostí nárazový a do popředí se dostává otázka jak efektivně ubrzdit rotor aby nedošlo k havárii. U amatérských HAWT lze jednoduše provést snížení výkonu sklopením osy rotace ze směru větru, u Savonia je tento postup nerealizovatelný. Právě bezpečnost konstrukce bych u amatérských turbín bez typových zkoušek ve větrném tunelu kladl na vyšší příčku než výkonové charakteristiky stroje.

[kybos]

myslíš že by se dal vyrobit samoučící regulátor k větrníku který by si sám "ohmatal" a odměřil charakteristiku větrníku a dle toho reguloval buzení generátoru nebo výkon DC/DC měniče?

Podle mých zkušeností generátory s řízeným buzením nemají v současné době naději na úspěch. Dal bych rozhodně přednost generátoru buzenému kvalitním permanentním magnetem (značná úspora energie na buzení).

Potřebuji k tomu znát i rychlost větru nebo stačí jen rychlost otáčení větrníku?

Dle mého názoru rychlost otáčení rotoru není dostatečnou informací ke kvalitní výkonové regulaci VE, zejména u rychloběžných rotorů. Problém spočívá ve skutečnosti, že setrvačnost rotoru zafiltruje změny rychlosti turbulentního proudění větru. Regulace zátěže pomocí tabulky dle rychlosti rotoru tak funguje se značným zpožděním a optimálním výsledkům se tak jen zdaleka blíží (dle poměru setrvačnosti rotoru a rychlosti změn větru)

Když lze v určitém rozsahu nahradit mechanickou převodovku řízeným DC/DC měničem, potom by to sladění o čem píšeš mohl v určitých mezích vyřešit trošku inteligentnější regulátor.
Je má úvaha správná?

S tímto tvrzením lze plně souhlasit.

[solárník]

Mám pocit, že vzhledem k nízkým otáčkám Savoniova rotoru (odhaduji tak 5 x menších než u vrtule) není nutné nějakou vylehčenou a pevnou konstrukci brzdit vůbec. Odstředivé účinky budou v tom poměru menší. Tam působí jen boční síly, které to mohou ulomit jako celek, ale o vyvážený rotor bych se nebál. U 200 litrového rozřízlého sudu z plechu bych se bál, to rozhodně. Ten odletí i se střechou. Ale toho bych se bál i v bezvětří

O použití měničů - budiž, něco jsem naznačoval už výše. Většina bastlířů však není schopna ho navrhnout, nemá peníze na zbytečný Tristar (který stejně funguje pochybně, když nemám základ tabulky od výrobce) a není ani schopna si to spočítat ani přibližně. Podívám se na youtube na videa amatérských strojů a naprostá většina vrtulových výtvorů, které vidím, se výkonu stejně velkého a dobře přizpůsobeného Savonia nevyrovná ani náhodou. Stejně jsou na tom vertikály typu Darrieus.

Ale samozřejmě ho neobhajuji, je mi jasné, že vrtulovky jsou nejlepší. Ale jak už jsem napsal, to co vidíme v reálu kolem sebe za výtvory mi dává jen zapravdu, že doma se daleko lépe zbastlí onen Savonius.

p.s. tady je nějaká inspirace na Savonius, které říkám "DNA" - celkem jednoduché a pevné, navíc to při vhodné orientaci nadnáší celý rotor a tím odlehčuje spodní ložisko. Ovšem pro vysokou účinnost by bylo třeba uzavřít to shora i zdola. Profil přesně odpovídá novým modifikacím pro účinnost 30% a sousedům se bude zaručeně líbit

[solárník]

Ještě jsem chtěl dodat, že existují i jiné důvody, proč lze preferovat třeba výtvor na fotce výše.
1) použití v husté zástavbě nebo montáž na hřebenu střechy. V zástavbě je proud vždy turbulentní, pokud nevysuneme turbínu alespoň 10 metrů nad okolní objekty. V takových turbulencích vrtule selže a její účinnost bude mizivá. Stejně tak při montáži kdekoliv na střechu domu. U šikmých střech jde proud vzduchu šikmo až do výšky několik metrů nad ní. Ani tam vrtule nebude fungovat dobře, bude mít velké ztráty (jako byste jí otočili o úhel střechy mimo směr větru). V obou případech to Savoniovi nebude vadit ani minimálně.

