Oplocký vs. Nevřela - přímé zapojení panelů k bojleru

[camel1cz]

Zdravím po delší době všechny fandy zdejšího fora!

Po pár letech jsem nebyl schopnej zapojit své panely a tak chci jít do nějakého jednoduchého řešení, které budu schopný realizovat.
Chci teda mé panely (12x130W v amorfech) zapojit na ohřev vody. Co si myslíte o následujících řešeních? Obecně i s ohledem na amorfní panely.

1) stálice na poli FV ohřevo vody p. Oplocký: web.
2) koncepčně moderní (ale neověřená?) konstrukce p. Nevřely: web
3) postavit část budoucí FVE a zapojit jen to, co je třeba na bojler. Tady ale netuším.

Vím, že se tu obě řešení již objevila, ale neviděl sem téma, které by bylo zaměřené jen na to.

[brumlaj]

Asi Tě neuspokojím, z mého pohledu je třeba začít tak, aby jsi mohl hladce přejít k bodu 3. Takže si definuj jak by měla vypadat FVE a dočasné propojení na 1 nebo 2 dělej přístupné, protože pokud bude předělávka obtížná, tak se Ti nebude chtít jít do úpravy i když se Ti naskytnou levné akumulátory. Je třeba ale amorfy provozovat s vědomím jejich náchylnosti na PID. Tedy zapojit tak jak výrobce doporučuje. Má zkušenost s Oplockým je že jak se nainstaluje tak bezobslužně funguje. (bylo) levné a je plně funkční, je to čistý analog a nemá tam co nefungovat.

[NOPARasito]

Ahoj, pokud používáš Oplockého, tak jako napřímo nebo paralelne jako vytěžovač???

[mobilik]

Oplocky je lepší na priamo. Ako vyťažovač to nefunguje moc dobre. Skúšal som sa stým hrať a aj s p. Oplockym sme to upravovali a kybosov vyťažovač bol lepší a jednoduchší.

Oplocky ma už dnes digitálne verzie, sú drahšie ale inteligentnejšie s reálnym MPPT režimom. www.solareco.cz

[willcz]

vysvetli mi prosim nekdo jak muze fungovat opravdove MPPT bez civky?

[brumlaj]

,,,,,,,, Oplockého, tak jako napřímo nebo paralelne jako vytěžovač???

Je to u kamaráda. 10 panelů Oplockého reg. a bojler. je u toho SDS mikro (které nemá vliv na činnost a už vůbec né rostlináře) jen posílá teplotu bojleru a kotle na tuhá paliva na web. Při teplotě kotle vyšším než voda v bojleru ještě SDS roztočí oběhové čerpadlo pro něj (bojler). Funguje to jak má. Pokud kamarádovi ta paní co u ní bydlí vycinká že je voda studená, on hodí do kotle dvě lopaty koksu a lipa. Spokojený je, protože v létě má klid a v zimě se stejně topí. Přes den pokud svítí slunce tak 80st.C a čerpadlo stojí, neb z kotle mu jde max. 60. Ekologii neřešte, tak to prostě je a já s tím nic víc než ty panely nezmůžu.

vysvetli mi prosim nekdo jak muze fungovat opravdove MPPT bez civky?

máš velký kondenzátor paralelně k panelovému stringu a na tom pomocí střídy připojování zátěže udržuješ MPP napětí. Připínáš odpor který i při minimálním MPP napětí stihne odebírat MPP proud. Jako zásobník energie používáš tu kapacitu. Co Ti není jasné?


edit: pojem PWM je u regulátorů užit dobře, ale bohužel pouze pro hlídání napětí na zátěži panelů (akumulátoru) tak aby napětí nevylétlo a neuvařilo akumulátor. Pokud PWM prvek užiješ tak aby udržoval napětí na zdroji (panel) a nezajímá Tě co se děje na zátěži, pak jsi schopen nastavit MPP bod (procesorem přesně-Nevřela, ručně +- autobus-Oplocký) stringu. Pokud je string 10 a více panelů v sérii, panely budou nezastíněné, nebudou vadné, pak chyba MPP nebude zase tak velká.

[willcz]

to jo, ale na to aby to opravdu vyuzivalo vsechnu energii a nemarnilo to vykon v odporu vodicu mezi panelem a regulatorem tam neci chybi ne?

