Kako pretvoriti kuću u električno gotovo neovisnu (4)

A- A+

20. veljače 2023.

Sam svoj majstor

Sponzorirani Članak

A- A+

U prethodna tri nastavka je opisana izvedba mobilne makete kuće sa spremnikom električne energije priključena na javnu mrežu. Maketa predstavlja električno o javnoj mreži gotovo neovisnu kuću. Već je opisan istosmjerni razvod, izmjenični razvod i informacijski spoj komponenata. U ovom nastavku prikazat će se podešenje parametara komponenata i puštanje makete u rad.

Foto: Schrack Technik

Za one kojima je promaklo potrebno je ponoviti zašto je osmišljena mobilna maketa kuće priključene na javnu mrežu i sa spremnikom energije. Maketa je zamišljena kao učilo za srednje strukovne škole, a mobilna je zato što ima „kotače“ pa se zaista može pogurati i priključiti od utičnice do utičnice, iz učionice u učionicu, iz objekta u objekt. Tako se može učinkovito pokazati i dokazati jednostavnost djelovanja električno gotovo neovisne kuće. Ideja mobilnosti je i nešto šira, sve komponente može se koristiti i u kamp kućicama i naravno u brodicama. Spremnik električne energije omogućuje približenje električnoj neovisnosti kuće o javnoj mreži; 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 kuće za električnu energije. Takva kuća će osigurati i električno napajanje za vrijeme mogućih ispada javne mreže sve dok ima energije u bateriji.

Podešavanje parametara makete

Nakon opisanog ožičenja komponenata potrebno je u svim komponentama provesti osvježavanje tvorničkih programa, ali i podesiti potrebne parametre. Jedna po jedna komponenta podiže se na napon i dohvaća se preko Bluetooth sučelja i programa VictronConnect na pametnom telefonu. Osvježavaju se tvornički programi na bateriji, MPPT regulatoru punjenja, Smart shunt-u, DC/DC pretvaraču Orion i upravljačkom računalu Cerbo GX, slika 1. Dvosmjerni pretvarač Multiplus najjednostavnije je osvježiti izravno preko računala.

Foto: Schrack Technik

Slika 2 prikazuje podešenja Smart shunt-a, DC/DC pretvarača i MPPT regulatora. Na slici 2 se uočava kako se ovdje radi zaista o malom broju parametara koji uglavnom preddefinirani izborom tipa baterije. Program VictronConnect ima takozvani „demo“ način rada gdje se na zaslonu dobivaju slike iz baze kao da je ostvarena komunikacija sa stvarnim uređajem. Ovaj način rada je odlična priprema prije rada na pravom uređaju. Multiplus je jednostavnije parametrirati u uredu iako ga se može parametrirati i na terenu preko VRM portala. Detalji podešenja dvosmjernog pretvarača Multiplus se ne objašnjavanju jer smo to činili već više puta, jedino što je važno napomenuti da se u njega pri konfiguriranju podigne i „programski asistent“ za rad pretvarača u sustavu sa spremnikom energije (EnergyStorageSystem asistent), a što će omogućiti algoritme upravljanja snagom koja se preuzima iz mreže i ispravan rad s LFP baterijama!

Foto: Schrack Technik

Tek nešto složenije je osvježavanje osnovnog tvorničkog programa nadzornog računala Cerbo GX, slika 3. Njega se dohvaća preko pametnog telefona i VictronConnect programa, slika 3, kružić 1. Preko pametnog telefona podešava se spajanje Cerbo GX na neku otvorenu bežičnu mrežu, slika 3 kružić 2. Nakon što se Cerbo GX spoji na bežičnu mrežu i Internet, pristupa se osobnom računu na programskom servisu VictronRemoteManagement (kratica VRM), slika 3 kružić 3 i 4. U VRM- se dodaje instalaciju preko VRM ID VRM identifikatora (VRM ID) koji je jedinstven za svaki Cerbo GX uređaj.

Foto: Schrack Technik

Kad je Cerbo GX vidljiv u VRM-u tada se preko izbornika Remote console može dohvatiti svaki parametar Cerbo GX-a i tako u izborniku Settings/Firmware ažurirati osnovni program, slika 4. Nakon osvježavanja osnovnog programa Cerbo GX pamti i prethodnu verziju osnovnog programa, pa se uvijek može vratiti na prethodnu verziju. Osvježavanje osnovnog programa CERBO GX-a se može obaviti i bez spoja na VRM. Može se zadnja verzija osnovnog programa preuzeti s Victron-ove stranice i spremiti na USB memoriju (stick). Ona se pak utakne u USB utor u Cerbo GX, pronađe se preko GX touch zaslona izbornik Settings/Firmware i pokrene osvježavanje.