2) otázka sousedů - lidé mají automatický odpor k jakékoli vrtuli už z psychologického hlediska. Je to ostré, točí se to rychle, sviští to a produkuje to stroboskopické blikající stíny, které jim blikají do oken. Pokud nechcete poslouchat nářky sousedů, má opět konstrukce výše jasně navrch. Při pohledu to nevyvolává žádný psychický odpor, ba právě naopak - podle ohlasů jsou spíše oblíbené.

[kybos]

Po několika letech amatérských pokusů jsem dospěl k následujícím závěrům:
1. Amatérskými postupy bez testů ve větrném tunelu nelze zajistit
a) Přijatelnou hlučnost rotoru při vysokých rychlostech větru
b) Přijatelnou míru bezpečnosti při vysokých rychlostech větru
To už jen z toho důvodu, že se v reálném prostředí tyto rychlosti vyskytují jen zřídka a dle Murphyho zákonů zrovna v době, kdy na vývoj a měření nemá amatér zrovna čas.
Dalším důvodem je ten, že rotor musí být připraven i na rychlosti větru, které dosud (během vývoje rotoru) nenastaly.

2. Žádná rozumná pojišťovna takovou amatérskou VE nepojistí. Pojišťovny mají problém pojistit i profesionální řešení. Měl jsem pojištěnou VE a pojišťovna do 14 dnů pojištění zrušila, když se jejím likvidátorům rozleželo v hlavě jaká rizika pojišťují.

3. V současné době vysoké penetrace střelných zbraní mezi lidmi je vysoké riziko, že se rotor VE s nezvládnutou hlučností nebo jen jevící se někomu jako potenciální nebezpečí stane snadným cílem. Z vlastních zkušeností mohu doložit, že dohledat střelce prostřednictvím policie a prokázat mu střelbu je nemožné.

Z uvedených důvodů a zejména z důvodu bezpečnostních rizik jsem se rozhodl pro profesionální rotor ověřený ve větrném tunelu do rychlosti větru 50m/s. Ani po dvanácti letech provozu nelituji tohoto rozhodnutí a musím konstatovat, že je to řešení spolehlivé a ověřené (VE přežila bez závad Kyril, kdy v okolí létaly střechy) a až na jednu drobnou závadu (selhání tlumiče směrovky) dodnes spolehlivě funguje.

[kybos]

Ještě jsem chtěl dodat, že existují i jiné důvody, proč lze preferovat třeba výtvor na fotce výše.

Existují i důvody proč takový výtvor nepreferovat. Realizoval jsem podobný rotor cca před dvaceti lety. Jeho osud byl takový, že v prvním zimním období plastové listy zhřehly, ztratily houževnatost a po namrznutí a nesymetrickém odpadnutí námrazy (slunce za bezvětří svítilo jen z jedné strany) došlo po roztočení rotoru k silným vibracím, které způsobily destrukci rotoru v místech upevnění listů a části rotoru se zastavily až o oplocení pozemku.

Je samozřejmě možné, že po dvaceti letech udělal vývoj plastových materiálů jisté pokroky, je možné vyrobit listy z materiálů dlouhodobě UV odolných s uhlíkovými vlákny, že lze na patě rotoru instalovat otřesový senzor vybavující promptně bezpečnostní brzdu ale troufám si tipovat, že pak už nebude cena realizace z kategorie "lidovka" a to i v případě, že rizika vysokých rychlostí větru nebudou ověřena.

