Потери на ХХ и альтернатива (200в DC система на 2-30 кВт + инвертор)

Везде описаны традиционные системы из СБ + контроллер на 48в + АКБ+ инвертор 48-220.
Все бы хорошо, только есть ряд моментов:
1. В реальном мире СБ подключаем нитками по 110-140в, далее через mppt понижаем до ~48 номинальных. КПД контроллера ниже аж на 1%, но в проводах экономим 2-3%.
2. Инверторы имеют низкий КПД (80-90%) из-за необходимости поднимать напряжение.
3. очень хочется часть нагрузки подключать мимо инвертора и контроллера, но для этого нужно DC > 130в, а лучше ~200-220в. ТЭНы в бойлере, например. Или все современные электронные приборы с импульсными блоками питания.
4. гигантский хлостой ток традиционной системы из инвертора+контроллера. По 3-5кВт*час в сутки будет уходить только на ХХ. Потери на жжужание инвертора 3кВт + контроллера мппт никак не меньше 2а @50в, т. е. 100Вт. Кустарно минимизируемо до 12-15Вт если повезет (мне удалось китайский 3кВт модифицированный синус так доделать, но КПД под нагрузкой у него 85%).

Идея:
1. Собирать СБ в нитки по ~180-205в (6 СБ панелей 24в номинальных последовательно, т. е. 30в в ТММ и 35в ХХ) + нитки по 14 АКБ 12в + инвертор мод. синус без повышения напряги (КПД 99%, ХХ меньше 1Вт). Напряжение на АКБ ограничивается ШИМом на нагрузку ТЭН (мощный полевик + операционник + 4 резюка + пара кондеров и стабилитрон).
В такой схеме практически нет собственных потерь, намного меньше аварийных мест, меньше гудения и нагрева. Не все потребители смогут питаться таким током, но почти все.

Кстати, такая система легко совмещается с выпрямителем из розетки (генератора) и позволяет потреблять из сети за вычетом производимого СБ, одновременно обеспечивая резервирование на АКБ.

2. Тоже самое, но нитки в 8 СБ (240-270в) и 19 АКБ. А схема инвертора чуть сложнее - ШИМим синус с обратной связью (мостовая схема из хороших полевиков/igbt + платка EGS002).

Очень интересно услышать Ваши мнения вообще на тему минимизации ХХ в автономных домах. Только не про инверторы с "режимом ожидания" и "определения нагрузки" - это нелепый кастыль в реальном доме и техникой с пультами ДУ и часами.

 

Я когда-то размышлял на тему связки большого инвертора и маленького 12в 300Вт с ХХ 1-2Вт. Схема переключения оказалась весьма не простой (нужно отслеживать ток и фазу в переменке, быстро переключать), а с холодильником вообще плохо совместима.

 

Тут народ говорит, что потери зудящего инвертора- фигня по сравнению с неудобством...

14 АКБ дадут рабочее напряжение порядка 170В- маловато будет для некоторых нагрузок инвертора- ибо с такого DC он сделает максимум 110В АС.
Плюс при низкой освещённости напруга массива будет всё-таки проседать.
И контроллер с ТММ на 14АКБ вроде как не выпускают.

Те же замечания, что и про предыдущий вариант, 1-ственное- бОльшая часть инверторных нагрузок съест такой синус- будет что-то порядка 150В АС.

А для чего связка? Отслеживать перегрузку маленького инвертора и запускать большой? Садизм какой-то...

 

Мax94, Модифицированный синус (меандр с паузами) можно приводить к действующим 220В по интегралу напряжения. Т. е. чем ниже исходное напряжение, тем меньше паузы и больше длительность. При 2% пауз эффективное = 98% от DC. Т. е. 170в на АКБ будет ~167в в переменке. Формировать шимом переменку можно не особо точно по sin, главное, чтобы редкие трансформаторы дежурных маломощных блочков не останавливались.
Контроллер MPPT в схеме отсутствует, СБ подключены напрямую на АКБ. Избыток отслеживается по напряжению и сбрасывается на ТЭН.
ТММ у реальных СБ не особо и точка, а скорее интервал (при 28..32в на моих СБ падение мощности менее 5%). ТММ можно комбинацией СБ/АКБ подобрать не хуже чем контроллером (особенно учитывая его КПД, точность определения "точки" и собственное потребление).
Сберечь 1-2кВт*часов в сутки таким садизмом можно, а в декабре это как добавить выработку 7кВт СБ.