Foto: Schrack Technik

Po osvježavanju osnovnog programa Cerbo GX prolazi se sve podizbornike izbornika Settings. No prije toga bitno je uočiti da li su sve komponente sustava koje su spojene informacijskim sabirnicama VE.Direct i VE.Bus pronađene i vidljive na prvom zaslonu Cerbo GX-a, slika 4. Slike 5.,6. i 7. pokazuju detalje izbornika pronađenih uređaja. Ako su prethodno obavljena podešenja tih uređaja preko VictronConnect programskog rješenja, tada na slikama 5.,6. i 7. se nema više što mijenjati. Zasloni pronađenih uređaja uglavnom su tek pokazni i na njima nisu moguće promjene svih parametara tih uređaja.

Foto: Schrack Technik

Slika 8. prikazuje podešenja Cerbo GX uređaja. Zapravo, podešava se svega 13 parametara, od kojih su mnogi intuitivni. Ovi parametri se nakon postavljanja uglavnom neće mijenjati, no parametre u izborniku ESS ćete sigurno željeti mijenjati pa se oni obrađuju posebno.

(1) Izbornik Firmware

Firmware Version: x.xx. Pokazuje se aktualnu verziju Firmware-a.
Online updates:
- Auto update: Disabled. Uređaj neće automatski instalirati novu verziju, može se postaviti na Enabled i tada će se nova verzija instalirati čim se pojavi na internetu. Jednom kada sustav radi i sve je ok, pametno je postaviti ovo na Disabled kako se ne bi ažurirala nova verzija koja može možda stvoriti neočekivana iznenađenja.
- Update feed: Latest release. Ovako podešen sustav gleda samo službene verzije, ne i test verzije Firmware-a
- Install firmware from SD/USB: ova se opcija može koristi za instalaciju Firmware-a s microSD kartice ili USB stika (x.swu datoteka)
- Stored backup firmware: s ovim izborom može se s trenutno aktualne vratiti na prethodno instaliranu verziju Firmware-a.

(2) Izbornik Data @ Time: Intuitivno podešavanje lokalnog vremena

(3 i 4) Izbornik Remote console:

Disable password check: Password nije potreban za Remote Console pristup
Enable password check: Izaberi password za Remote Console pristup
Enable on VRM: Yes. Omogućenje pristupa Cerbo GX-u preko Remote Console funkcije na VRM-u
Remote Console on VRM-status: pokazuje stanje Remote Console funkcije na VRM-u
Enable on LAN: No. Postaviti na Yes ako se želi Remote Console funkcijom pristupiti izravno na Cerbo preko IP adrese s lokalne mreže preko mrežnog preglednika, a bez interneta. Ovo se omogućava samo na poznatim mrežama. Ako se omogući dobro je prije postaviti password.

(5 i 6) Izbornik System Setup:

System name: Automatic. Može se postaviti vlastito ime instalacije.
AC input 1: Izaberite ulaz izmjenične mreže iz generatora, mreže ili obalne mreže; ovo podešenje će postaviti odgovarajući crtež na glavnom zaslonu sustava.
AC input 2: Isti izbori kao gore jer sustav može imati dva izvora izmjenične mreže ako to podržavaju ugrađeni uređaji.
Monitor for grid failure: Disabled. Sustav može nadzirati gubitak ulaza AC mreže i postaviti alarm dok nema mreže, u našoj primjeni to ne želimo.
Battery monitor: Automatic. Izabire se izvor podataka o stanju napunjenosti baterije (State of Charge-SOC). U sustavu je BMV 712 nadzornik baterije i njega sustav s podešenjem Automatic prepoznaje kao najprecizniji mjerni član za SOC. To može biti bitno kada sustav ima više BMV-a, ali i druge uređaje koji mjere SOC.
Has DC system: Yes. Za konkretni sustav koji ima DC trošila i/ili DC izvor. Time se postavlja slika na zaslonu koja predstavlja DC razvod i proračunavaju se DC veličine. Razlike između DC veličina koje mjeri nadzornik baterija BMV, dvosmjerni pretvarač Multiplus i regulator punjenja MPPT pripisuju se DC trošilima ili izvorima (primjerice DC pumpa ili alternator). U prikazu tog dijela sustava na zaslonu pozitivne DC vrijednosti znače trošilo, negativne DC vrijednosti znače izvor.
Marine MFD App Configuration: Not set. Pripremljena veza s multifunkcijskim zaslonom (primjerice SIMRAD) se ne koristi.

Izbornik Display & Language: Intuitivna podešenja zaslona i jezika prikaza.

