Panele słoneczne wzmacniają sieć LVDC

Dziś niektórzy w Europie niepokoją się wzrostem cen energii i nawet jeśli wszystkie obawy z tym związane znikną z dnia na dzień, z pewnością będziemy świadkami pewnych podwyżek cen. Jako haker możesz dokładnie przyjrzeć się energochłonnym urządzeniom w swoim domu, a nawet podjąć wobec nich działania. Zatem [Peter] zainstalował na swoim dachu panele słoneczne, ale nie wiedział, jak legalnie podłączyć je do publicznej sieci energetycznej lub przynajmniej do sieci 220 V w swoim mieszkaniu. Oczywiście dobrym rozwiązaniem jest zbudowanie osobnej sieci równoległej LVDC i postawienie na niej kilku urządzeń!
Wybrał napięcie 48 V, ponieważ jest wystarczająco wysokie, wydajne, łatwe do uzyskania na przykład DC-DC, bezpieczne pod względem prawnym i ogólnie kompatybilne z jego konfiguracją paneli słonecznych. Od tego czasu umieszcza urządzenia takie jak laptopy, ładowarki i oświetlenie na szynach zasilających prądu stałego, zamiast podłączać je bezpośrednio, a jego infrastruktura domowa (w tym szafa pełna płyt Raspberry Pi) jest w pełni przystosowana do działania 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu. szyna 48V. W przypadku pochmurnej pogody istnieje zasilanie rezerwowe ze zwykłego zasilacza prądu przemiennego, a w przypadku przerwy w dostawie prądu dwie ogromne baterie LiFePO4 będą zasilać cały podłączony sprzęt napięciem 48V nawet przez dwa i pół dnia.
Urządzenie wyprodukowało i zużyło 115 kWh w ciągu pierwszych dwóch miesięcy – to ogromny wkład w projekt hakera niezależności energetycznej, a wpis na blogu zawiera wystarczająco dużo szczegółów, aby zaspokoić wszystkie Twoje potrzeby inspiracyjne. Ten projekt przypomina, że ​​projekty niskonapięciowe prądu stałego są dobrym rozwiązaniem w skali lokalnej – widzieliśmy realne projekty pilotażowe na Hackcampie, ale jeśli chcesz, możesz także zbudować mały zasilacz UPS na prąd stały. Być może już niedługo znajdziemy rynek zbytu dla takiej sieci.
Komórkowe stacje bazowe korzystają obecnie z napięcia 48 V. Muszę przygotować coś podobnego do projektu straży sąsiedzkiej.
Myślałem o uruchomieniu w domu kilku serwerów HP DL360 z panelami słonecznymi i bateriami bez zasilaczy 48 V prądu stałego, które pasowałyby do tych serwerów i pozwoliły uniknąć nieefektywności inwertera DC-AC, ale potem zobaczyłem cenę tych zasilaczy na 48 VDC. … MÓJ BOŻE. Zwrot inwestycji do 2050 roku!
Napięcie 48 V było napięciem magistrali w systemach telekomunikacyjnych od czasów Strowgera (z gigantycznymi akumulatorami) i zostało przeniesione do urządzeń sieci światłowodowych.
Tak, cała branża telekomunikacyjna działa na napięciu 48 V prądu stałego. Od starych przełączników analogowych po nowoczesne komórkowe stacje bazowe. Centra danych IT są zazwyczaj zasilane prądem przemiennym.