 

Думаю проблема не так уж и велика. Например МАП SIN 9 кВт на собственные нужды "ест" не более 20 Вт (проверено), контроллер заряда много не добавит, но пусть это будет еще 4 Вт.
Итого 24*24=0,576 кВт*ч в сутки. Из моего опыта это немного меньше чем среднесуточная выработка массива СБ на 1.29 кВт в самый "тяжелый" период с ноября до середины января (для севера Ленобласти). Дальнейшее наращивание мощности СБ даст уже ту энергию, которую можно расходовать без серьезного риска хронического недозаряда АКБ.

В предлагаемых Вами вариантах меня смущает количество АКБ, включаемых последовательно. Слишком велика вероятность разбалансировки (если не принимать специальных мер) с последующим преждевременным выходом из строя и возникновения потребности замены кучи АКБ. Накладно.
Думаю лучше смириться с потерями и компенсировать их наращиванием мощности альтернативных источников (СБ,ВГ) и подстраховке генератором с двигателем внутреннего сгорания.

 

Это достаточно хороший КПД, чтобы считать инверторы идеальными. неэффективности в других местах.
Поясню цифрами. Пусть один инвертор имеет КПД 85% на какой-нибудь нагрузке. А другой 95% в тех же условиях. Понятно что первый инвертор менее эффективен. И в тепло он переводит в 3 раза больше энергии. Однако, оценивая допустим по времени автономной работы, разница будет несущественная. Если первый инвертор проработает 10 часов, то второй -11.
КПД в данном примере будет важным например в том случае, если тепло от инвертора дорого утилизировать. В космосе или в герметичном ящике. В бытовых же применениях это подчиненный параметр, выбираемый для оптимизации стоимости оборудования.

 

А еще мне кажется дугу случайную очень сложно будет погасить. Я игрался недавно с дугой в пару сантиметров от 300 вольт постоянки когда испытывал на прочность блок DC-DC повышателя. Так провод-электрод лежавший на кафельном полу оставил на нем след за каких-то 5 секунд. Видимо температура там неслабая.
Я к осени надеюсь успею попробовать технологию обеспечения части маломощных электроприборов электроэнергией по следующему принципу. У тех блоков которые у меня сейчас в разработке ток холостого хода уже около 50-80 ма - 12В при мощности около 150 ватт. КПД около 90 процентов. На выходе постоянка. Медиауголку с телевизором, DVD, спутниковым рессивером 100 ватт постоянки по за глаза. Себестоимость блока ок 200-300 руб. На компьютер - второй блок. На второй телевизор третий. А теперь - для чего такие сложности. У меня протянута дублирующая 12 в сеть, но тянуть по ней 100 ваттные токи невозможно - там всего 2,5 квадратов жилы. Большой нагрев и падение напряжения. Каждый блок будет комплектоваться маломощной батареей амер в 7- 50. Она будет страховать работу преобразователя. И подзаряжаться во время простоя. Здесь сопротивление проводов даже на руку - ограничат зарядный ток. В общем в голове схема такая а как она себя поведет - посмотрим. Сразу скажу что полностью перейти на автономку в данный момент (поставив централизованный блок инверторов и задействовав штатную проводку 220В) нет возможности да и желания. Тянуть параллельную проводку 220 от централлизованного инвертора - уж тем боле смысла не вижу. А так - малыми средствами на уже готовом решении можно весьма бюджетно сыграть. При этом сокращается потребление из госсети, осуществляется 100% резерв на всякий пожарный, система хорошо укладывается в квартире Hindi и его панелями на лоджии.
PS Блоки весьма компактные. Их штук 20 можно параллельно в компьютерный корпус напихать. И плату синуса EG8010 туда же. И блок конденсаторов для уверенного пуска любой асинхронной нагрузки. А потребление всего этого хозяйства 200-500 ма/12В на ХХ в планах (тьфу тьфу чтоб не сглазить).

 

С сайта МАПа:
Отличия модели МАП SIN PRO от МАП SIN - S
МАП SIN Pro имеет немного больший запас времени работы на максимальной мощности (30 мин против 10 мин у МАП SIN S).
МАП SIN Pro имеет меньший ток ХХ (400 мA, против 700 мA МАП SIN S).

