La mia MICRO ISOLA

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PierGSi
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La mia MICRO ISOLA

Messaggio da PierGSi » 16 lug 2018, 0:38

Finalmente, dopo mesi dall'iscrizione, apro un post ed inizio a descrivere il mio micro impianto fotovoltaico le cui caratteristiche iniziano pian piano a delinearsi :

il tutto è nato dal desiderio di veder funzionare in maniera il più possibile autonoma i "servizi di base" (router con connessione dati 3G, switch ethernet, mini pc windows che serve una rete simil domotica RS485 di mia ideazione, ecc) però, avendo in corso d'opera incrementato la potenza fotovoltaica installata rispetto all'idea iniziale, sto valutando altre possibilità di sfruttamento dell'energia prodotta.

Sul fronte pannelli abbiamo :

1 da 60 celle 225Wp
1 da 60 celle 190Wp*
1 da 36 celle 80 Wp*

*potenze stimate in quanto non nuovi

Accumulo :

2 batterie da 12V 155Ah a piastre piane cadauna ed in parallelo (avendo molti anni di servizio sulle spalle la capacità risulta essere una frazione della nominale, ma a a caval donato...).

Connessioni e gestione ricarica/energia :

tutto il sistema è di mia progettazione e completamente in fase di sviluppo pertanto, al momento, provo a fare una descrizione molto sommaria di quelle che sono le funzioni attualmente implementate per non scendere troppo sul tecnico (lo farei volentieri, ma non so se sia la sezione adatta per discutere di cosa faccia e quali strategie segua il convertitore/caricatore, che si basa su di un microcontrollore ATMEGA ad 8 bit).


il pannello a 36 celle risulta connesso direttamente alla batteria mediante diodo

I 60 celle sono in parallelo, con ciascuno il proprio diodo in serie, e fanno capo ad un convertitore buck con funzione MPPT

Esiste un alimentatore 230V tampone da 100W regolato a 12.4V che interviene nel caso in cui la tensione dovesse scendere al di sotto di 12V per 1h consecutivamente*, o 11.5V per 1/10 di secondo

*questo per evitare che forti assorbimenti transitori provochino interventi non voluti da parte dell'alimentatore tampone.

E' altresì presente un'uscita di potenza "diversion load" configurabile nella soglia realizzata mediante uscita PWM modulabile 0-100% a 750Hz che serve un N-MOS da 100A, attualmente non utilizzata in quanto non dispongo di alcun carico a bassa tensione su cui dissipare la potenza in eccesso.

Router, pc, qualche punto luce a LED, ... sono connessi in modo permanente alle batterie (esiste un relè di sicurezza che sgancia gli accumulatori nel caso la tensione dovesse scendere al di sotto di una soglia di sicurezza per mancanza tensione di rete).
Con dei relè, se la tensione batteria supera una soglia definita in 13V, connetto caricatore notebook (12 -> 19V) ed una serie di alimentatori 5V per ricaricare tablet, telefoni, power bank.
Un vecchio inverter ad onda modificata da 300W mi permette di far funzionare TV, saldatore, alimentatori ed altri strumenti del mio piccolo laboratorio.

Dal 6/3/18 ad oggi i pannelli 60 celle 225+190Wp (il 190 Wp dal 1 Luglio 2018) hanno prodotto 107 kWh, in questo periodo molta energia va sprecata in quanto le batterie già alle 13:00 passano in float

Dal 31/10/17 l'80 Wp ha prodotto 54 kWh

In considerazione del fatto che, negli ultimi 3 mesi con un consumo fisso di fondo pari a 0.8kWh/24h dovuto ai router, serverino, switch, programmatori irrigazione, che non include la ricarica di notebook/tablet, qlc ora la sera monitor-tv con inverter/luce scrivania/laboratorio, l'impianto è QUASI sempre rimasto in isola (10 kWh prelevati dalla rete circa, a fronte di almeno 100 consumati ), posso ritenermi soddisfatto. Anche perchè, l'investimento totale è inferiore a 200 euro (le innumerevoli ore di lavoro per progettare e costruire elettronica, contenitore, staffaggi e cablare ovviamente non le conteggiamo) !


Qualche foto :

contenitore definitivo dell'alimentatore MPPT in fase di costruzione (ora è un groviglio di cavi, mi astengo per decenza dal pubblicare foto) con fusibili di protezione, sensori HALL per le correnti, ecc ecc
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Board di potenza del convertitore buck a rettificazione sincrona, quindi abbiamo non 1 ma 2 mosfet N channel, con l'high side pilotato mediante driver bootstrap. Induttore da 220uH con 2 fili da 2mm (se la memoria non mi tradisce)
Hall sensor per corrente in ed out da 20A, l'out è stato in seguito rimpiazzato con uno da 50A :)

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pannelli, con l'ultimo arrivato appoggiato provvisoriamente a terra in attesa di staffaggio ( inseguitore azimutale :P ? )
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batterie

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powerbank, tablet, ecc in attesa di ricarica :B):
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screenshot della pagina web relativa all'alimentatore dell'impianto solare
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Ciao,
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Re: La mia MICRO ISOLA + foto INSEGUITORE monoassiale in progress...