DOBRY Jedyną wadą tej konfiguracji (zakładając, że druga połowa jest zatwierdzona i trzymana w bezpiecznym miejscu z dala od zwierząt domowych i dzieci) jest to, że po zapełnieniu lokalnego magazynu energii nadmiar energii jest marnowany, gdy jesteś tak blisko sieci. interkonekty idą, to chyba naprawdę szkoda, że ​​ta energia jest wydawana na tanią. Nie winię ich za tę sytuację, wykonali robotę dla siebie i nie mogą znaleźć legalnego/bezpiecznego/niedrogiego sposobu na obejście tej ostatniej przeszkody… biurokraci są prawdopodobnie w lepszej sytuacji niż prawnicy i politycy. choć często są do siebie podobni w życiu, być może są to różne stany tej samej formy życia…
Powiedziałbym, aby ułatwić życie tym osobom, które nie mają wiedzy technicznej i mają DC, z którymi prawdopodobnie będziesz mieszkać lub wspierać najlepszą dostępną obecnie opcję, która prawdopodobnie jest zasilana przez USB… chociaż nienawidzę tego, ponieważ zasilanie przez USB to bałagan, dobrze to zrobić wydaje się być ogromnym problemem i prawdopodobnie nie będzie tak wydajny jak szyna 48 V. Jest tak wszechobecny, że jest zrozumiały dla osób nietechnicznych – ponieważ można go podłączyć i działa (jeśli jest poprawnie skonfigurowany). Wyeliminuj konieczność szukania odpowiedniej przetwornicy DC-DC do wszystkiego lub aktywnie monitoruj napięcie „zasilania” za każdym razem, gdy podłączasz nowe urządzenie – robię to przy biurku, ale jeszcze niczego nie smażyłem…
Ale jako gotowy zestaw akumulatorów z wejściem śledzącym energię słoneczną, może nawet jako falownik dla pakietu prądu przemiennego, który powinieneś mieć, a jeśli chcesz uniknąć budowania własnego, bardziej irytującego zasilacza USB, możesz użyć funkcji negocjacji zasilania USB . Konfiguracja nie jest dla Ciebie zbyt trudna. Ponadto hakerom z nas w zupełności wystarczy zainstalowanie paneli słonecznych (najlepiej na uchwytach śledzących słońce), zapewnienie monitorów stanu, alertów o niskim poziomie naładowania baterii i schludne uporządkowanie kabli w jednym, najważniejszym miejscu do oszukańczej pracy. Trochę…
Dobrym rozwiązaniem na nadmiar energii jest zrzucenie obciążeń, takich jak elementy elektryczne, do podgrzewacza wody. Gdy akumulator będzie w pełni naładowany, może przełączyć się na wykorzystanie dostępnej energii słonecznej do podgrzewania wody.
Chociaż podgrzewacz wody może z czasem się „napełnić” (wystarczająco gorący), chyba że jest bardzo duży.
Zaletą energii słonecznej jest to, że nie trzeba jej gromadzić. Panele można bezpiecznie umieścić pod promieniami słonecznymi, nie wykorzystując energii potencjalnej.
Jest to oczywiście marnotrawstwo i jeśli ma to przynieść korzyść, pierwszym wyborem będzie odprowadzenie energii do sieci.
Jak twierdzi CityZen, z czasem się zapełni, to po prostu kolejna forma magazynowania energii. Nie wspominając już o tym, że jeśli mieszkasz w gorącym miejscu, Twój klimatyzator będzie pracował ciężej, jeśli go masz, a jeśli nie, Twoje życie będzie bardziej nieprzyjemne, niż powinno, ponieważ zbiornik jest odpowiednio izolowany… Woda naprawdę jest to bardzo dobry magazyn energii, ale większość domów nie potrzebuje tak dużo ciepłej wody, a większa konfiguracja z jednym zbiornikiem oznacza, że ​​gdy nie masz darmowej energii, wciąż masz mnóstwo wody, którą możesz w pełni wykorzystać. wyższa w przypadku ogrzewania ze względu na ogromną powierzchnię, jaką powoduje.
Naprawdę nie ma dobrego „odciążenia” na indywidualną skalę, duża sieć z dużymi zakładami może z łatwością obsłużyć kilka dodatkowych zmian i zwiększyć produkcję ponad zapotrzebowanie, aby maksymalnie wykorzystać „darmową” energię. Ale osobiście to tylko pretekst do głośnej zabawy i rockowania 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, beztroskiego wykorzystania energii, dopóki ona trwa lub dopóki sąsiad cię nie zabije.
Jednakże w ciepłe lub upalne dni chłodzenie absorpcyjne może pomóc w wykorzystaniu nadmiaru ciepła do chłodzenia mieszkań.
Możesz także uruchomić klimatyzator do małego pomieszczenia z falownikiem, jeśli masz dużo nadmiaru mocy do wyłączenia i jest gorąco. Może falownik znajduje się na zewnątrz… Bardzo interesujące byłoby sprawdzenie, czy można zbudować pompę ciepła wykorzystującą powietrze zewnętrzne jako źródło ciepła/grzejnik. Jasne, jest naprawdę nieefektywny, ale jeśli twoim problemem jest zbyt duża moc, nieefektywność prawie pomoże.