[kybos]

Musel by měřit napětí, proud, frekvenci (= z toho odvodit otáčky, záleží na počtu pólů alternátoru) a aby to bylo stoprocentní, tak by musel mít informaci o tom, jaká je alespoň přibližná rychlost větru v místě vrtule, tedy nějaký jednoduchý anemometr. Protože bez této informace není možno zjistit, jestli není vrtule příliš zatížená a tedy podtočená, tedy jestli pracuje v optimálních otáčkách vůči rychlosti větru (tedy vypočítat aktuální TSR viz výše graf Savonius, tedy poměr rychlosti obvodu vrtule ku rychlosti větru, kde tedy zrovna jsme na té vodorovné ose). Na základě techto změřených veličin, a pár konstantních údajů (průměr vrtule, podle tabulek odhadnout rychloběžnost (dám link na kalkulátor, pokud je zájem)) je to možné řídit +- přesně. Ovšem je taky nutné započítat vliv alternátoru - ztráty, protože to měříme až za ním. Ty se dajÍ celkem jednoduše spočítat z několika změřených veličin, jako je odpor vinutí jedné fáze, indukčnost jedné fáze, zjistit jak je to zapojené (hvězda nebo delta) a experimentálně odměřit napětí naprázdno při (stačí jedněch) známých otáčkách, třeba točíme rukou v rytmu otáčka za vteřinu a odečteme napětí na výstupu. Takže nic jednoduchého (jinak by to už dávno někdo vyráběl ). Ale jde to.

Mimochodem i za usměrňovačem lze z pulzů bez problémů zjistit frekvenci, pokud to není vyhlazené.

Tím jsem odpověděl, že ta úvaha je správná, ale řešení není jednoduché

V principu lze s uvedeným způsobem regulace souhlasit ale mám k tomu několik výhrad:
1. Nejvyšších energetických zisků dosahuje VE při nejsilnějším větru, kdy je proudění zpravidla turbulentní a vítr je nárazový. V takovém prostředí se většinou údaj měřícího anemometru značně odlišuje od skutečné rychlosti větru v ose rotoru, jelikož bývá obvyle umístěn jinde než v ose rotoru před ním ve směru větru.
2. Čidlo anemometru se obvykle realizuje Savoniovým rotorem, který je směrově nezávislý na rozdíl od HAWT, která je směrově závislá a v oblasti nejvyšších výkonů už obvykle bývá v činnosti výkonová ochrana, která sklápí osu rotace HAWT ze směru větru a indikovaná rychlost větru je tedy jiná než skutečná.
3. Momenty setrvačnosti a míra zatížení výkonového rotoru a měřícího anemometru jsou tak odlišné, že při nárazovém větru v neustálených podmínkách dává anemometr výrazně odlišné informace od reálné rychlosti v ose rotoru.

Vzhledem k uvedeným výhradám bych se přikláněl spíš k rychlé adaptivní regulaci. Rychlost adaptace by musela být vyšší než rychlost změny proudění větru.

Na základě svých zkušeností jsem dospěl k názoru, že je snadnější drobně zvýšit průměr rotoru a získat tak desítky procent výkonové rezervy, než se pachtit se složitou a precizní regulací za jednotkami procent. Výkon rotoru u HAWT roste totiž s kvadrátem průměru ( u VAWT tomu tak pravděpodobně není, tam si myslím že je nárůst pouze lineární).

[solárník]

Ano u VAWT je závislost lineární, zametaná plocha se průmětuje jako obdélník o jedné straně = průměr, či průmět jakéhokoli jiného obrazce ze směru větru v případě patvarů.

Rád bych posoudil nějaký návrh mechanismu takové adaptivní regulace, právě vzhledem k tomu že veličina 1 ovlivňuje veličinu 2 a ta veličinu 3 a ta zpětně veličinu 1 (jen ilustrace), jestli je to tedy vůbec možné jakkoli adaptivně regulovat. Zatím o tom nejsem 100% přesvědčen.

