Smart inverter UPS / off-grid 700 - 6200 W

[msillano]

Ho da poco terminato questo progetto e sto procurandomi i materiali. Ma prima di fare c***te vorrei qualche autorevole parere E' il mio primo impianto fotovoltaico!

Obiettivi

Migliore aderenza alle norme:
• Funzionamento UPS: con passaggio automatico al generatore locale solo in caso di assenza di rete.
• Funzionamento off-grid (ad isola) totalmente scollegato dalla rete di distribuzione.
• In nessun caso in assenza di rete deve essere immessa tensione nella rete.

Funzionamento smart con i pricipali comandi e dati inviati via WiFi usando componenti Tuya compatibili. Questo, insieme ai comandi remoti dell’inverter, permette di realizzare avanzate strategie di controllo e di gestione integrate IOT (per esempio usando la APP smartLife oppure un ambiente di sviluppo IOT come TuyaDaemon).

Prestazioni WiFi (in smartLife) (oltre alle opzioni remote dell’inverter e del BMS)

• interruttore di rete, anche temporizzato

• modalità di funzionamento ATS: UPS oppure off-grid, anche temporizzato

• controllo del bypass rete → carico con il distacco completo dell’inverter

• misura (bidirezionale) dell’energia scambiata con la rete (in bolletta)

• misura dell’energia consumata dai carichi

• definizione delle protezioni:
  • per l’inverter: overvoltage, undervoltage, overload
  • per la rete domestica: overvoltage, undervoltage, overload, leakage (salvavita, 10-100 mA)

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hybrid01.png (215.98 KiB) Visto 46089 volte

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Circuito: completo nelle parti essenziali di sicurezza, ha la peculiarità di poter invertire la priorità dell'ATS, anche da remoto, ottenendo il funziaonamento UPS (prorià rete) oppure ad isola (priorità inverter).

Inverter: penso che il circuito funzioni con la maggioranza degli inverter ibridi. L'inverter scelto è un Anern da 6200 W

Pannelli solari: Preferisco i pannelli solari semirigidi (vedi post). Ma sono certamente possibili altre soluzioni.

Batterie: ogni 2000 Wp, una batteria 48V, 100 Ah economica (4 x AGM 12V 100Ah, € 700), oppure le più performanti batterie al Litio (penso che monterò una batteria al Litio 48V, 100 Ah, € 1250, valida fino a 3000 Wp).

Costo preventivato: A partire da 2000 Wp meno di 2000 €/kWp

Questo è solo un sintetico riassunto del progetto: nell'articolo completo ho cercato di riunire tutte le informazioni che mi sono state utili per sviluppare questo progetto fotovoltaico, con vari altri progetti ed esempi. Si trova on-line: fotovoltaico-part-B-v4-it.
La prima parte, fotovoltaico-part-A-v2-it tratta di impianti plug&play (max. 300 Wp),

(nota: per alcuni limiti di github, si consiglia di scaricare il pdf e di leggerlo in locale, altimenti i link non funzionano)

Mi considero soddisfatto se qualcuno vi troverà interessanti idee per migliorare il proprio impianto fotovoltaico, oppure se acquisirà le competenze utili per valutare razionalmente le offerte delle varie ditte.

Ovviamente ogni critica è ben accetta: invio questo post proprio per sollecitarle. Grazie.

[Ferrobattuto]

Ottimo progetto, che immagino sarai perfettamente in grado di portare a buon fine, mi chiedo però a cosa serve la misura dell'energia scambiata se il progetto è per un impianto ad isola.
Personalmente credo che 100Ah a 48V nominali ogni 2000Wp installati siano un po' pochi, io propenderei per il doppio almeno, anche se molto dipende dai picchi di consumo e dall'uso del generatore. Comunque scarterei, sempre per mia mentalità ed esperienza, le AGM: alla lunga (non molto) tendono ad asciugarsi e scendere di capacità. Sicuramente migliori per uso ciclico fotovoltaico le piombo-acido (purché non del tipo da avviamento auto). Le GEL neanche da prendere in considerazione. Delle litio non ho esperienza, ma immagino che siano una buona scelta "moderna", attenzione però che alcuni tipi di batterie al litio necessitano di poter far "dialogare" il loro BMS interno con un inverter dedicato. Esperienza di un mio amico che ha dovuto acquistare un secondo inverter apposito (stessa marca della batteria) e rivendere l'altro.
Altra scelta potrebbero essere delle batterie Nichel-Ferro, molto robuste e sicuramente durevolissime, ma costi e reperibilità sono problematici.

