Fai da te & OffGrid

Buongiorno a tutti ed auguri.

Quando arrivano le giornate corte ed il sole già scarsetto qui al nord diventa ancora più povero arriva il momento di tirare le somme e vedere come affrontare il periodo. Quest'anno per limitare le perdite in linea ho deciso di spostare il banco batterie 24V che alimenta tutti i servizi di casa nel sottotetto assieme al regolatore morningstar ed al sistema di controllo e dataloggher che ho costruito.
Purtroppo dal sistema di monitoraggio ho scoperto che nonostante abbia ridotto le perdite in linea e aumentato la resa di ricarica del banco batterie esso non bastava più. A questo punto ho deciso di accoppiarlo ad un altro banco, e qui arriva il dilemma. Usare i diodi o non usare i diodi ?

Dato che non amo le perdite ho provato senza, ho modificato il circuito di controllo aggiungendo 3 amperometriche (una per ogni ramo) ho connesso i banchi batterie ed ho cominciato a verificare l'andamento del sistema.
Come mi aspettavo in modalità di scarica, avendo la tensione comune il banco con carica maggiore eroga maggiore energia, in fase di carica invece, quello maggiormente scarico assorbe maggiore energia.
Ma veniamo ai dati, i banchi sono composti da 4 batterie 12v 120 Ah e 4 batterie 6V da 240 Ah tutte a piastra positiva corazzata tubolare, l'impianto a 24V è un multistringa (ogni stringa viene monitorata con un'amperometrica) in quanto pannelli diversi e il regolatore è un tm 45 Morningstar. In totale l'impianto eroga in pieno inverno circa 32A a 24V ed ha una potenza di circa 1000 Wp.
Casa mia che dispone di un doppio impianto (24/240) usa circa 3 kWh costanti di cui ne preleva circa due dalle batterie e ne immette (quando abbiamo il sole) circa 2.5 sempre nei banchi.
Avendo tutto controllato da dataloggher posso verificare precisamente ogni stringa di pannelli ed ogni stringa di batterie, questo per verificare lo stato di ognuna di esse e senza alcun diodo di isolamento se non sul parallelo delle stringhe dei pannelli.
Ora dopo qualche giorno di sole pieno e quindi una buona dose di equalizzazione dei banchi riesco a mantenere la tensione di impianto a 25V fino al giorno successivo quindi senza scaricare troppo il sistema mentre a fine giornata riesco a portare tutti i banchi a circa a 31 V come richiesto dalle specifiche delle batterie.

Per i giorni di stanca ho previsto un caricabatterie fai da te, usando un grosso toroidale da 1000W, due ponti di Graetz, un grosso condensatore da 50.000 micro Farad ed un vecchio regolatore di carica PWM tarato come il morningstar per fare un ciclo corretto ai banchi in caso la tensione degli stessi arrivasse a scendere sotto i 23.5V. Il sistema è autogovernato dal mornigstar che tramite cambus ha il suo relè driver tarato su tale tensione e la mantiene attiva fino ai 29V raggiunti dal banco.

Ora proseguo nel controllo del sistema e speriamo nel sole.

Grazie per i dati postati, per le descrizioni particolareggia e la condivisione delle esperienze.
Aspettiamo i prossimi aggiornamenti.

Ciao michelino, tra un po' dovrei anche io aggiungere un altro pacco batterie a quello esistente ma lo faro' in un altro modo. Leggere esperienze altrui e' sempre un piacere ed e' costruttivo. Se ti va potresti descrivere il sistema di monitoraggio tramite il tristar.

Buongiorno a tutti e buon anno.
Il controllo svolto dal Morningstar è solo relativo alla carica delle batterie, in pratica lui gestisce le stringhe del fotovoltaico accoppiate con diodi e tramite il suo modulo relè mi indica lo stato del regolatore e attiva e disattiva il caricabatterie che ho realizzato io.
Tutto il monitoraggio delle correnti di carica / scarica e delle varie tensioni (pannelli pre morningstar, batterie e post stabilizzatori di rete step down ) li gestisce il buon Leonardo che assieme a tutti i suoi fratelli tiene in piedi la domotica di casa connessa sia ad un server Linux ( Debbian ) ed a una IOT di Windows 10 ( che prediligo rispetto al Linux per semplicità gestionale e di sviluppo ).
E' un progetto nato 2 anni fa e sviluppato nel tempo, grazie a questo sistema di monitoraggio e gestione ho interfacciato tutta la casa e migliorato i suoi consumi non di poco.

