ohřev TUV fotovoltaikou

[fikejz]

Jj, vývoj nezastavíš. Je otázka, jestli při budování FV vůbec jít cestou střídavého 230V v čisté sinusoidě když ani nabíječe akumulátorů jej nepotřebují.

[Jakub]

Vlastní rozborku spotřebičů nebo měření jsem neprováděl, ale ...

Spotřebiče se spínaným zdrojem (PC, TV, invertorové lednice, WiFi routery, měniče, nabíječe ...) mají sice na vstupu usměrňovač. Ten to ale posílá do filtračních elektrolytů, které mají nějaký ESR, nějakou teplotní odolnost. Sinus je pro ně jednodušší, než hrany obdélníku z MPPT střídače. Tady se budou minimálně více zahřívat. Dál máš na vstupu (u slušných konstrukcí) odrušovací filtr. Kondík paralelně, toroidní tlumivku v sérii, apod. Pro ty bude obdélník výrazně horší, než sinus. Čistě stejnosměrný proud by mohl prolézt, jen ho nemají rády mechanické kontakty, trubičkové pojistky bez písku, a spol.

Připojit cokoliv z toho k obdélníku znamená opatrně ověřit životnost, nebo překopávku o které píše Chobotek. Jinak se dá levný MPPT střídač beze strachu připojit jen k odporové zátěži.

Docela mě zajímá ten důchodcův nabízený měnič, ale možná je to jen obchodní blaf...

[duchodce]

I z mého hlediska i když tomu moc nerozumím,by musely v tom střídači být částečně dvě elektroniky ,což by silně překračovalo hranici levného dotovaného střídače. Nevěděl jsem že by některá elektronika snesla ten hrbatý sinus a z toho asi vychází manažerovo tvrzení. No a pokud někomu odešlo čerpadlo topení tak tím se asi nechlubí - určitě to je někde v návodu k obsluze napsáno že indukční spotřebiče ne,takže smolík. No musím počkat do úterka to by nabídka měla být hotová.

[RoKur]

Mám pocit, že tady mícháte dvě věci.
MPPT a PWM je princip, jakým se nastavuje výkon panelů na poměru napětí k proudu, aby byl co největší. Zatímco jestli z toho leze čistá sínusovka, modifikovaná, nebo obdelník má na starost střídač
Dnes se už převážně používá regulace typu MPPT, protože je schopna z panelů vyždímat více energie, než PWM, která je ale jednodušší a podstatně lacinější.

Pro ohřev vody fotovoltaikou se používají jednoduché a lacinné MPPT regulátory se střídačem s obdelníkovým výstupem v jedné krabici, kde nevadí velký rozptyl výstupního napětí (od 50 - 250 V). Proto jsou určené pouze pro odporovou zátěž, jako je např. topné těleso. Pokud někdo tvrdí že do druhého výstupu z tohoto měniče se dají připojit i jiné elektrické spotřebiče, než odporové, je blbec. Nebo si myslí, že ten komu to nabízí je ještě větší hlupák. Protože tento střídač se dvěma zásuvkami obsahuje stykače, které zapínají prioritně první výstup a jak vypne termostat v boileru, protože je již nabitý, tak to přepne na druhý výstup. Ale pořád tam bude obdelník s velkým kolísáním napětí.
Dále si musíte uvědomit, že výstupní napětí kolísá dle výkonu, který je tak velký, jak moc dopadá slunce na panely. Sice mohu mít výkon panelů 3 kW a těleso bude mít 2 kW, ale pokud bude slunce za mrakem, tak budou vyrábět např. 500W a na výstupu bude tedy napětí přibližně kolem 60V. To je další důvod, proč nepřipojovat jiné spotřebiče než odporové, protože budou mít problém s kolísáním napětí, které je odvislé od výkonu co ve stejném okamžiku vyrábějí panely a co se odebírá.

[chobotek]

To mě přijde taky trochu pomíchané. PWM je pulsně-šířková modulace, tedy druh diskrétní modulace, která je použita k řízení výkonového prvku měniče. MPPT je maximum power point tracking a je to algoritmus, který hledá na křivce maximum výkonu. Tento algoritmus může klidně řídit PWM výkonový měnič.