[giuseppe.rocco]

Mi associo quando tetto da Ferrobattuto o avuto esperienza un po negativa nel 2013 comprati nuovi 12 batt12v AGM FIAM, 300a 48v dopo circa 4 anni andati, o preso altro banco da 400a FIAM n 24 da 4v x 200A agm USATI,( positivi o negativi sono sempre esperienze),adesso da maggio 2022 o preso
n16 lifepo4 303A litio e tutto un altro mondo x resa x funzionamento.

[Alain]

Documento molto interessante (intendo quello integrale pubblicato su Github), senza la pretesa di essere esaustivo ma con dettagliata disamina di alcune opzioni più comunemente adottate e ottimi spunti utili a chiunque voglia approcciarsi al fotovoltaico.

[msillano]

Ciao Ferrobattuto e Rocco,
occorre che vi informi di alcune condizioni mie specifiche, che forse hanno condizionato delle scelte:
- Il contratto ENEL l'ho portato a 6KW da poco, per via di tre nuovi condizionatori.

- Ho anche un plug&play (vedi post precedente), regolarmete iscritto in Gaudì, e quindi il contatore ENEL è bidirezionale: ecco uno dei motivi del meter bidirezionale.
- Un altro motivo è il seguente: Ferrobattuto scrive "'perchè energia scambiata se il progetto è per un impianto ad isola?" In realtà non è proprio così:
- L'inverter Anern può funzionare anche ''on-grid", e se il relay '230IN' è chiuso immette potenza in rete.
- un meter 'bidirezionale' permette di creare regole di sicurezza tipo; "se la potenza immessa supera 100 W, apri relay 230IN".

- L'inverter è da 6,2 kW in funzione dei carichi (induttivi), ma i consumi medi sono standard per 2 persone (vedi i valori riportati nel testo, senza clima: circa 220 kWh/mese, cioè 2600 kWh/anno).
- Ho dei limiti di spazio, difficilmente supererò i 2 kWp di pannelli, almeno per alcuni anni.

Certamente le batterie sono il punto più critico di ogni progetto, sia per la vastità di scelta che come impegno economico. Cercherò di stare lontano dalle AGM (grazie Ferrobattuto).

Il mio ragionamento al proposito è il segunte:
- Visto che le dimensioni minime (48V, 100A) sono imposte dall'inverter scelto, installo inizialmente una delle soluzioni più economiche, al piombo o al litio, anche in funzione dei Wp installati.
- In un secondo tempo (dopo un anno o due) valuterò se è opportuno espandere le batterie o addirittura aspettare che si esauriscano per sostituirle.
- I questo modo minimizzo la spesa iniziale e rimando la decisione a dopo un periodo di rodaggio dell'impianto, per me necessario per acquisire un po' di dati e di esperienza, e così riduco i rischi di errori nel progetto.

Grazie ancora dei contributi.

[msillano]

Grazie Alain,
hai colto lo spirito con cui l'ho scritto: condividere la mia esperienza nel progettare il mio primo impianto fotovoltaico off-grid.

[Alain]

I miei complimenti anche per alcune "chicche" che il documento contiene, come il pilotaggio remoto dell'ATS.
Poi mi ha incuriosito molto la parte relativa al IoT dove rimandi anche alla spiegazione del perchè hai scelto Tuya, che evidentemente conosci molto bene e che per molti aspetti condivido.
In pratica il cardine del tuo progetto domotico è l'integrazione tra NodeRed e Tuya.
Vorrei chiederti: questa tua scelta è semplicemente frutto della tua personale dimestichezza con queste piattaforme (in particolare col cloud Tuya) o arriva dopo una selezione passata anche attraverso la valutazione di altri HUB domotici tipo Home Assistant o OpenHAB?