т. е. при средних 53в на акб (нормальный режим) потери 38вт и 22Вт официально, я думаю, реально побольше. Это 0.91 и 0.53 кВт*час в сутки. И почти все приходится на разряд акб, т. е. уже со всеми потерями и циклированием акб. У меня расчет на всех потребителей в декабре в доме 2-3 кВт*часа в сутки. Т. е. половина-треть всей собранной энергии декабря пойдет на "погудеть".
Я размышляю еще как запасти 1-2 кВт*часа в чем-нибудь отдельно и потпитывать АКБ, т. е. в отдельном месте более жестко циклировать, чтобы не дергать большую свинцовую акб по мелочам. Может и лифер 24в с dc-dc преобразователем на 55в.
Массив СБ купил 7.5кВт (28 панелей 230Вт), если минимизировать "гудение", то без генератора можно будет обойтись даже в декабре.

У меня на работе стоят шкафы с акб в нитках по 32шт (AGM 100a 12в), многими годами и вообще без проблем. Их много. Изначальная разбалансировка нивелируется со временем, а не увеличивается.

 

да, лифер идеально подойдёт для такой функции!
Ещё вариант взять грубой силой- вариант Андрея А. А.- тут написано:
http://www.forumhouse.ru/entries/560/ (фух, еле нашёл...)

Смысловое слово "стоят"? При отсутствии балансиров любые акки при частом использовании (циклировании) разбегаются...

 

Мax94, теоретический лифер - да, но практический... все как всегда. Токи заряда малы, цикличность тоже. Нужно за час впитать 2кВт*часа энергии, а потом нитку в 300а*ч зарядить при 55в на последние 10%. Пока деньги дешевле в большую емкость сб/акб морозить.
Эх, маховик вакуумированный на магнитном подвесе бы добыть за недорого...

Если так бояться разбалансировки, то можно сделать простого балансира (не допускать напряжение больше 14в на одной акб). Схемка простая, а при каждом солнечном дне нитка сама балансируется.

 

2кВт*ч при DOD 60%- это красивые ~1000А*ч лифера. При схеме порядка 20s50А*ч это можно влить и через контроллер СП или DC/DC CV.
Вваливать цену такой батарейки в свинец можно, но если только по схеме с двумя банками- 1 отдыхает, 2-й трудится, в том числе дозаряжает до 100% первый.
Вливать эти деньги в СП есть смысл только при балансе с ёмкостью акков- чтобы они могли съесть бОльшую часть сгенерённого панелями. Но всё равно останется осадок от недозаряженности свинца.

 

Мне почему-то кажется, что проблема недозаряда акб имеет место только у систем без СБ (АКБ+гена). В солнечный день энергии очень много, хватит чтоб все что угодно зарядить. А два солнечных дня подряд тоже не редкость. Каждые день-два все АКБ заряжаются на 100%, если мощность СБ достаточная и расположены СБ не только на юг.

 

оптимизъм...
А Вы пошагово напишите/нарисуйте суточную схему использования автономки БЕЗ вечернего/ночного включения гены...
Получится, что недозаряд как раз и есть. Всегда и до утра. Вот в этот период и должно быть- или подзарядка от лифера, либо отдыхающего блока от работающего...
График в п. 8.1 инструкции http://realsolar.ru/wp-content/uploads/2012/04/prostar_rus.pdf
Часто стадия float отсутствует- солнце уже село...

 

Мax94, в не самый пасмурный день мая с 9 до 21 часов заряжаются акб (генерация СБ значительно превышает потребление), т. е. 12 часов заряда. За вечер-ночь разряд 2-5% при 48в*300ач.
В декабре за пару солнечных дней генерация превышает потребление на 2-х кратный полный заряд АКБ. Я почему-то думаю, что акб будут жить вполне комфортно. Хотя, поживем увидим... может и включу автозапуск гены при потреблении более 500Вт, или разряде акб на 20%. Или розетка заработает.

 

счастливый... или очень экономный.

десятки (сотни и т. п.) владельцев свинцовой автономии вынуждены, матерясь, менять акки ГОРАЗДО чаще, чем обещано теорией...