(7,8,9 i 10) Izbornik VRM online portal

Logging enabled: Enabled. Cerbo GX dozvoljava prikazivanje na VRM-u.
VRM Portal ID: jedinstveni broj koji identificira Cerbo GX i koji se upisuje na VRM portalu pri registraciji instalacije Cerbo GX uređaja.
Log interval: 5 min. Ciklus redovnog prijenosa podataka podesiv od 1 minute do 1 dana, svi alarmi i dojave se prenose odmah po događaju.
Use secure connection (HTTPS): Yes. Enkripcija-zaštita komunikacije Cerbo GX-a i VRM servera.
Last contact: pokazuje vrijeme od zadnjeg prijenosa podataka između Cerbo GX-a i VRM portala.
Connection error: pokazuje grešku komunikacije ako postoji.
VRM two-way communication: Yes. Omogućava se slanje i primanje podataka s VRM-a, obavezno postaviti ako se želi s VRMa mijenjati parametre na Cerbo GX-u.
Reboot device when no contact: Yes. Ako se izgubi kontakt s VRM serverom zbog gubitka Internet veze, Cerbo GX će se restartati i probati uspostaviti vezu.
No contact reset delay: (hh:mm). Period nakon gubitka Internet veze do restarta Cerbo GX uređaja kako bi se pokušala ponovno uspostaviti Internet veza.
Storage location: Internal. Pokazuje da li postoji priključen stik ili kartica kao dodatno memorijsko proširenje za pohranu podataka, internal znači da se koristi samo interna memorija Cerbo GX uređaja.
Free disk space: slobodan memorijski prostor na Cerbo GX uređaju.
MicroSD/USB: ako postoji priključeni USB stik ili kartica ovime se može osigurati sigurno vađenje stika ili kartice iz utora.
Stored records: broj zapisa koji su spremljeni interno i nisu preneseni na VRM portal. Čim se uspostavi komunikacija podaci se ponovno prenose.

(11) Izbornik Wi-Fi: intuitivan izbornik za spajanje na neku postojeću bežičnu mrežu, Cerbo GX ima ugrađeni Wi-Fi modul. Može se koristiti i dodatni vanjski Wi-FI modul većeg dometa.

(12) Izbornik Bluetooth: intuitivan izbornik za omogućenje i postavljanje lozinke Bluetooth sučelja na Cerbo GX uređaju.

(13) Izbornik I/O: intuitivan izbornik za definiranje digitalnih i analognih ulaza i izlaza

Foto: Schrack Technik

Za rad i shvaćanje djelovanja algoritma usmjeravanja energije u sustavu najvažniji je izbornik EnergyStorageSystem (ESS), slika 9. Ovi parametri su podesivi i bitni za optimalan rad sustava.

Izbornik ESS

(0) Grid metering definira mjerni član snage koja se preuzima iz mreže (u ovom slučaju dvosmjerni pretvarača Multi mjeri snagu na svom AC ulazu). Ovaj mjerni član mjeri stvarnu snagu koju kuća povlači iz mreže. Razlika između zadane snage (pod 7) i stvarne snage koja se povlači iz mreže dostavlja se algoritmima kojima je zadatak održavati ovu razliku na iznosu nula.

(1) Multiphase regulation je nebitna postavka ako se radi o jednofaznom sustavu.

(2) Minimum SoC (unless grid fails): 20%. ESS zaustavlja regulaciju snage tj potporu trošilima energijom iz Sunca/baterija ako stanje napunjenosti baterije (State off Charge, SoC) padne ispod ove vrijednosti uz prisutnu javnu mrežu. Tada se sva potrebna snaga za trošila povlači iz mreže. Ako je mreža ispala, tj. sustav je u izmjenjivačkom načinu rada, tada sustav nastavlja prazniti bateriju i dublje od ovog ograničenja sve dok se ne dosegne donja zaštitna razina napona baterije.

(3 i 4) Limit charge power ograničava ulaznu snagu na AC IN stezaljkama dvosmjernog pretvarača koju dvosmjerni pretvarač propušta za punjenje baterija. Najveća vrijednost te snage koja se može postaviti je umnožak struje punjenja baterija dvosmjernog pretvarača i napona baterije. Međutim, grid set point (7) podešenje je jače, tj. grid set point će stvarno ograničiti snagu punjenja baterije iz mreže. Baterija se puni iz mreže zbog zaštite baterije samo ako SoC padne ispod ograničenja (2).

(5 i 6) Limit inverter power ograničava izlaznu snagu na AC OUT stezaljkama dvosmjernog pretvarača koja se stvara pretvorbom iz baterije kroz izmjenjivač i koja se predaje trošilima. Ovo ograničenje vrijedi samo ako je mreža prisutna i dok je baterija raspoloživa. Ako mreža nije prisutna, tj dvosmjerni pretvarač je u izmjenjivačkom radu ili je baterija prazna, tada AC trošila određuju snagu koja se vuče iz baterije. Najveća snaga koja se može predati trošilima ograničena je tada snagom izmjenjivača.