[msillano]

Ciao Alain, vedo che stai andando a fondo, l'argomento ti interessa. Bene.
In effetti questo passaggio logico è omesso in "Perchè tuyaDAEMON?"

Ovviamente provai a suo tempo sia HA che OpenHAB. All'epoca non disponevano di integrazione Tuya, ma comunque la differenza è di 'impostazione'.

Queste APP' cercano di sostituirsi al cloud Tuya, ovvero di interagire con i dispositivi usando il meccanismo della 'delegazione' (ciè come fa Google Assistant). Questi approcci presentano molti limiti: sono utilizzabili solo con alcuni device Tuya, la 'delegazione' esporta solo un limitato subset di valori, utilizzano clouds proprietari.

TuyaDAEMON invece usa la via di minimo sforzo: se un cloud è necessario (e lo è, per avere accesso remoto), usiamo solo il migliore! Usiamone comunque uno solo per ridurre i rischi di sicurezza (accessi indesiderati). Dove è necessario usiamo il cloud Tuya e le sue risorse (automazioni) come livello 1 e costruiamo sopra. Aumenta la resilienza (parola di moda) del sistema. Per questa via si ottiene la massima accessibilità ai dati di tutti i device Tuya.

Obiezione: Usando il cloud Tuya alcuni dati sono accessibili al governo cinese.
Certo. Non sono il governo degli Stati Uniti, e comunque le informazioni sui miei consumi non interessano nessuno, se non come Big Data: ed in questo caso ci siano o no i miei dati, non cambia nulla.
Di Tuya si fidano 8000+ clienti tra cui: Philips, Siemens, Lidt... Perchè non io?

In altri termini. HA e OpenHAB sono ottimi per integrare device eterogenee sotto una unica interfaccia, ma tuyaDAEMON è più adatta per lo sviluppo di applicazioni IOT custom: offre approccio gerarchico OOP, e servizi comuni per MQTT, REST, e storage su DB, Interfaccia via Dashboiard nodered o MQTT o HTML.

[msillano]

Per concludere:
l'uso di TuyaDEAMON permette di definire un nuovo device fittizio (e,g, myFV), che include (e nasconde) tutti i dispositivi 'smart' presenti nel progetto (due meter, 2 relay + inverter + BMS).
Di myFV posso decidere liberamente gli input ed output visibili, che possono essere sia quelli 'nativi' dei dispositivi fisici, sia elaborati a partire da essi.
Posso anche definire nuovi stati (e.g. 'economizza' ) etc... Posso dotare myFV di una propria interfaccia grafica.

I dispositivi base (meter, relay) restano accessibili per debug e manutenzione, ma in realtà quello che conta è myFV: a questo punto myFT è un device a tutti gli effetti, incluso in un sistema IOT (posso comandarlo da remoto, ho il log dei dati che mi interessano etc...).
In altre parole, una versione OOP e IOT delle classiche applicazioni di controllo di un impianto fotovoltaico.
Se ti interessa approfondire, un esempio di device derivata lo trovi qui: derived device 'watering sys': case study.

Il passo successivo sono le strategie di ottimizzazione globali, che terranno conto, tra l'altro, dei dispositivi accesi in casa, della temperatura dello scaldabagno, delle previsioni meteo etc...

Questa è, in prospettiva, la mia visione d'insieme, resa possibile da TuyaDAEMON.

[Alain]

Grazie della esauriente risposta.
In effetti la mia curiosità era "faziosa" perchè io invece ho optato per Home Assistant proprio per svincolarmi dai cloud.
Poi siccome questa scelta è stata successiva all'acquisto dei miei primi dispositivi smart, pur di continuare ad utilizzarli (cestinare roba che funziona bene per me è quasi un delitto), accetto il compromesso di passare anche attraverso i loro cloud ma, se devo acquistare qualcosa di nuovo, lo voglio zigbee o "tasmotizzabile" o comunque svincolabile in qualche modo dal cloud (anche Tuya, non so se in maniera più limitata, può funzionare in locale).

