Kako pretvoriti kuću u električno gotovo neovisnu o javnoj mreži (3)
U prethodna dva nastavka opisana je ideja jednog kućnog sustava opskrbe električnom energijom koji omogućava ostvarenje električno gotovo neovisne kuće. U ovom nastavku nastavit će se s opisom izvedbe, to jest nakon već opisanog istosmjernog razvoda opisat će se izmjenični razvod i informacijski spoj komponenata.
Foto: Schrack Technik
Za one čitatelje koji se tek sada uključuju potrebno je ipak ponoviti ideju električno gotovo neovisne kuće, to jest zašto je uopće osmišljena mobilna maketa električno gotovo neovisne kuće, slika 1.
Foto: Schrack Technik
Sustav je mobilan zato što ima „kotače“ pa se zaista može pogurati iz sobe u sobu, iz učionice u učionicu, iz objekta u objekt, od utičnice do utičnice. Prvenstveno zato da se može pokazati kako je jednostavan i kako djeluje. Ali ideja mobilnosti je dublja, sve komponente sustava koriste se u mobilnim kamp kućicama i naravno brodicama. Ideja električne neovisnosti je isto jednostavna; dok ima energije sunca bilo trenutačno, bilo spremljene u bateriji može se ograničiti snaga koju će kuća-maketa preuzimati iz mreže i tako izravno djelovati na smanjenje mjesečnog računa za energiju, ali i osigurati električno napajanje kuće za vrijeme mogućih ispada javne mreže sve dok ima energije u bateriji. Ispad mreže je doskora bio nezamisliv…
Opis djelovanja električno gotovo neovisne kuće
Sustav sadrži regulator snage pri preuzimanju energije iz mreže, slika 1. Sustav može ograničiti snagu kojom kuća opterećuje mrežu i preusmjeriti opskrbu na alternativni izvor energije. Snaga koja treba trošilima mora biti na raspolaganju ili iz mreže ili iz tog nekog drugog izvora, u ovom slučaju Sunca i baterija. Snaga je karakteristika trošila, primjerice grijač može imati snagu 100, 500 ili 1000 W. Trošilo priključeno na izvor energije iz izvora preuzme energiju koja se računa kao umnožak snage i vremena kroz koje trošilo preuzima energiju. Ovo je pojednostavljen opis, ali dostatan za razumijevanje načela djelovanja makete. Ako kuća ima trošila snage 1000 W, tada će kroz 1 h preuzeti 1000 Wh električne energije. Sunčane elektrane pak proizvode energiju, pa ako snaga elektrane iznosi 1000 W tada će elektrana predati kroz jedan sat 1000 Wh energije trošilima ili u javnu mrežu. I ovo je skroz pojednostavljen opis, no važno je osjetiti razliku između snage i energije. Energija je uvijek snaga koja djeluje kroz neko vrijeme i upravo se ona nalazi na mjesečnim računima. Svi kupujemo i plaćamo energiju koju preuzimamo iz mreže. A oni koji imaju elektranu privređuju kroz predavanje energije, bilo sebi samima pa je tako ne moraju kupovati, bilo u javnu mrežu kad predaju viškove iz proizvodnje. Ako ne proizvodimo energiju, mjesečni račun će biti to veći što imamo više uključenih trošila kroz dulje vrijeme unutar obračunskog perioda, a koja preuzimaju energiju.
Foto: Schrack Technik
Slika 1. (crveno 1) pokazuje stanje kad ima Sunca. FN moduli su optimalno podijeljeni u dva polja, jedno je spojeno na mrežni izmjenjivač i može odmah predavati energiju trošilima ili mreži, a drugo kroz regulator punjenja baterije predaje energiju u bateriju gdje se ona sprema za odgođeno korištenje. Trošila u kući određuju koliko im snage treba u kojem trenutku treba. Ako ograničimo snagu koju kuća smije preuzimati iz mreže na regulatoru snage, tada će se snaga potrebna trošilima nadomještati iz FN modula i mrežnog izmjenjivača. Istovremeno će se puniti baterija.