@smellsofbikes To, że czasami masz za dużo mocy i możesz zbudować coś nieefektywnie, nie oznacza, że ​​powinieneś. Co się stanie, gdy zabraknie Ci energii, a mimo to będziesz musiał przejść przez bardzo nieefektywny proces? Podobnie jak w powyższym przykładzie z gigantycznym zbiornikiem na wodę, musisz znaleźć rozsądną równowagę, aby kiedy brakuje Ci energii i kiedy masz jej dość na koncert heavy metalowy, można było dokończyć ważne/użyteczne rzeczy… . ..
Kiedy nie możesz dawać za pieniądze lub dlaczego nie dawać za darmo**? Wtedy cały nadmiar, jaki możesz stworzyć, to po prostu potencjał, którego nie wykorzystujesz i to nie koniec świata, po prostu szkoda.
** Zakładając, że nie wymaga to ponoszenia żadnych aktywnych kosztów – co jest tutaj główną kwestią, „ryczałtowa opłata” za połączenie sieciowe jest znaczna, więc nawet jeśli nie wykorzystujesz większości swojego połączenia, prawdopodobnie będzie to kosztować więcej . niż ci to wysyłają. Płacą ci za nadmiar – nie żebym był przeciwny rozdawaniu nadmiaru, w przypadku niektórych osób w tej gigantycznej sieci to działa i ja tego nie potrzebuję. Ale płacenie firmie aż tyle za przywilej zarabiania większej ilości pieniędzy od innych ludzi…
Ponieważ urządzenia zasilane przez USB stają się coraz bardziej powszechne, pomyślałem o czymś podobnym dla 5 V. Jeszcze lepiej byłoby mieć wiele portów USB C 5 V i wiele portów AC. Stamtąd możesz używać 5 V dla urządzeń o małej mocy i USB C dla urządzeń o dużej mocy. Wadą jest to, że porty USB C muszą obsługiwać napięcie na każdy port, podczas gdy USB A 5 V to tylko szyna 5 V.
Przynajmniej jestem pewien, że zbuduję biuro z siecią zasilaną przez USB 5 V. Prawdopodobnie też zrobiłbym 12 V, ponieważ moje projekty elektroniczne wymagające więcej niż 5 V prawie zawsze wymagają 12 V. (Jestem też pewien, że każdy router, który posiadam, korzysta z napięcia 12 V i byłoby miło mieć proste, osobne gniazdka dla każdego urządzenia zamiast transformatora ściennego!)
Przykro mi to mówić, ale 5 V (a nawet 12 V) jest szkodliwe dla dystrybucji energii: zaledwie metr lub dwa ciągnięcia kabla ze stratami 10% lub większymi są praktycznie bezużyteczne. Samochody cały czas zmagają się z napięciem 12 V, ale ponieważ są małe, radzą sobie z nim, ale ciężarówki i duże łodzie korzystają z napięcia 24 V, więc tak, 48 V to najlepsza wartość: nadal bezpieczny zasięg, o ile go nie liżesz . standardowe napięcie, wystarczające wyposażenie i możliwość transportu określonej długości bez większych strat.
Straty w wyniku konwersji mocy są ważniejsze niż straty w kablach. Na przykład w przypadku tego artykułu, zakładając, że każda konwersja DC na DC jest skuteczna w 90%, ostatecznie tracimy 27% mocy, jaką uzyskujemy z ładowarki USB 5 V. Jeśli przetwornica będzie nieco gorsza, bo o 85%, to straty sięgną 39%. Kontrolery ładowania i konwertery w praktyce zazwyczaj osiągają sprawność około 80%, więc nierzadko zdarza się, że traci się nawet połowę energii tylko na regulację napięcia. Jeśli zapotrzebowanie systemu jest niskie, straty sprzętu w stanie bezczynności mogą pochłonąć prawie całą energię.
Jeśli nie używasz grubych kabli, straty na kablach przy napięciu 5 V mogą być dość wysokie i prawdopodobnie wydasz na te kable więcej niż w przypadku wydajnej konwersji na 24 V.