I velké VE jsou řízeny několika anemometry, kde jsou hodnoty všelijak filtrovány. Při přílišných turbulencích (příliš rozdílných údajích z jednotlivých měřidel) to prostě zastaví rotor vytočením úhlu lopatek mimo záběr a hotovo. Taková situace je nebezpečná.

[Roger]

Total 18KW wind powered stand-alone sea water desalination system – created by 6pcs of HY-3000 wind turbine installed on a floating fishery raft, so fisherman could drag it like a floating trailer for further open sea fishing without concern of freshwater anymore –Bureau of Fishery, Fujian 2008

[kybos]

Rád bych posoudil nějaký návrh mechanismu takové adaptivní regulace...

Zkusím nastínit návrh takového algoritmu. Přitom ale zdůrazňuji, že jsem jej nerealizoval, jelikož jsem považoval za jednodušší poněkud zvýšit průměr rotoru a posléze použít poměrně nehospodárnou ale bezpečnou paralelní regulaci, která zároveň jedním a tímtéž výkonovým spinačem (cena) zajišťuje i ochranu rotoru proti nadměrnému zatížení.
Generátor VE jako zdroj elektrické energie si ve zjednodušeném modelu můžeme představit jako sériovou kombinaci zdroje elektormotorického napětí (napětí naprázdno) a vnitřního odporu linearizovaného kolem pracovního bodu, do něhož se promítají elektrické vlastnosti generátoru i mechanické vlastnosti turbíny. Pokud bychom chtěli použít při řízení v širším okolí pracovního bodu podrobnější model, museli bychom vzít v úvahu i nelinearity způsobené magnetickými vlastnostmi generátoru i změny charakteru proudění vzduchu kolem listů turbíny, což by vyžadovalo výrazně komplikovanější řešení. Proto bych v zájmu amatérské jednoduchosti zůstal raději u linearizovaného modelu. Optimální výkonové přizpůsobení takovému modelu generátoru spočívá v jeho zatěžování impedancí, která je rovna vnitřnímu odporu generátoru v daném pracovním bodě. Jinými slovy: stačí nějakým způsobem vhodně a hlavně rychle měřit virtuální vnitřní odpor generátoru a modifikovat zatěžovací proud tak, aby reálná zatěžovací impedance byla stejná jako virtuální vnitřní odpor. Je zřejmé, že v dnešní době laciných jednočipových počitačů by se asi z cenových důvodů zvolilo diskrétní řešení iterací do ekvidistantních časových kroků. Myslím, že by to mohlo probíhat tak, že by regulátor v určitém poměru třeba v daném kroku snížil zatěžovací proud a z hodnot získaných napětí a proudů minulého a současného kroku by se vypočetl minulý a aktuální výkon. Na základě rozhodnutí o tom zda došlo ke snížení nebo ke zvýšení výkonu by se rozhodlo, zda se má v dalším kroku zatěžovací proud zvýšit nebo snížit. Informace o změně výkonu by však měla pouze určitou omezenou váhu. Další složku rozhodovací váhy by plnila informace v tabulce, která by se paralelně s tímto regulačním procesem obnovovala (kruhový registr). Do této tabulky by se zaznamenávaly dvojice údajů - frekvence zvlnění (otáčky) a výstupní výkon. Omezený počet hodnot by generoval směrnici, která by reprezentovala určitou váhu v rozhodování zda má regulátor v příštím kroku zatěžovací proud zvýšit nebo snížit. Vzdáleností aktuálního pracovního bodu od optima na uložené křivce z historie by bylo možno v jistých mezích řídit aktuální hodnotu přírůstku zatěžovacího proudu. Při stabilní rychlosti větru (což se v reálu téměř nevyskytuje) by tak regulátor vlastně přešlapoval na místě, střídavě by zvyšoval a snižoval zatěžovací proud ale vzhledem k tomu, že by dle tabulky byl blízko optima, snižoval by velikost přírůstku proudu v jednom kroku. Pokud by došlo k prudkému poryvu větru a regulátor by zjistil velkou odchylku od tabulky, zvýšil by přírůstek na jeden krok tak, aby se co nejrychleji dostal zase do optima. Počet hodnot v tabulce by se musel přizpůsobit výkonovým možnostem regulátoru. V případě nedostatku výpočetního výkonu by ji bylo možno nahradit výpočtem váženého průměru, kdy aktuální hodnoty by dostávaly větší váhu než hodnoty historické.
Tak posuzujte...