Slika 1. (crveno 2) pokazuje slučaj kad snaga trošila poraste toliko da FN polje spojeno na mrežni izmjenjivač više ne može osigurati dovoljno snage pa se dio snage mora uzimati i iz baterija. To je dozvoljeno stanje, ali zapravo nepoželjno jer se u bateriju želi spremiti energiju za kasnije, tj. kad Sunce zađe. U ovom stanju kuća će povlačiti iz mreže i dalje na regulatoru snage ograničenu snagu. Ako je ovo stanje kratkotrajno, gotovo se neće niti osjetiti manjak energije spremljene u bateriji. Nepovoljno bi bilo da se zbog pojačane potrošnje i iz baterije, baterija ne može napuniti sa svojeg FN polja kroz sunčan dan. To će se ipak redovito događati za oblačnog dana.
Slika 1. (crveno 3) pokazuje što se događa kad Sunca više nema, ali u bateriji postoji spremljena energija. Kuća i dalje ima djelotvorno ograničenje snage preuzete iz mreže, a potrebna snaga za trošila se ostvaruje kroz bateriju. U trenutku kad se baterija isprazni do dozvoljene razine, slika 1. (crveno 4) sustav više ne može ostvariti ograničenje snage iz mreže jer nema alternativnog izvora. Tada mreža osigurava snagu za sva trošila.
Što ako proizvodnja energije iz mrežnog izmjenjivača ima trenutačno veću snagu od trošila u kući, a baterije su već napunjene, slika 2. (crveno 1)? Tada je višak energije moguće predavati u mrežu. Moguće je sustav podesiti i tako da se ne dozvoli povrat u mrežu. U tom slučaju pri višku raspoložive energije iz FN modula se namjerno ograničava proizvodnja energije. To je šteta jer se tada instalacija ne koristi u punom kapacitetu! Važno je napomenuti, ako nema Sunca, Slika 2. (crveno 2) i istovremeno nema trošila, energija spremljena u bateriji se neće predavati u mrežu! Energija spremljena u baterije, dok je ima u bateriji, se koristi uvijek i isključivo za napajanje trošila.
Foto: Schrack Technik
Izmjenični razvod u maketi
Središnja komponenta u maketi je dvosmjerni pretvarač, slika 3. Njegov izlazni dio spaja se preko RCD sklopke, zaštitnih prekidača i utičnica na trošila. Za maketu je vrlo zahvalno koristiti sušilo za kosu ili neku grijalicu kao trošilo jer ovi uređaji imaju sklopku za stupnjevit izbor snage. Ispred dvosmjernog pretvarača se nalazi kombinirana zaštitna sklopka (RCD sklopka i zaštitni prekidač u jednom kućištu), a koja je mehanički spojena s daljinskim isklopnikom kako bi se preko gljivastog tipkala moglo pokrenuti isključenje dvosmjernog pretvarača s mreže. Ispred kombiniranog zaštitnog prekidača prema mreži je glavna sklopka. Ona mora biti isključena sve dok utikač kojim se spaja na mrežu nije ispravno okrenut u utičnici. To je bitno kako bi se osigurao ispravan spoj ulaza dvosmjernog pretvarača, tj da linijski vodič i nul vodič iz utičnice budu u konačnici spojeni na dvosmjernom pretvaraču baš na linijsku i nul stezaljku. Naravno, utikač se može okrenuti na dva načina pa prije uključenja glavne sklopke se provjerava signalizacija žaruljicama. Ako svijetli zelena žaruljica može se uključiti glavna sklopka. Ako svijetli crvena žaruljica potrebno je okrenuti utikač. Dvosmjerni pretvarač će sam provesti sinkronizaciju svog ulaznog dijela s mrežom i isključiti ulazni dio ako mreže iz bilo kojeg razloga nestane.
Foto: Schrack Technik
Informacijsko spajanje komponenata
Po spajanju istosmjernog i izmjeničnog razvoda u maketi potrebno je i informacijski povezati komponente, slika 4. Uz bateriju su dva priključna kabela za spajanje baterije s VE.Bus. BMS nadzornikom. Ako su ti kabeli prekratki koriste se odgovarajući produžni kabeli. Ovdje se ne preporučuje improvizacija produljenja originalnih kabela na bateriji, jer oni štite najskuplji dio sustava, tj. bateriju. Iz VE.Bus BMS nadzornika upravljačkim signalom Charge disconnect isključuje se punjenje MPPT regulatora u slučaju da je neka ćelija baterije nedozvoljeno visoke razine napona, a upravljačkim signalom Load disconnect isključuje se DC/DC pretvarač ako je neka ćelija nedozvoljeno niske razine napona. VE.Bus BMS upravlja i dvosmjernim pretvaračem Multiplus preko VE.Bus sučelja i može ga zaustaviti pri punjenju ili pražnjenju baterije, ovisno o primjećivanju nedozvoljeno visoke ili nedozvoljeno niske razine napona neke ćelije u bateriji.