Tornando al parallelo delle batterie confermo quanto sperimentato sopra, non ho mai registrato interscambio di energia tra le batterie, ma solo una corretta redistribuzione della potenza assorbita ed erogata, ergo per cui non servono i diodi che anzi andrebbero a complicare non poco il circuito. Invece servono fusibili su ogni stringa ed un sistema di controllo che identifichi se un banco comincia a morire ed in questo caso, se avesse una o più celle in corto assorbirebbe energia dai banchi sani. In tal caso Leonardo mi avviserebbe via email e whatsupp.

Bene, se si postano tutti i dati e foto, ne saremo lieti. Io invece sono in attesa di un inverter on-grid da 1kw, da testare o meglio da installarmi, con limitatore in casa, (non manda in rete) e può utilizzare anche le batterie...attendo che arrivi con dhl, e spero che la dogana sia clemente!!!

Ecco la foto del nodo 5 (accumulo 24V tetto) :


Ecco la foto del dettaglio per la sessione amperometrica, ossia partendo da SX :
- produzione 24V (2 sensori ACS712 da 30A in parallelo)
- banco 1 - 2 - 3 (sempre sensori singoli ACS712)
- Stabilizzatore 1 - 2
- Casa


Perché utilizzare gli ACS712 ? Semplice, sono isolati galvanicamente ed essendo i Leonardo alimentati via Poe (anch'essi isolati galvanicamente) volevo mantenere la stessa filosofia, oltre ad avere una precisione molto elevata.
La sezione amperometrica di produzione ha due ACS 712 in quanto le correnti in gioco superano i 30A e quindi rischio di andare in saturazione usandone solo uno, con 2 posso arrivare a 60A prima di raggiungere la saturazione.

Marko ha scritto:...sono in attesa di un inverter on-grid da 1kw, da testare o meglio da installarmi, con limitatore in casa, (non manda in rete) ...

Cioè fammi capire, in pratica prende il sincronismo dalla rete e hai un controllo di retroazione prima del contatore Enel per evitare che immetta?
E' simile al sistema di accumulo che ho sul 230V solo che nel mio caso sfrutto l'inverter già esistente e 'simulo' l'impianto fotovoltaico con un booster che parte da un banco 24V (il sistema si chiama Solar Eclipse).
Occhio mi raccomando alla certificazione richiesta da Enel in quanto in caso tu immetta in assenza di rete (non dovrebbe farlo) o venga rilevato sono dolori.

E' arrivato il sole, ecco in tempo reale (la casa è in autoconsumo e si nota la corrente dei banchi a 0 o quasi) :



I dati storici degli ultimi giorni :



La dimensione del mio browser è un po' piccola ma è perché uso uno schermo da 13" (il mio fedele Surface che porto in ogni buco polveroso o meno per programmare Leonardo o quello che mi serve).

Questo è il mio tetto in questo preciso momento :



Da tener presente che i pannelli sono a -7° circa e anche un po' impolverati dato il periodo secco che stiamo attraversando qui al nord Italia.

Il sole è salito :



Ed i banchi cominciano a caricarsi :

In pratica il tristar non regola e non e' collegato a nessun pannello direttamente, urge un bel schemino di funzionamento per chiarire le idee.

michelino ha scritto:

Marko ha scritto:...sono in attesa di un inverter on-grid da 1kw, da testare o meglio da installarmi, con limitatore in casa, (non manda in rete) ...

Cioè fammi capire, in pratica prende il sincronismo dalla rete e hai un controllo di retroazione prima del contatore Enel per evitare che immetta?
E' simile al sistema di accumulo che ho sul 230V solo che nel mio caso sfrutto l'inverter già esistente e 'simulo' l'impianto fotovoltaico con un booster che parte da un banco 24V (il sistema si chiama Solar Eclipse).
Occhio mi raccomando alla certificazione richiesta da Enel in quanto in caso tu immetta in assenza di rete (non dovrebbe farlo) o venga rilevato sono dolori.

Si, non immette in rete. Utilizza un sensore amperometrico come anello retroattivo. In mancanza di rete si deve spegnere, oltretutto gli mancherà il sincro. Lo utilizzerò solo in casi di eccesso di sole. Prima di messa in funzione, lo sottoporrò a dei severi test.

eneo ha scritto:In pratica il tristar non regola e non e' collegato a nessun pannello direttamente, urge un bel schemino di funzionamento per chiarire le idee.