[solárník]

Nechám si to projít hlavou.

Asi před 3 roky jsem něco realizoval s Arduinem přes PWM řízeným buck měničem mezi větrníkem a baterií, původně něco inspirovaného tabulkou ve wind firmware Tristaru. Měl jsem měl spočtenou tabulku, jaká zatížená napětí a proudy jsou optimální. V několika místech křivky. Pak jsem mezibody interpoloval a snažil se nastavit buck měnič tak, aby se na té křivce udržel. Dokonce vidím, že i ono zvyšování kroku při velkém rozdílu jsem tam měl.
Jednou jsem si nevšiml, že se mi turbína rozeběhla a připojil jsem vstup za běhu. Celé to prásklo a odešel mi i USB port v připojeném notebooku. To jen taková kulturní vložka Někde ten program pro Arduino ještě mám, ale nemaje turbínu s vhodným vyšším napětím (byl to jen dolů transformující měnič) tak jsem to nakonec odložil i když to tak nějak fungovalo. Největší potíž byla vypočíst na základě všech dostupných dat tu tabulku.

[tomas]

solárník
Proud a napětí snad měří každý regulátor a některé větrné i frekvenci. Je pravda že i po usměrnění lze změřit frekvenci, ale zatím všechny solární regulátory co jsem viděl, měli na vstupu tlumivku a velkou kapacitu pro filtraci rušení a proudových pulzů z regulátoru. Takže podle mne Tristar a Midnite Classic není schopen změřit frekvenci a regulaci se snaží zřejmě odvodit od napětí naprázdno a dodané křivky Wind Curves . Díval jsem se na ty Wind Curves a jsou to jen dva krátké řádky čísel. Horní řádek bude pravděpodobně koeficient proudu nebo výkonu a spodní řádek bude napětí.
Pravděpodobně to probíhá takto: Když se větrník točí tak Midnite Classic vypne DC/DC měnič a změří napětí naprázdno, podívá se do tabulky a ví jaký výkon nastavit DC/DC měniči aby větrník nezastavil příliš velkou zátěží a znovu zapne DC/DC měnič. Děje se to velmi rychle takže to nejde postřehnout i k vzhledem velké setrvačnosti. Po chvílí se změní vítr a tím se změní výstupní výkon (proud nebo napětí) a Midnite Classic znovu krátce vypne DC/DC měnič, změří napětí, podívá se do tabulky a nastaví odpovídající výkon. Když je hodnota mezi body v tabulce tak spočítá průměr. Čím více bodů v tabulce tím přesněji popsaná křivka.
Těžko říct jestli toto nazvat pravou MPPT funkcí, když regulátory neznají otáčky (frekvenci) a pracují s předem danou tabulkou která je pro každý větrník jiná. Zřejmě jsou si této "nedokonalosti" u Morningstar vědomi a firmware pro větrníky bude vždy jen neoficiální testovací verze.

Nemám s větrníky moc zkušeností z provozu, doma to nemám a u zákazníků většinou nejde měřit a testovat vlastní teorie a regulátory, tam se musí přijít s hotovým otestovaným výrobkem. Takže si to nemám jak ověřit, ale pořád mi něco říká že to bereš moc složitě, když Tristaru a Midnite Classic stačí k MPPT regulaci (přizpůsobení) pouze dva řádky čísel.
Je jasné že je nesmysl dát na rychloběžnou turbínu pomaluběžný generátor a naopak, nebo 10kW generátor na 1kW vrtuli, ale myslím že dost účinnosti se dá (hlavně u těch domcích bastlů) dohnat právě tou regulací a elektronickým přizpůsobením zátěže větrníku. A nevhodným regulátorem i dost na účinnosti ztratit, tak jak jako v mém případě.