Poi per accedere alla mia rete da remoto mi affido semplicemente ad una VPN, che era già stata gentilmente messa a disposizione dal mio amministratore di rete (mio fratello che, almeno in networking, è un pochino più smart di quanto sia io ) per altri scopi ancor prima che mi venisse comoda per controllare la domotica.

In ogni caso trovo i tuoi scritti veramente utili e interessanti e mi riprometto di leggermeli tutti con calma appena posso

[msillano]

[omissis]... lo voglio zigbee o "tasmotizzabile" o comunque svincolabile in qualche modo dal cloud (anche Tuya, non so se in maniera più limitata, può funzionare in locale) ... [omissis].

Ci sono pro e contro, non usando Tuya-cloud:

• perdi alcune funzioni dei dispositivi (eg. certe temporizzazioni o serie storiche sono affidate al cloud).

• Non tutti i dispositivi possono essere accessibili senza usare il cloud, restano fuori tutti i dispositivi a batteria, che, per risparmiare energia, non sono connessi in permanenza. Tra gli altri:
  • sensori di temperatura, pressione etc..
  • sensori di porte/finestre aperte etc..
  • allarmi per fumo, fughe di gas etc...

• più grave, perdi la possibilità di usare le automazioni' Tuya, che richiedono solo un router per funzionare
  (esempio: l'accensione delle luci esterne, basata sull'albe e il tramonto, la lascio fare a Tuya, la fà così bene!).

nota: TuyaDEAMON permette l'acesso a tutti i dispositivi Tuya compatibili, inclusi quelli a batteria e a tutti i dispositivi MQTT con un po' di codice ad hoc (e,g, sonoff).

Poi è questione di gusti Ciao.

[Alain]

Mi hai incuriosito e volevo dare un assaggio a TuyaDEAMON; purtroppo mi è parso leggermente più complicato di quello a cui io sono abituato e, avendo un solo raspberry pi (3B+) a disposizione già impegnato (e probabilmente saturo) per la mia gestione domotica, temendo che potesse accadere qualche intoppo cui il mio ormai azzerato tempo libero e la competenza assai lacunosa avrebbero impedito di porvi prontamente rimedio lasciandomi sguarnito di tutte queste quisquiglie alle quali sono irrimediabilmente assuefatto, al momento desistito; ma di certo ci riproverò quanto prima.

[msillano]

Sono MOLTO interessato a feedback su Raspberry.

In generale, avendo node-red installato e funzionante (meglio con autostart) puoi lavorare sempre sul PC di sviluppo, via rete: E' il modo che sto usando ora, con due IOT server su Android top-box (che preferisco a Raspberry, vedi https://github.com/msillano/tuyaDAEMON/ ... oid-server).

nota: il trucco per installare due (o più) applicazioni in node-red, nello stesso tempo e completamente indipendenti è qui
https://github.com/msillano/tuyaDAEMON/ ... ame-server : basta specificare porta e path lanciando node-red.

Tra qualche giorno dovrei pubblicare la versione 2.2.2, di TuyaDAEMON a moduli separati.
Si potrà quindi iniziare con solo il modulo CORE (e non tutto l'ambaradam, un po' massiccio al primo impatto).
Aggiungendo poi solo i moduli necessari...

Un altro punto interessante (per me) è l'uso di device tasmotizzate con TuyaDAEMON.
Non ne ho di disponibili: con Sonoff ho sempre usato 'esp_MQTT' di Martin-ger, che è stato sviluppato prima di Tasmota ed ha un linguaggio interno di script con cui mi trovo molto bene.

In linea di massima per i device Tasmota dovrebbe bastare un cambio di formato in input ed output:
dovrebbe essere molto simile al flow 'driver-PDMtimer.2.2.0.json' https://github.com/msillano/tuyaDAEMON/ ... 20PDMtimer (un subflow node-red) che è un sostituto diretto di "tuya-smart-device" node, ma usa un proprio broker MQTT per comunicare con il device (nel mio caso uno speciale timer Sonoff + 'esp_MQTT' ).