[kodl69]

Nechybí tam vůbec nic. Je potřeba si uvědomit, že boiler je čistě odporová zátěž, a tím pádem je napětí na kondenzátoru výsledkem proudu z panelů a PWM modulovaného proudu do boileru. Do boileru jde modifikovaný sinus s proměnnou střídou, to je to PWM. O správnou střídu PWM nastavuje procesor pomocí MPPT algoritmu, aby to bylo to maximum výkonu.
Cívka (tlumivka, říkej tomu jak chceš) je součástí nějakýho DC-DC měniče, u MPPT regulátoru obvykle synchronní step down (buck) ale to pořád není MPPT, to dělá až řídící procesor a algoritmus v něm, čímž se opět mění střída PWM pro snižující měnič. Líp to asi neumím popsat, ale v zásadě je potřeba rozlišovat dvě věci - vyhledávání bodu max. výkonu a topologii výkonové části měniče. Nevřela využívá P&O tj zkouší o krok nahoru nebo dolu, pokud se výkon zvýší, pokračuje dál, pokud sníží, zkusí to na druhou stranu, a tak dokola. Tohle nefunguje dobře na polích s hodně stíny a více lokálními maximy, ale na 1 string s boilerem vyzkoušeno už v několika instalacích s vynikajícími výsledky.

[willcz]

ja chapu ze to ze jsme v optimu zajistuje regulace v procesoru, pripadne ve zpetna vazba toho regulatoru, ale aby to samotne odebirani panelu bylo opravdu ucinne tak bez toho aby to byl opravdovy DC-DC menic tak to nemuze jit, ne?

Musim si to zkusit nakreslit v simulatoru. Ale kdyz je strida dejme tomu 50% tak jak muze byt panel zatizeny optimalnim proudem? Nebo se prave tady projevi dalsi veci jako impedance privodu ktere omezi ten proud, atd.?

[youda]

solar-pv-iv-curve-tracing-diagram-2.jpg

Normálně si představ I/U křivku panelu.
V pravo na křivce je koleno, které když přelezeš, tak proud začne rapidně klesat. Tudíž výkon P=I*U se začne rychle snižovat. Nejvyšší P=I*U je vtom koleně, jak všichni víme.

PWM řízení (Pulse-Width-Modulation) dělá vlastně jen to, že změnou PWM střídy mění zdánlivý odpor zátěže, čímž mění proud z panelů a tedy se posunuje po té křivce. Zpětnou vazbou, ať už analogovou nebo digitální, se tak obvod dokáže ladit na nejvyšší výkon.

Změna střídy zároveň způsobuje, že napětí na silové straně obvodu není konstantní, ale pohybuje se v určitém rozsahu. Např. 200-500V. Spotřebiči typu topná spirála je to jedno, ten funguje na jakékoliv napětí a jelikož jeho odpor je (téměř) konstantní, tak změnou napětí se zároveň řídí výkon topné spirály P=U*U/R. Jelikož na výstupní straně není potřeba sinus ani není potřeba držet konstantní napětí (230V), tak jsou fotovoltaická ohřívátka konstrukčně celkem jednoduchá. A zároveň velmi efektivní.

Velký solární měnič potřebuje na výstupní straně produkovat sinus, 50Hz a zároveň držet konstantní napětí, které spotřebiče očekávají, tedy 230V. Jelikož PWM/MPPT obvod nedokáže dostatečně rychle reagovat na změny zatížení na AC straně, proto je potřeba aby solární měnič byl doplněn buď o baterii nebo o připojení k DS. Oba tyto prvky pak zastávají velice podobnou funkci - pomáhají při odběrových špičkách, než se PWM/MPPT naladí a absorbují přebytky energie, které by se jinak musely vyzářit ve formě tepla.

Technicky není problém vyrobit měnič na 230V, který bude fungovat zcela bez DS i bez baterií. Bude však nabíhat až od relativně velkého oslunění a jeho účinnost bude spíše horší. Aby dokázal reagovat na změny zátěže, bude během svého provozu vyrábět více energie než je potřeba a tuto energii bude průběžně mařit. Taková udělátka se používají na čerpadla vody pro dobytek tam, kde nechceš mít baterky.

[kodl69]

Pořád nechápu, co by na tom mělo být chybně a kde by měla vznikat ta ztráta?
Do úvahy vem to, že kondenzátor je mnohonásobně větší, než je potřeba energie na jeden pulz. Na kondenzátoru je prakticky stejný napětí jak na panelech. Jediná ztráta je na spínacích tranzistorech, ale když jdou do boileru 2kW, tak 30W výkonové ztráty je odpovídající.
Jednoduchá úvaha, znovu ji opakuji: kondenzátor je nabíjen proudem z panelů. Má velikou kapacitu, takže proud z panelů je prakticky bez zvlnění. Kondenzátor má velkou kapacitu, takže pro můstek se chová jako zdroj napětí. Na výstupu z můstku je PWM do odporové zátěže. Takže okamžitý proud odpovídá napětí na kondenzátoru a odporu boileru, průměrný proud je například 50% při střídě 50% , a je shodný s proudem z panelů. Žádná velká věda.