Jak jsem už psal výše že jsem nedávno uváděl do chodu větrník 3kW 48V a dodaný regulátor k větrníku byl nevhodný, takže čekám na druhý regulátor který 48V akumulátor nabíjí již od 8V na výstupu z větrníku. Sám jsem zvědavý jak ten bude fungovat a regulovat, protože je mi jasné že když se větrník začne točit a na výstupu vyleze napětí na 8V tak regulátor nemůže větrník zatížit maximálním proudem ( 8V x 63A = 504W). To by ho zřejmě "udusil" a větrník by se nikdy neroztočil. Do toho regulátoru se ovšem žádná křivka větrníku nenahrává, ale regulátor má navíc informaci o frekvenci (otáčkách).

K tomu aby regulátor věděl že přidáním výkonu DC/DC měniče začne větrník dusit a ten začne snižovat otáčky přece nepotřebuje vědět počet pólů generátoru a přesné otáčky. Mu stačí jen vědět jestli se jeho regulačním zásahem (změnou výkonu) otáčky sníží, nemění nebo zvýší a tomu dostatečně řekne změna frekvence napětí.
Myslím že se na to díváš moc složitě, neznám všechny ty rovnice, ale něco mi říká že všechny ty proměnné co jsi vyjmenoval jsou buď na obou stranách rovnice a vyruší se, nebo je nemám šanci na hotovém větrníku nijak ovlivnit. Teď se nebavím o větrníku který umí natáčet lopatky, tam dokážu měnit jeho křivku a proto je nutná i informace o rychlosti větru. Ale větrník bez natáčecích lopatek má jednu neněmou křivku maximální účinnosti a myslím že regulátor s informací o frekvenci (změně otáček) tyto body na křivce dokáže sám najít.
Já se na větrník dívám jako na hotové soustrojí do kterého vstupuje proměnná energie ve formě větru a ta přímo ovlivňuje otáčky, napětí a proud (výkon). Regulaci můžu provádět pouze změnou proudového zatížení větrníku (nastaveným výkonem DC/DC měniče), pokud větrník nemá natáčecí lopatky tak nic jiného pro regulaci nemůžu dělat.
Jde tedy o to, jak spolu souvisí rychlost větru, frekvence, napětí a proud a od toho vytvořit regulační algoritmy a provádět regulaci. Žádaná hodnota je maximální výkon (U x I), akční veličina je proud, vítr je porucha.

Regulace potom zřejmě probíhá nějak takto:
Regulátor více zatíží větrník a zjistí že otáčky poklesly a celkový výkon se snížil - větrník se dusí velkým zatížením a regulátor musí ubrat.
Regulátor více zatíží větrník a zjistí že otáčky poklesly a výkon se zvýšil - větrník je odlehčený a mimo bod MPPT na křivce a regulátor musí tedy dále přidat.
Regulátor více zatíží větrník a zjistí že otáčky nepoklesly a proud se nezvýšil - větrník má zatížený generátor na maximu nebo přetížený, MPPT bod generátoru.
Zvýší se vítr a začnou růst otáčky tím roste napětí a regulátor začne přidávat proudu a zase se musí dostat do MPPT, pokud odebíraný proud regulátor přežene, tak začne výkon i otáčky zase klesat, pokud klesají otáčky a výkon dále roste tak ještě není v MPPT bodě.
To jen jen můj odhad, nemám větrník abych tyto závislosti a chování ověřil, upravil nebo rozšířil. Je možné že můžou být dva body MPP, jeden od generátoru a druhý od vrtule a regulátor se zastaví v tom nižším MPP bodě výkonu a to může být další problém k řešení. Zřejmě čím lépe bude vrtule sladěna s generátorem tím blíže k sobě budou tyto dva MPP, nebo je překryje jeden velký jako celkový MPP bod větrníku.
Ale je možné že regulátor takto nepracuje a frekvenci využívá jen pro nastavení ochrany proti vysokým otáčkám a pro brzdění která tam jde nastavit.