[drtikol]

Ahoj, mám FVE cca 10 let a do teď jsem byl přesvědčený, že MPPT je regulátor a né střídač jak tady pořád píše Jakub, mám 4 regulátory MPPT a 4 měniče - střídače a ani jeden není MPPT, zřejmě se mám ještě co učit .

[Jakub]

Já jsem měl na mysli:
1) Levný střídač s H můstkem na výstupu, ze kterého leze střídavý obdélník do bojleru a jediná jeho "inteligence" se stará o MPPT panelů, které má na vstupu. Je to Offgrid, tj ostrov. Výsledkem je proměnná střída výstupu, resp. efektivní hodnota napětí. Ten jsem si dovolil nazvat "Levným MPPT střídačem", protože nic jiného neumí. Jestli to někoho pohoršilo, navrhněte jiný název.
Jde např. o BEL Budínský, atd. Ten umí navíc omezit ef. hodnotu napětí výstupu (proti přepálení spirály), eventuelně zapnout druhý spotřebič.

2) Měnič z FVE panelů se sinusovým výstupem. Ten má samozřejmě taky MPPT panelů. Ale má na výstupu sinus 230 V, tedy v ostrovním režimu se u něj až tak často maximální výtěžek výkonu panelů neuplatní. Není to možné, pokud má držet pevných 230 V výstupu, přizpůsobuje se zátěži a ne panelům, v tom je zásadní rozdíl. Pokud by panely nestačily a hrozilo podpětí výstupu, vypne výstup úplně. Pokud je to bateriový hybrid, může využít baterii oběma směry.
Např.EASun Power SMG II 3,2kW 24V WiFi Offgrid by tomuto popisu měl odpovídat.

Bavím se o tématu dle nadpisu tohoto vlákna, tedy Ohřev TUV fotovoltaikou.
1) i 2) popisují ostrovní řešení, zcela mimo síť, schvalování, revize, výměny elektroměru a spol. Jsou určeny k napájení spotřebičů na jmenovitých 230 V, ne speciálních těles na 24 V a pod.
Jsou zapojeny přímo mezi panely a spotřebič, 2) může nebo musí mít baterii a ten EA Sun pokud má baterii, má fungovat i zcela ostrovně. To umí málokterý...
Řešení bez MPPT se dnes snad nevyskytují, anebo jsem je přehlédl, protože jsou mimo můj zájem (i tohoto vlákna).

[RoKur]

Ahoj chobotku, reagoval jsem na to, že se tady uvádí MPPT střídač což jsou ve skutečnosti dvě zařízení v jedné bedně a popsal jsem to.
Ve fotovoltaice se používají dva typy regulátoru jednodušší PWM regulátor a MPPT regulátor. Ve skutečnosti v obou dvou je pulsní regulátor, který má proměnnou šířku střídy. Rozdíl mezi nimi je ten, že PWM regulátor
spíná vstupní napětí panelů přímo na výstup. Pouze šířkou pulzu se určuje efektivní napětí na výstupu. Proud je tedy stejný jak na vstupu, tak na výstupu regulátoru. Tím, že je rozdílné napětí mezi vstupem a výstupem, tak je i rozdílný výkon.
U MPPT regulátoru již není jenom šířkově proměnný spínač, ale je tam navíc tlumivka, rekuperační kondenzátor a dioda. Tento obvod již přenese ze vstupu skoro stejný výkon na výstup. Pokud regulátor sníží napětí na výstupu, tak na výstupu můžeme odebírat větší proud, než je na vstupu. Začne se chovat podobně jako transformátor.
MPPT algoritmus používá MPPT regulátor, ale může ho používat i PWM regulátor, aby udržoval výkon panelů v optimální křivce.
Na regulátor pro ohřev vody by stačil i PWM regulátor s algoritmem MPPT. A osobně si myslím, že to tak je i ve skutečnosti.