Jeśli masz dwa tuziny portów USB o mocy 5 W, potrzebujesz zasilacza o mocy 120 W. Jeżeli zasilacz miałby stałe obciążenie podstawowe wynoszące 10 W, nominalna „wydajność” przy określonym obciążeniu wyniosłaby 92%, ale gdy średnie wykorzystanie portu USB wynosi około 5%, ogólna rzeczywista wydajność systemu wynosi około 60%. .
Żadnego napięcia poniżej absolutnego minimum 36 V nie należy używać na długich dystansach. Zwłaszcza nie 5v. Zasilacze są tak tanie, że miedź jest droga i ciężka. Baterie są również drogie, a problemem jest utrata mocy.
Osobiście w ogóle nie zrobiłbym żadnej mikrosieci LVDC (bawiłem się tym i tak mi się to nie podobało, że zrobiłem o tym cały film).
Zawsze mówię, że umieść akumulator w punkcie obciążenia i użyj przedłużacza, jeśli potrzebujesz zasilania. Wyjątkiem jest PoE, które dla Ethernetu jest praktycznie darmowe i może być potrzebne do innych celów.
USB-C do wszystkich Twoich projektów, zasilany zewnętrznymi bateriami i adapterami ściennymi, jeśli zajdzie taka potrzeba. Należy pamiętać, że istnieją moduły wyzwalające USB-PD, możesz uzyskać 9, 15 lub 20, jeśli chcesz (12 V jest przestarzałe i prawdopodobnie nie będzie działać z nowszymi adapterami IIRC)
Jeśli chcesz korzystać z energii słonecznej, 12 V jest dobre dla małych serii do 100 W na kilka stóp, a także jest bardziej powszechne niż 5 V i 48 V itp., wybierz to. Lub po prostu kup komercyjny generator słoneczny LifePO4, są fantastyczne.
Każdy początkujący majsterkowicz zawsze chce coś zrobić z szyną DC, ale zwykle jest to złe, ponieważ urządzenia konsumenckie nie są do tego zaprojektowane i tracisz aspekt „po prostu działającego” brodawki USB, która kończy się wszędzie miejsce. To nieporęczne kable i mnóstwo niestandardowych złączy, które nie pasują do reszty świata i stanowią po prostu kłopot dla Twojego systemu DIY.
Najlepszą implementacją, jaką widziałem, jest standard ARES dla krótkofalówek, ale nawet wtedy… nadaje się tylko do krótkich serii.
Do zasilania 5V w biurze wystarczy mi gniazdko ścienne z wbudowanym transformatorem i portem USB.
Aby napięcie 12 V dla routerów i innych rzeczy było jasne, kupiłbym po prostu duży transformator 12 V 5 A i kabel Y 2,1 mm (upewnij się, że kupiłeś porządny) lub poczekaj, aż moduł wyzwalający będzie dostępny. PPS dla 12 V, weź 12 V. USB z nowszych urządzeń – port C.
Albo jeszcze lepiej, jeśli to możliwe, wycofuj zasilanie inne niż USB. Wydanie nieco więcej na aktualizację, aby uzyskać wszystkie urządzenia USB-PD, rozwiąże cały problem, gdy potrzebujesz nowego routera lub dowolnego routera wysokiej klasy, który prawdopodobnie będzie zasilany przez USB.
Gdybym naprawdę chciał gniazdka 12 V, rozważyłbym umieszczenie transformatora Mean Well z okablowaniem w skrzynce serwisowej obok gniazdka, zamiast faktycznie używać 12 V. Brak pojedynczego punktu awarii, utraty mocy w grubym lub cienkim kablu, prosta i oczywista naprawa.
Napięcie 120 V prądu stałego w zupełności wystarczy do zasilania większości źródeł prądu przemiennego, ale to najniższa granica tego, z czego są zadowoleni. Preferują napięcie 160 V DC lub wyższe.
Nie, z mojego doświadczenia wynika, że ​​odcinają około 65 V prądu stałego, ale należy również obniżyć napięcie poniżej 130 V prądu stałego, nie mierzyłem, ale zakładam 100-0% liniowy spadek od 130-65 V prądu stałego.