(7) Grid set point određuje zadanu snagu koju sustav uzima iz mreže dok je u načinu regulacije snage koju uzima iz mreže. To ograničenje djeluje sve dok ima energije u bateriji ili viška energije iz MPPTa koji ne treba bateriji. Postavljanje zadane snage na iznos tek nešto veći od 0 W štiti sustav od možda nepoželjnog povrata energije u mrežu za vrijeme prijelaznih stanja regulacije. Ako nema energije u bateriji tada sustav uzima svu potrebnu energiju za trošila iz mreže i grid set point ne djeluje.

Izbornik Grid feed in (povrat energije u mrežu):

(8) DC coupled PC- feed in excess: on; dozvoljava se povrat viška energije iz MPPT-a u mrežu.

(9) Limit system feed in: on aktivirano je ograničenje snage povrata viška energije u mrežu.

(10) Najveća snaga povrata u mrežu, u ovom primjeru 1 kW. Ako ima sunca i MPPT proizvodi višak energije koja ne treba trošilima i koja ne stane u bateriju jer je ista primjerice puna, tada se smanjuje proizvodnja energije u MPPT-u do razine da povratna snaga ne prijeđe postavljenu snagu pod 10!

Foto: Schrack Technik

Redoslijed uključenja i isključenja makete

Kako je maketa mobilna za očekivati je da će se često uključivati i isključivati. Redoslijed uključivanja je prikazan na slici 10. (isključivanje ide obrnutim redoslijedom): 1-uključiti baterijsku sklopku, 2-uključiti rad BMS sustava, 3, 4, 5 – uključiti FN module, ulaz MPPT regulatora, izlaz DC/DC pretvarača, 6-spojiti AC priključak u šuko utičnicu, 7- provjeriti stanje signalnih lampica, ako svijetli crvena okrenuti šuko utikač u utičnici, 8- uključiti sklopku koja spaja javnu mrežu sa sustavom samo ako svijetli zelena lampica, 9,10,11 – uključiti zaštitnu sklopnu opremu na ulazu dvosmjernog pretvarača, 12,13- uključiti zaštitnu sklopnu opremu na izlazu dvosmjernog pretvarača prema trošilima.

Foto: Schrack Technik

Pokusi po uključenju sustava

Uz uključenu maketu provodi se niz pokusa i provjera funkcionalnosti kako bi se osjetilo djelovanje parametara usmjeravanja energije postavljenih u izborniku ESS, slika 9. Naravno da je sve te parametre moguće mijenjati u radu.

a) Bez spoja na AC mrežu spojiti AC trošilo i varirati snagu (primjerice sušilo za kosu).

b) Spojiti AC mrežu i uključiti trošilo, provjeriti da se iz mreže povlači samo grid set pointom (7) zadana snaga.

c) Smanjiti „Grid set point” na 50 W i provjeriti da uz AC trošilo maketa uzima ne više od podešenja, a da se ostatak snage uzima iz baterije i izravno iz MPPTa, sve kroz dvosmjerni pretvarač.

d) Uključiti ili isključiti FN module ili izvor koji simulira FN module, promatrati smjer energije uz AC trošilo i bez AC trošila.

e) Spojiti DC trošilo, koristiti bilo koje 12 V trošilo, promatrati smjer energije kroz sustav.

f) „Igrati“ se s FN izvorom, AC i DC trošilima uz razna podešenja ESS izbornika, uočavati smjerove energije s i bez AC mreže.

g) Napraviti snimke zaslona sustava na VRM-u, gledati varijable u realnom vremenu, slika 11.

Foto: Schrack Technik

Zaključak

Ovime je zaokružen opis makete počevši od ideje i načela djelovanja do cjelovite sheme i opisa svih komponenata i podešenja. I ovaj puta smo sve odradili korak po korak uz otkrivanje detalja koji se vide tek ako imate opremu u rukama. Svi koji ste pratili ovaj kratki serijal vjerojatno ste shvatili koliko je ova maketa aktualna, ona je moderno učilo za srednje škole, ali je istovremeno savršeno rješenje za vašu kuću!

Oprema u ovoj maketi sadrži uređaje koji su opasni po život ako se njima nestručno ili neoprezno rukuje. Ako opremu u razdjelnik spajate sami, prije puštanja u pogon provedite ispitivanje razdjelnika s opremom prema HRN 61439 normi. Ako vam se ovaj dio čini prekompliciran, povjerite posao ožičenja i ispitivanja prije upotrebe ovlaštenim stručnjacima.

Zatražite upravo svoj besplatan primjerak gotovo 500 stranica skupljenog iskustva ili jednostavno posjetite web stranicu Schrack Technik Training Center.

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)