Ahoj Jakube,
Ten EASUN co jsi uvedl je jeden z mnoha zařízení pro ostrovní systém. Je nás tady více, kdo tento systém bez nabíječky používá. Tato zařízení jsou vhodná pro napájení spotřebičů v domácnosti, ale pro ohřev vody se bez dodatečného zařízení již nehodí. Tomu dodatečnému zařízení se říká vytěžování fotovoltaiky do boileru a má na starost to, aby se prioritně nabila baterie a teprve potom se začal nahřívat boiler. Jak panely přestanou dodávat výkon a energie se začne brát z baterky, tak boiler odpoji.
A ještě co pořád opakuji je napětí baterie. Pro výkony nad 1,6 kW by už měla být baterie na 48V, protože pak už k vůli proudům se systém s nižším napětím stává neekonomický a navíc nebezpečný.

[chobotek]

Tak jsem si to přečetl ještě 2x včetně předchozích příspěvků a konečně jsem pochopil, jak jsi to myslel. Takže se omlouvám, za zbytečný text
Jinak se přiznám, že těm popisům u fotovoltaických krabiček vůbec nerozumím. Ta tlumivka, dioda a kondenzátor, co jsi o nich psal se dá zapojit jako buck, boost nebo buck-boost měnič. Obecně to zas nemá s MPPT nic společného, je to obecný princip měniče a ve fotovoltaice se to zrovna řídí k dosažení maxima výkonu (v krabičce je buck-boost měnič s měřením výkonu, kteroužto hodnotu používá regulátor k hledání maxima (občas projede celý rozsah měniče, aby byla jistota, že nesedí v nějakém lokálním maximu)). Zkrátka, když se mě dostane něco takového do ruky, musím to rozebrat, aby bylo jasné, co to dělá.

[RoKur]

Jinak se přiznám, že těm popisům u fotovoltaických krabiček vůbec nerozumím. Ta tlumivka, dioda a kondenzátor, co jsi o nich psal se dá zapojit jako buck, boost nebo buck-boost měnič. Obecně to zas nemá s MPPT nic společného, je to obecný princip měniče

Přesně jak píšeš. Princip klasického pulzního zdroje. Domnívám se že jde pouze o marketingový tah, kdy na začátku byly v PWM regulátorech pouze obyčejné spínače s proměnlivou šířkou periody. A oni to rozšířili o indukci s rekuperací a algoritmus MPPT a nazvali to regulátory MPPT. A už to tak zůstalo. Ten algoritmus dnes využívají všechny měniče.

[RoKur]

Konečně jsem v jednom starém odkazu našel popis regulátoru a tam se píše ,že lze na regulátoru nastavit proud i konečné napětí.Proč by tedy nebylo možné na panely které dávají asi 34 V a 70A připojit baterii pomineme jakou 24V /100Ah když mohu nabíjecí proud omezit ? Já o polovodičové regulaci moc nevím takže tam může být opět "čertík"
Našel jsem tento odkaz.......

MPPT solární regulátory
Složitější, ale taky mnohem dokonalejší je MPPT regulátor. Jedná o spínaný zdroj s několika módy řízený mikrokontrolérem. Spínaný zdroj umí laicky řečeno zařídit aby na jeho výstupu bylo jiné napětí a proud než na vstupu, tedy na panelech (funguje podobně jako transformátor ve střídavých rozvodech, ale pracuje s DC napětím na vstupu a výstupu). Pokud je na panelech vyšší napětí než na baterii postará se regulátor jednak o to, aby napětí na výstupu pro baterii bylo správné, a krom toho (laicky řečeno) umí napětí „navíc“ proměnit na vyšší dodávaný proud. Do baterie tak teče větší proud než z panelů. Mikrokontrolér zajišťuje MPPT Tracking, tedy to, aby panel v každém okamžiku dodával maximální možný výkon (pracoval tam kde je v grafu červená a modrá tečka). A pro tento systém také beze zbytku platí, že systém bude tím efektivnější čím vyšší bude napětí na vstupu. Detaily jsou asi na samostatný článek. Obecně je podstatné, že panely můžou mít úplně jiné napětí než baterie, a že jeho použití je nutné pro efektivní využití solárních panelů. Pro instalace na autech, kde je velmi omezený prostor pro panely, je to logická volba.
Dále....
iOS VictronConnect dostupná v App Store i Google Play. Na mobilu pak můžete sledovat napětí bateríí, panelů, nabíjecí proud a další parametry. Je možné prohlížet historii dodané a odebrané energie, je možné nastavovat parametry nabíjení (nabíjecí proud i napětí), nabíjecí charakteristiku, atd atd. Možnosti jsou dané aktuální verzí software. Pomocí uvedeného sw také můžete provádět aktualizaci firmware regulátoru.