Kdy to nebude fungovat správně:
1.) bude výrazně menší odpor zátěže, než by odpovídalo MPP bodu, budou hodně úzké impulsy, a ztráty spínáním budou výrazně vyšší. Ale pro 7-8 poly panelů (+-8A a 30V MPP) a 2kW boiler to nenastane, protože při 230V do boileru teče akorát 8.6A, což velice pěkně koresponduje. Při 9-ti panelech v létě běžně střída najede na 99% a napětí je něco přes 250V, což je na hranici pro těleso v boileru, možná by to chtělo dopsat do algoritmu omezení max. výkonu... Stejně to v tomhle režimu moc dlouho nejede, protože v létě je boiler nahřátý do oběda.
2.) bude vysoký odpor zátěže (třeba 0,5kW topné těleso) že ani při střídě 100% (99% reálně) nemůže protékat do zátěže proud, odpovídající proudu z panelů pro max. výkon. Ale to už je chyba v návrhu systému.
P.S. když se v tomhle udělají drobný změny v zapojení (přepojí se to na dvoufázový step down) a v programu, a doplní se ty tlumivky, co ti pořád chybí, může to fungovat jako MPPT regulátor pro dobíjení akumulátoru. Ale to nebylo účelem původního zapojení.


Pokud chceš řešit spínací ztráty mosfetů (v jednom kusu mám i IGBT) a ztráty vodičů , příp. ztáty na kondenzátorech, tak to bude chtít asi nějaký vědecký grant.
Tohle samozřejmě nefunguje, pokud by jsi tím chtěl nabíjet baterku, ale o tom jsem psal předchozí příspěvek.

[brumlaj]

Musíš nasimulovat - RC obvod (R je spirála bojleru). FV panel se chová jako téměř ideální proudový zdroj. Ano bude tam pilový signál, ale kapacity by měly být tak velké, že na nich změna napětí v cyklu ZAP/VYP nebude výrazně kolísat. (řádově 10V což při 10 panelech v sérii je 1V změna/panel, takže vlastně nic) Jaká je nutná kapacita?

edit: je nutné si uvědomit, že ta kapacita opravdu vyrovnává jen rozdíl proudu mezi tím co teče z panelu s tím co odebírá spirála (je-li zapnut spínací prvek PWM směrem k zátěži) případně akumuluje z panelu (v době vypnutí spínacího prvku PWM) nejvíce je tedy C proudově zatížen při nízkém osvitu v krátké době vybíjení do spirály.

[willcz]

ale jo, ja to vsechno co chapu, ale prohlaseni "PWM řízení (Pulse-Width-Modulation) dělá vlastně jen to, že změnou PWM střídy mění zdánlivý odpor zátěže" neni podle me pro cinnou zatez pravda.

zkusim si to odsimulovat, protoze me to samotneho zajima.
jde mi hlavne o stavy kdy neni optimalni svetlo, tzn kdy proud z panelu neni prave to optimum k telesu.

nejde mi o to stavet z toho nabijec.

[youda]

Když jsme u té činné zátěže - proud z mnoha FV ohřívátek ve skutečnosti není střídavý, tedy nemění svou polaritu. Je to vlastně jen zvlněný stejnosměrný proud.

[kodl69]