Fammi sapere, grazie.

[Alain]

...
Fammi sapere, grazie.

Caro Marco, non mancherò certo di aggiornarti ma dovrai pazientare almeno qualche settimana ancora, ora sto incasinatissimo.
Intanto ti anticipo (in caso non si fosse ancora capito ) che io sto a un livello assai più basso di quello che traspare dai tuoi scritti; fino a un paio di anni fa non avevo mai digitato un comando Linux ed ora a malapena riesco ad abbozzare un minimo di debugging quando le cose vanno storte (e questo accade continuamente e sta accadendo anche in queste ore )
La tua repository Github è sorprendente, una vera miniera di informazioni e tutte esattamente in tema con quelli che sono i miei interessi!
Ho bisogno di tempo per comprendere ed assimilare gli aspetti più tecnici.
Ora devo scappare, a presto.

[msillano]

@Alain, ecco, ci è voluto più tempo del previsto, ma TuyaDAEMON v.2.2.2 è sicuramente più user-friendly della precedente versione. Soprattutto ho spinto sulla modularizzazione e sulle istruzioni di installazione.
L'uso dei 'gruppi' rende più pulito il flow, e permette di abilitare/disabilitare molti nodi (esempio: nodi di test) in una sola azione: comodo.
Un utente può partire con un solo flow (CORE), provarlo, e poi aggiungere SYSTEM e gli altri moduli a seconda delle esegienze.
Inoltre questa nuova organizzazione mi facilita il lavoro: è più semplice aggiornare i singoli moduli separatamente.
Comunque non si finisce mai: sto già pensando alla 2.2.3

Se vorrai cimentarti, sono a disposizione per ogni dubbio: non ti fare scrupoli, ogni feedback è per me molto utile.

Sto cominciando ad implementare alcune app di secondo livello, 'sopra' TuyaDEAMON, prima o poi dovrò scrivere anche su questo. In particolare: elaborazioni automatiche del DB, interfaccie dinamiche HTML, etc.

Ciao, buon divertimento

[Alain]

Sei sempre molto attivo, complimenti. Io pian piano arriverò.

Per adesso sto tentando di predisporre un muletto linux per fare prove e, prendendo un po' spunto da quanto hai fatto tu, sono riuscito a mettere armbian su un tvbox amlogic che giaceva ormai inutilizzato. Purtroppo, pur avendo disabilitato tutti gli standby, mi si scollega dopo qualche ora e mi è difficile lavorarci se prima non risolvo, ma sto ancora un po' in affanno.

Sto anche pensando di prendere un tvbox nuovo su aliexpress e approfitto per domandarti se c'è qualche aspetto che devo tenere in particolare considerazione prima di procedere.
Io avrei puntato QUESTO nella versione 4/32GB.

[Deleted User 22520]

@Alain
Scusate l'intromissione, ma questo armbian gira in virtuale su android originale, o si sostituisce in toto dal boot (bios o redboot che sia)?

[Alain]

@Gibor Armbian non è un emulatore che gira su android ma una partricolare distro linux derivata da Debian e adattata ai dispositivi Arm.
In questo caso mi è tornato comodo usarla su questo dispositivo perchè si può avviare da microsd, cosa che già facevo con CoreElec quando ancora lo usavo come smart TV box, senza dover cancellare la memoria flash interna.

[Deleted User 22520]

Grazie del chiarimento.
Avevo capito che era una distro compilata per ambiente arm, ciò che non capivo era se supportava in toto il sistema.
Quindi per poterla avviare, il dispositivo deve possedere già la possibilità di avvio su di una memoria esterna.

[msillano]

...Io avrei puntato QUESTO nella versione 4/32GB.

Mi sembra con un buon rapporto prezzo/qualità, molto simile a quello testato da me (X88 PRO Android 11)...

Io con Termux mi trovo abbastanza bene (a parte i problemi con USB e seriali, vedi workaround): Riesco ad installare tutto il necessario ed è abbastanza stabile. Chissà se è meglio Gibor Armbian ?

Ciao, buon divertimento