Foto: Schrack Technik
„VE.Direct“ spojnim kabelima spaja se Smart shunt i MPPT regulator punjenja s nadzornim računalom Cerbo GX, slika 5. Na Cerbo GX spaja se i pokazivač GX touch 70 sa zaslonom osjetljivim na dodir preko HDMI ulaza i najbližeg USB ulaza. Kabel pokazivača GX touch 70 je opremljen i s HDMI i s USB kabelom. Vanjski WiFi prijamnik spojen je USB kabelom na Cerbo GX. Cerbo GX osim bežičnom komunikacijom opremljen je RJ 45 ethernet ulazom za žični spoj na internet. VE.Bus sučelje ba Cerbo GX spojeno je s VE.Bus sučeljem na Multiplusu. VE.Bus sučelje je uobičajeni RJ 45 prespojni (engl. patch) kabel.
Foto: Schrack Technik
Cerbo GX ima i digitalne i analogne ulaze pa se u maketi koriste dva osjetnika temperature, slika 6. Oni nemaju u maketi neku posebnu funkciju i mogu se spojiti gdje se već želi jer su galvanski odvojeni od spojne stopice. Spojna stopica služi samo za mehaničko učvršćenje za prijenos topline.
Foto: Schrack Technik
Slika 7 prikazuje cjelovitu shemu makete električno gotovo neovisne kuće. Na shemi je objedinjen istosmjerni razvod, opisanu prošlom nastavku i netom opisani izmjenični razvod i informacijski spoj komponenata.
Foto: Schrack Technik
Na slikama 8. do 11. prikazani su pogledi u unutrašnjost makete kao i pogledi izvana uz skinute bočne stranice razdjelnika u koji je smještena oprema. Pri razmještaju oprema nije bio cilj kompaktan smještaj, već pristupačnost zbog razgleda i uočavanja detalja. Na krovu razdjelnika je i ventilatorski blok upravljan termostatom koji će se uključiti ako bi porasla temperatura unutrašnjosti preko dopuštene. U unutrašnjosti razdjelnika je zbog istog razloga montirana i svjetiljka koja se pali pri otvaranju vrata.
Foto: Schrack Technik
Foto: Schrack Technik
Foto: Schrack Technik
Foto: Schrack Technik
Zaključak
U ovom nastavku završen je opis detalja izmjeničnog razvoda električne energije u maketi i informacijsko povezivanje komponenata. Time je maketa u cijelosti opisana, počevši od ideje i načela djelovanja do cjelovite sheme i opisa baš svih komponenata. U narednom nastavku ostaje proučiti podešavanje parametara i puštanje u pogon makete. I ovaj puta smo sve odradili korak po korak uz otkrivanje detalja koji se vide tek kada imate opremu u rukama. Vjerujemo da će vas ovi detaljni opisi potaknuti da ove zime razmislite i o mogućoj obnovi kućne električne instalacije.
Nadamo se da ćete u našem priručniku o otočnim fotonaponskim sustavima pronaći i sva ostala potrebna teoretska znanja iz prethodnih nastavaka serijala, zatražite svoj primjerak gotovo 500 stranica skupljenog iskustva, dakako besplatan ili posjetite web stranicu tvrtke Schrack Technik.
Tekst je nastao u Schrack Technik d.o.o., a moguća pitanja naslovite na [email protected]
Pročitajte i prethodne nastavke iz serijala o pretvaranju kuće u električno gotovo neovisnu o električnoj mreži:
Kako pretvoriti kuću u električno gotovo neovisnu o javnoj mreži (1)
Kako pretvoriti kuću u električno gotovo neovisnu o javnoj mreži (2)
Kako pretvoriti kuću u električno gotovo neovisnu o javnoj mreži (3)