Tak jsem prolezl manuál k tomu regulátoru a nikde není zmínka o tom, že mohu nastavovat výstupní proud pro nabíjení akumulátoru. Pouze mohu nastavovat napětí.
Pravděpodobně se jim do popisu na webové stránce dostala chyba.
Regulátor v autě také nemá proudovou regulaci. Proud do baterky je odvislý od vnitřního odporu baterky a napětí na baterce.
Regulátor pro baterku ve fotovoltaice má oproti regulátoru v autě možnost nastavovat napětí pro jednotlivé fáze a jak dlouho má každá fáze trvat.

[RoKur]

Mám doma spoustu spotřebičů, které začínají usměrňovačem, většinu z nich už jsem měl rozebranou a úvaha byla, zda je neupravit a nepřivést k nim stejnosměrný. Měniče ss/ss totiž naprázdno skoro nežerou, zato střídače nějakých ~100W spotřebují.

Usměrňovací diodě je úplně jedno, jestli propustí půlvlnu sinusovky, nebo obdelník. Problém může mít kondenzátor, který se bude nabíjet u obdelníku větším proudem. Pokud tam přivedeš stejnosměrný, tak než se ten kondenzátor nabije, tak do něj poteče podstatně větší proud, než u půlvlny sinusovky. Nebo Ty přemýšlíš o tom, že by jsi odstranil vstupní usměrňovač a přivedl by jsi na vstup stejnosměrných vyfiltrovaných 220V?
Nějak nechápu pointu.

[chobotek]

On v tom je většinou spínaný zdroj a tomu je jedno, z jakého napětí jede. Bývá to od 90V do 350V. Pointa je zbavit se střídače, protože střídač žere i naprázdno. A třeba varná deska si řekne o 11,2kW, běžně po ní chci víc jak 8kW, to pak ty střídače přestanou vycházet hezky. Akorát má měřící trafo na střídavé straně. Naštěstí je celé měření zvlášť, takže by šlo poměrně snadno nahradit. No, je to taková teoretická úvaha a tady jsme vůbec ve špatném tématu, protože jestli někomu přijde normální měnit energii slunce na energii elektrickou a tu potom mařit v topném odporu, tak nějaká změna ss/st/ss už je bezvýznamná muška.

[Jakub]

Chobotku, ano přijde mi to v tomto kontextu normální, resp. nejvýhodnější.
Vím, že existují třídy ušlechtilosti energie kde teplo je někde nízko zatímco el. energie jedna z nejvyšších. Tohle dělení ale pokulhává, neřeší podstupně elektrické E.
Jednou jde o napěťově měkký zdroj s nestálou dodávkou v čase, neschopen byť krátkodobého přetížení v podobě FVE panelu. tj. a)
Na druhé straně b) máš konstantní napětí a frekvenci sítě s velkým instalovaným výkonem a ještě větším krátkodobým přetížením (jistič B, C, atd.), trvale, kdykoliv, přesně.
Jedna kWh ze zdroje a) se nemůže rovnat jedné kWh ze zdroje b). Co do využitelnosti, ceny, možnosti připojení spotřebičů.

Mě tedy nepřijde zhýralost tu kWh ze zdroje a) poslat do bojleru. Poslat ji tam ze zdroje b) už ano, v tom se asi shodneme. Tedy zhýralost poslat ji přímo na těleso, nemyslím přes kompresor a tuším, kam míříš.