nutná kapacita pro fitraci v elektronice je cca 1G/1A, ale tady bude potřeba míň, já dávám 3x470M/450V (na dsce je místo ještě pro jeden) a na výstupu jsou obdélníky, nevypadá to jako pila... Na vstupu jsem osciloskopem zvlnění neprohlížel, kdyžtak až na nějakým dalším kusu.
Co je ještě zajímavej efekt, tak se mění střída, i když se nemění napětí ani proud z panelů - chvíli jsem to nechápal, a pak mi došlo, že spirála mění odpor s teplotou - tj když to zapne termostat při plným slunci, střída najede třeba na 85% a za 2-3 minuty je na 95% - to je způsobeno zvětšením odporu spirály v boileru po ohřátí. A výkon se změní o pár wattů.
pro odpor boileru 20Ohm a kapacitu 1.5mF mi vychází časová konstatnta toho RC členu 30ms, což je asi bohatě - při nízké střídě bude mít impuls cca 10%, což při 50Hz vychází na 1ms . Takže ten pokles bude možná problém naměřit...
Teoreticky nejhorší stav by mohl nastat při střídě 50%, tam bude impuls 5ms, ale pořád je to podstatně míň než 30ms kde napětí bude 0.628 toho původního.
Asi bych se nepokoušel dostat u tohohle aparátu účinnost výš tím, že se mnohonásobně zvýší kapacita (cenovka kondenzátorů), nedejbože zařazením indukčnosti, protože to by se musel podstatně zvýšit spínací kmitočet, se všemi důsledky z toho plynoucími.
Ale zvýšení kmitočtu třeba na 100Hz by nebyl zas takovej problém, spínací/rozpínací ztráty by sice šly na dvojnásobek, ale otázka je co je výhodnější, podle mě spíš jednoduchost spojená s nepatrně nižší celkovou účinností, když stejně u tohohle zařízení většina energie zůstane na střeše, (boiler je obvykle ohřátej už chvilku po poledni) a když nesvítí, tak kde nic není, ani čert nebere, a zvýšit účinnost i o 10% z denní výroby 0.5kWh je na ohřev vody stejně k ničemu. na ohřev 100l vody na 80°C je třeba cca 8kWh, což 2kWp pole v létě dá do oběda a v zimě možná za týden, prakticky to znamená že nikdy.

[youda]

...Co je ještě zajímavej efekt, tak se mění střída, i když se nemění napětí ani proud z panelů - chvíli jsem to nechápal, a pak mi došlo, že spirála mění odpor s teplotou - tj když to zapne termostat při plným slunci, střída najede třeba na 85% a za 2-3 minuty je na 95% - to je způsobeno zvětšením odporu spirály v boileru po ohřátí. A výkon se změní o pár wattů.

Přesně tak.

jde mi hlavne o stavy kdy neni optimalni svetlo, tzn kdy proud z panelu neni prave to optimum k telesu

Vtip je vtom, že to není o proudu, ale o napětí. Na panelech se jejich jmenovité napětí objeví velice rychle po svítání. To, co se mění výrazně v závislosti na osvitu je proud z panelů. PWM obvod tak nastaví takový "duty cycle", aby napětí na panelech udržel i při nízkém osvětlení -> odebíraný proud bude minimální.

Ačkoliv se nevyznám v odborných termínech, nevidím žádný problém vtom, proč by to nemohlo fungovat. Co se vlastně snažíš vykoumat?

[brumlaj]

ale jo, ja to vsechno co chapu, ale prohlaseni "PWM řízení (Pulse-Width-Modulation) dělá vlastně jen to, že změnou PWM střídy mění zdánlivý odpor zátěže" neni podle me pro cinnou zatez pravda. .......

Je to pravda za podmínky že do toho PWM zahrneš tu velkou kapacitu. Důležité je do toho simulátoru jako FV panel dát proudový zdroj. (při malé změně proudu velká změna napětí) To PWM si můžeš nasimulovat i tak, že tam dáš Schmidtův klopný obvod s hysterezí 10V a sledovat šířku pulzu do zátěže.

[tomas]

vysvetli mi prosim nekdo jak muze fungovat opravdove MPPT bez civky?

Pokud ti je jedno jaké napětí je na výstupu tak to může fungovat bez cívky. Tak cívka je tam jen z důvodu aby z toho byl i DC/DC měnič a výstupní napětí bylo blízké (vyšší) napětí akumulátoru a akumulátor se vždy nabíjel. Pokud je ale na výstupu topné těleso tak je ti jedno jaké je výstupní napětí. Výkon topného tělesa můžeš regulovat hodnotou napětí, ale výkon nabíječky akumulátoru nelze regulovat hodnotou napětí, tam se musí regulovat nabíjecí proud.

[NOPARasito]

Takže vysledek:
1.)Oplockého =>jednoduchost konstrukce, ale nemožnost zapojení paralelně s regulátorem MPPT, pouze napřímo do spirály.
2.)Nevřela =>složitější, sofistikovanější konstrukce, možná náchylnější na chybovost, ale možnost napojit napřímo nebo paralelně s regulátorem MPPT jako vytěžovač
Nebo snad i jiné výsledky na toto téma

[Matess]

paralelne pripojit nejde, ale dodelat prepnuti na neco jineho neni takovy problem...