FVE má také svou křivku a regulátor ji dopředu nezná, přesto jednotlivé body najde pomocí různých metod například Perturb and Observe (P&O) odchýlení a vyhodnocení.

[solárník]

Ne, myslím, že vy si to představujete moc jednoduše.

Máme nějaký výkon z turbíny - napětí a proud
Regulátor zjistí, že podle tabulky je výkon moc velký.
Tak sníží zátěž a očekává zvýšení napětí na turbíně.
To se ale nestane, vrtule se podtočila a výkon klesá stále, jak napětí, tak proud.
Sníží zase výkon. Po dalším měření se napětí i proud opět zmenšily. Přesně opačně, než by algoritmus očekával (vrtule je stále podtočená).

=> Takto jdou regulovat panely ale ne větrník. Nic takového, ani vzdáleně podobného MPPT nelze použít.

Jinak řečeno - bez nějaké tabulky od výrobce rotoru nebo experimentálně určené to nevidím dobře.
A tu tabulku právě vypočteme na základě dat, co jsem psal - vlastnosti alternátoru atd.

Ani pro měření open circuit voltage bych nebyl, nastane ukrutný zákmit na rozpojeném obvodu, který při vyšších napětích probije cokoli citlivého. Osobně pochybuji, že ho Tristar na wind mode měří, že by tak hazardovali s hardwarem. Podle mne jen sleduje tabulku, kde má dvojice [zatížené napětí - výkon do zátěže] a tancuje sem a tam se zátěží, aby ji dodržel. Jinými slovy, bez předspočítané tabulky jsme totálně v pytli.

p.s. zkusil jste někdy připojit MPPT regulátor na větrník? Stane se to, že turbína se bude točit krokem (pomalu) a napětí bude rovno napětí za MPPT regulátorem = spadne na minimum po pár regulačních krocích. Právě protože to MPPT přezatíží a vrtule se podtočí, její účinnost spadne na jednotky procent a celý algoritmus jde do háje.

[tomas]

Roger
hezké. Mě se líbí provedení těchto dvou a to jsou dokonce v centru Ostravy. Turbulence tam asi budou, ale točilo se to parádně když jsem jel okolo:
http://www.vetrne-elektrarny.eu/wp-cont ... 63_new.jpg
http://www.vetrne-elektrarny.eu/wp-cont ... 08_new.jpg

[kybos]

Pravděpodobně to probíhá takto: Když se větrník točí tak Midnite Classic vypne DC/DC měnič a změří napětí naprázdno...

Nemám s větrníky moc zkušeností z provozu, doma to nemám a u zákazníků většinou nejde měřit a testovat vlastní teorie a regulátory, tam se musí přijít s hotovým otestovaným výrobkem.

Malé větrníky používají většinou generátory s permanentními magnety, které svou rotací generují napětí v indukčnosti navinuté na statoru. Tato indukčnost není zrovna malá. Zkuste si představit, co se stane, když ji v době procházejícího proudu odpojíte, aby se změřilo napětí naprázdno.....
Nanejvýš tak ověříte závěrné napětí spínače, který ji odpojil... ale jenom jednou....

[mypower.cz]

Malé větrníky používají většinou generátory s permanentními magnety, které svou rotací generují napětí v indukčnosti navinuté na statoru. Tato indukčnost není zrovna malá. Zkuste si představit, co se stane, když ji v době procházejícího proudu odpojíte, aby se změřilo napětí naprázdno.....
Nanejvýš tak ověříte závěrné napětí spínače, který ji odpojil... ale jenom jednou....

O jak velkych napetich naprazdno u takove indukcnosti po odpojeni je vlastne rec? Pro predstavu.