Buongiorno a tutti,
certo che è collegato, ne è il cuore.
Lo schema te lo preparo ma al momento non ho il tempo di farlo, ad ogni modo :

Stringa->fusibile->amperometrica->diodo di blocco->nodo comune stringe con voltmetrica->tristar->fusibile->amperometrica->nodo batterie con voltmetrica->fusibile->amperometrica->banco batterie

Se una stringa ha un fusibile bruciato o comunque non produce Leonardo mi avvisa. In questo caso lo fa confrontando i valori di irraggiamento (reperiti dai 2 piranometri) e di corrente prodotta dagli altri pannelli in quanto in inverno ho purtroppo degli alberi che ombreggiano parte del mio impianto.

Partendo invece dal nodo batterie :

fusibile->amperometrica->stabilizzatore (step down)->diodo blocco->condensatore stabilizzatore->fusibile->amperometrica->carico

Il diodo blocco a valle dello stabilizzatore è perché sono 2, l'unico modo per parallelare 2 step down a causa della sua struttura interna (sfrutta i transitori di carica scarica su una bobina) senza inficiarne il funzionamento è usare un diodo di blocco. Il condensatore (visibile nella foto) è un 50.000 micro Farad e permette agli stabilizzatori di respirare in caso di spunti improvvisi.
Chiaramente ogni stabilizzatore ha la sua amperometrica per verificare guasti o derive dovute ad alterazioni dei componenti interni, anche in questo caso Leonardo capisce se uno dei due ha un range fuori dall'ordinario e mi avvisa.

Partendo dalla linea a 230V per il caricabatteria di emergenza :

230V->controllo tensione Morningstar Driver Rele->trasformatore toroidale->ponte diodi->condensatore->regolatore carica Genius->amperometrica->nodo banchi batterie

Esso viene attivato se la tensione rilevata dal Morningstar è inferiore a 23.5V. In tal caso si attiva fino a quando tale tensione (misurata ai capi del banco 1) non raggiunge i 29V.

Questo in quanto voglio che l'impianto viva sempre anche se Leonardo fosse in avaria o disconnesso (manutenzione o altro).

Buongiorno a tutti, dopo un po' di assenza e test eccovi alcuni aggiornamenti sullo stato del mio impianto a 24V con 3 banchi batterie SENZA diodi di isolamento (che continuo a sostenere non servono purché il sistema sia gestito ed ovviamente protetto da fusibili.

Dal grafico si evince l'andamento della tensione del carico 24V in funzione della tensione di batteria (gestita da 3 stabilizzatori step down in parallelo) e delle 3 correnti di carica e scarica dei banchi batterie. Essa è praticamente stabile attorno ai 26V fintanto che la tensione di batteria supera la tensione preimpostata dello stabilizzatore (in caso sia minore essa è pari alla caduta di tensione del diodo).

Chiaramente le scanalate nei grafici della corrente sono dovuti a nuvolette fantozziane amandi della valle in cui vivo.

Si noti la quasi perfetta sovrapposizione della curva relativa al banco 2 e banco 3 che sono identici ( 110 Ah) mente il banco 1 è di 280 Ah.

Ecco il nuovo quadro di accumulo, in alto a sinistra gli ingressi del blocco stringhe, gli stabilizzatori ed il carico (all'uscita degli stabilizzatori ho due condensatori da 100.000 micro farad ciascuno) a destra il regolatore, sotto il relè driver (per pilotare il caricabatterie di emergenza), ed in basso a dx gli ingressi delle stringhe batterie. Tutto monitorato da un nodo di arduino, che preleva le amperometriche di ogni elemento e le voltmetriche più rilevanti.



In questa foto manca il caricabatterie che per una questione di sicurezza è ATEX e quindi completamente fanless, l'armadio scelto è per avere la massima sicurezza visto l'ambiente in cui è collocato (sottotetto) e totalmente stagno per evitare problematiche con le esalazioni delle batterie.

In questo grafico si vede se la carica delle batterie è avventa od esiste un deficit della stessa nei 3 banchi.



Chiaramente quando il verde (energia immessa) copre il rosso (energia prelevata) tutto ok. In questo caso gli ultimi 3 giorni erano nuvolosi in buona parte.

Bello il grafico con il conteggio "ricarica" e "scarica" separati ma sovrapposti con trasparenza in modo che si vede a colpo d'occhio se stiamo rovinando le batterie, la tensione da sola dice ben poco e se la batterie è solfatata la tensione sale ed erroneamente si crede che sia carica quando invece non lo è questi conteggi di ciò che abbiamo depositato e prelevato dalle batterie a mio avviso sono indispensabili su un impianto a batterie, sempre che si voglia salvaguardare l'investimento sulle stesse

Banchi batterie :

Quadro completo :