Dziwne założenie. Zakładam, że obwód wejściowy obsługuje pewien stały prąd. Oznacza to, że gdy napięcie osiągnie wartość od 130 V do 65 V, wartość znamionowa zostanie obniżona do 50%, a poniżej 65 V zostanie uruchomiony inny obwód blokujący napięcie.
Wiele podstacji posiada baterię, która zasila przekaźniki bezpieczeństwa i umożliwia działanie wyłączników automatycznych (otwieranie i ładowanie) w przypadku przerwy w dostawie prądu. Standardowe napięcie wynosi 115 VDC. Działa w 100% na akumulatorze i posiada ładowarkę AC->DC, która zapewnia, że ​​akumulator jest zawsze w pełni naładowany, zatem w tym przypadku nie ma zastosowania energii słonecznej.
Według książki Motzenbockera „Reclaiming the Power” https://yugeshima.com/diygrid/ Tylko 120 V DC
Problem dystrybucji prądu stałego został rozwiązany przy pomocy standardu 802.3af (aka PoE) – Power over Ethernet. Naprawdę nie ma potrzeby używania części równania dotyczącej Ethernetu. Wszechobecne adaptery, bezpieczna dystrybucja zasilania i doskonałe narzędzia do raportowania/zarządzania. To nawet nie jest drogie — 48-portowy koncentrator na poziomie centrum danych o przepustowości 100 Mb/s można kupić już za 30 funtów.
Hotel Marcel w New Haven dysponuje 164 pokojami, wszystkie zasilane energią słoneczną i przewodową prądem stałym. Oto dobry przegląd: https://www.youtube.com/watch?v=J4aTcU6Fzoc.
Miałem o tym wspomnieć, używają POE. Straty spowodowane pracą muszą być mniejsze niż straty przy przełączaniu z prądu stałego na prąd przemienny i z powrotem na prąd stały. Zapewnia także wbudowaną analizę tego, czego używasz.
Czasami zapominam, że żyję offline. W mojej konfiguracji mam falownik 48 V prądu stałego na 220 V AC, który wytwarza w sposób ciągły około 5 kW, chociaż nigdy nie był mocno obciążony. Pompa wodna na 220 V, lodówka, zamrażarka, sprzęt AGD, narzędzia, oświetlenie, to wszystko jest standardem na bagnach. Mam oddzielne ustawienia zasilania 12 V i 24 V DC i/lub większość innych typów ustawień zasilania. Prowadź firmę zajmującą się konstrukcjami stalowymi w tym samym obiekcie i pompuj wodę pitną dla dużego konia. Baterie pochodzą z dużego systemu UPS, który dostaję po wymianie baterii zgodnie z harmonogramem. Zrób test napięcia na akumulatorach, wybierz najlepsze, następnie włóż grzałkę oporową, ponownie kontrolując napięcie, ponownie wybierz najlepsze i kup.
Tak, większość urządzeń z „uniwersalnym” wejściem prądu przemiennego może działać na zasilaniu prądem stałym. Pomnóż napięcie wejściowe prądu przemiennego przez 1,4, aby uzyskać równoważne napięcie prądu stałego. Jednak ich wewnętrzne bezpieczniki nie są przystosowane do prądu stałego. Wymień je na bezpiecznik prądu stałego lub użyj bezpiecznika zewnętrznego. Nie podpalaj domu!
> „Oznacza to, że maksymalne napięcie w obwodzie wynosi około 0,80 V. W przypadku pożaru (oby nigdy) nie stanowiło to większego zagrożenia dla straży pożarnej.”
Norma ELV uznaje napięcie 120 VDC za „bezpieczne” bez tętnienia, ale ogólna norma bezpieczeństwa UE ogranicza je do 75 VDC, podczas gdy dyrektywa niskonapięciowa ma zastosowanie do dowolnego napięcia w zakresie 75–1000 VDC. Nadal możesz złamać prawo i potrzebować pozwolenia na instalację takiego systemu, ale trudno znaleźć jednoznaczną odpowiedź lub jakąkolwiek dokumentację dotyczącą tego, co dokładnie możesz zrobić jako samodzielny budowniczy bez specjalnego przeszkolenia.