Je třeba brát v úvahu, že FV panely uz zdaleka nejsou většinovou položkou v rozpočtu ohřevu TUV. Já jsem dal za 7 ks 385 Wp rakouské výroby, fungl nové se zárukou 10 tis. Tj 2,7 kWp celkem. K tomu kotvení, kábly, přepěťovka, rozvaděč. Měl bych se ve pohodě vejít do 20 tis. Pouze materiál, práce vlastní.
Pak vezmu naprosto jednoduchý střídač s H můstkem na výstupu a funkcí MPPT a vzniklý obdélník s proměnnou amplitudou i "střídou" pošlu na těleso. Tento střídač má pouze filtrační kondíky na SS vstupu a na konci tranzistory. Žádné tlumivky, trafa, snahy o sinus. Vlastní spotřeba na úrovni mikrokontroléru a displeje, jednotky W. Tato krabička stojí 2 tis ve formě stavebnice "Spájej si sám" nebo cca 4 až 8 tis. hotová.
Šlo by obejít i to střídání výstupu, ale termostat bojleru nezvládne 230 Vss rozpojit, takže tranzistor nebo SSR relé, přes polovodič to musí projít tak jak tak. Už kvůli MPPT.

Z tohoto případu a) napájet kompresor TČ pro bojler znamená zvednout formu FVE energie o několik úrovní výše , takřka na b) Rozpočet ať si každý doplní, ale obávám se, že MPPT reg. se střídačem a čistým sinem na výstupu nebude stačit. Přidej buď baterku nebo tvrdou síť s formou energie b), která to bude doplňovat/dovažovat, jedním nebo oběma směry, jak je libo.
Ale to jsme úplně jinde, kde já být nechci - projekt, revize, schválení distributora, výměna elektroměru, možná i vymístění HDS a elektroměru do debilního sloupku na hranici pozemku. Mě jde o ostrov bez těchhle opičáren.
Bojler ze zdroje a) může topit klidně 200W nebo taky 2,5 kW. Může v tomto rozmezí fungovat i kompresorové TČ pro bojler, pouze z ostrovu a) ? Obávám se, že tady naráží TČ nejvíc. Já je nezatracuji, nehaním. Jen nedisponuji plničkou chladiva a mořem času vyladit si něco z " kovošrotu".

Ke Tvojí varné desce, předpokládám, že indukční. Jakou topologii střídače máš na mysli, že by měl zvládnout plných 8 kW (resp. 11,2 kW) desky? Uvažuješ o ostrovu anebo topologii typu UPS, vše sériově? Je četnost využití var. desky tak velká, že bude návratnost slušná?
U mě dělá nejvíc bojler, lednička, mrazák. Tedy poměrně malé výkony dlouhodobého charakteru, přičemž bojler má slušnou akumulační schopnost vody. Vše může být jednofázové.

[Jakub]

RoKur:
Díky za podrobný popis, takže ty všechny levné krabičky k bojlerům, honosící se názvem MPPT regulátor, jsou ve skutečnosti jen PWM regulátor s funkcí MPPT? Žádný z nich nebude mít tlumivku, rekuperační kondenzátor a diodu.
Mají jen kondenzátor na vstupu a tranzistory na výstupu. Pomocí střídy tranzistoru tak mění efektivní hodnotu napětí, resp. proudu výstupu. Efektivní, ne maximální. Tím "stáhnou" nebo "odlehčí" napětí FV panelu, resp. filtračního elektrolytu.
Schémata dostupná od českých (poloamatérských) značek:
BEL
Siton 210
Je to tedy PWM s funkcí MPPT?

Easun mě nadchl cenou/parametry, aniž bych ho podrobněj znal. Napětí 24 V mi přišlo sympatičtější, kvůli dostupnosti kamioňáckých komponent, nabíječky, konvice, relátka, dvě trakční Pb baterie jsou míň problémů, než čtyři. Na menší výkony typu lednička, nrazák, svíceni, ...

Vytěžování FVE jsem si představoval naopak. Napřed bojler a pak baterka. Ideálně oboje současně v poměru k nahřáté vodě. Např voda má 60 °C, zbývá posledních 10 °C, 30 % výkonu pošle vytěžovač do bojleru 70% do baterky. A naopak. Pro baterku lepší pomalé nabíjení, než nic a po vypnutí bojleru by šla celá FV velkým proudem do baterky. Funguje to i takhle nějak?