Messaggio da PierGSi » 16 set 2018, 10:51

Ciao a tutti ^_^
sto realizzando l'inseguitore monoassiale (azimutale) per il secondo pannello.
Anteprima :

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Link con foto.
http://www.piergm.com/faidate/fotovolta ... tore1asse/

Parte meccanica praticamente completata, rotazione realizzata con motore di tergicristallo che muove una barra filettata M 12 x 1.75. La spinta assiale è supportata da un lato mediante rasamento originale, dall'altro con boccola reggispinta SKF PCMF. Uno snodo cardanico impedisce la rotazione del motoriduttore ma compensa inevitabili non parallelismi tra vite e madrevite.
Prossimamente monto finecorsa, sensore per contare le rotazioni sull'albero di uscita e metto giù due righe di firmware. Pensavo ad una cosa semplice : inserisco in una lookup table la corrispondenza giri barra / angolo, un orologio interno al microprocessore e, ogni 15 min, se il pannello sta fornendo tensione (quindi non è notte) ruoto di 3.75 gradi.
La sera, nel momento in cui la tensione scende sotto a soglia, ritorno all'inizio per ripartire il giorno dopo.

Gradite opinioni e commenti :D
Ciao,
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Re: La mia MICRO ISOLA

Messaggio da Ferrobattuto » 16 set 2018, 12:27

Che dire, bel lavoretto! Anche come realizzazione meccanica. Facci sapere poi come funziona il tutto, e sarebbe bello sapere che differenza di rendimento c'è tra un pannello fermo tutto l'anno, anche se con inclinazione ottimale, e uno con inseguitore solare.
Occhio che i consumi degli accessori non sorpassino i vantaggi energetici.
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Re: La mia MICRO ISOLA

Messaggio da PierGSi » 16 set 2018, 13:40

Grazie !
Appena riesco completo la parte elettronica di comando e faccio sapere. Suppongo che il vantaggio ci sia più che altro nel periodo estivo, a livello consumo secondo me è irrilevante se rapportato all'incremento di produzione : il motore, senza pannello, impiega circa 3 minuti per far ruotare di ~130° la struttura assorbendo circa 2A a 12V. Ipotizzando una decina di minuti totali di funzionamento, nelle 24h si parla di nemmeno 10 Wh...ok, ci sono tanti spunti da fermo (da valutare quale sia l'intervallo ottimale di "aggiornamento della posizione"), però a mio modo di vedere il "trade off" è a favore.
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Re: La mia MICRO ISOLA

Messaggio da jpquattro » 17 set 2018, 19:36

A dire il vero dovrebbe bastare un motoriduttore che faccia un giro completo in 24 ore... Quello fa la terra...
L'unico problema è mettere un cinematismo di qualche tipo che sfrutti la metà di rotazione notturna per portare indietro il pannello...

Paolo

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Re: La mia MICRO ISOLA

Messaggio da Ferrobattuto » 17 set 2018, 20:49

Vite senza fine? Fa un giro completo e al mattino è al posto del giorno prima. :D
Problemino per i terminali della corrente, però.....
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Re: La mia MICRO ISOLA

Messaggio da unimatrixzero » 17 set 2018, 22:38

bah io la farei decisamente piu semplice, un motorino abbinato a motoriduttore che giri piano piano (forse potrebbe anche andare quello del tergicristallo se ce la fa a girare piu lento senza bloccarsi) , insomma che parta da A e vada a B in X ore , ossia quelle approsimativamente di luce, minuto piu o minuto meno nn credo influenzi, e comunque lo si potrebbe regolare manualmente aumentando o diminuendo velocità del motorino stesso, un paio di bei fine corsa che invertano tensione al motore quando il pannello arriva da A a B e viceversa , STOP... senza tanti altri complessi casini
seconda soluzione volendo fare proprio i fighi magari un temporizzatore ciclico che dia un impulso quindi crei una micro rotazione ogni X minuti.. tutto qua
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Re: La mia MICRO ISOLA

Messaggio da PierGSi » 26 set 2018, 21:18

Sono senz'altro ottime idee ma, all'atto pratico, non le vedo proprio semplici da attuare. Voglio dire, motorino e motoriduttore devono girare a velocità rigorosamente costante pertanto, o si utilizza un qualcosa di sincrono alimentato da rete (con tutti i problemi annessi nel gestire il ritorno la notte, facendo girare h24 servono contatti striscianti), oppure va retroazionato. Bisogna anche capire se c'è convenienza a tenere alimentato un motore, seppur piccolo, costantemente. Inoltre, l'interfacciamento con l'albero rotante ? Ci vogliono una coppia vite senza fine/ingranaggio, o due ingranaggi...con la barra il tutto si semplifica secondo me, per il posizionamento è semplice in quanto il cinematismo si può assimilare ad un triangolo e basta una formula trigonometrica per risalire all'angolo conoscendo la distanza tra leva e fulcro di rotazione del riduttore.
Un mosfet per comandare il motore, relè DPDT che realizza l'inversione di marcia, microcontroller per orchestrare il tutto. Il programma, non volendo compensare la posizione a seconda del periodo dell'anno (accettando un errore di qualche grado) ed essendo lo spostamento lentissimo, si può limitare ad un qualcosa che ad intervalli di tempo regolari alimenta il motore fintantochè i giri della vite non equivalgono a quelli calcolati e, la sera, quando il pannello non produce più, lo riporta al finecorsa iniziale che viene utilizzato come zero relativo per il posizionamento il giorno dopo.
Ciao,
Pier.
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Re: La mia MICRO ISOLA

Messaggio da Ferrobattuto » 27 set 2018, 14:16

Tutto sommato non so quanto valga la pena, in difficoltà e costi, la realizzazione di un inseguitore solare...... Probabilmente con lo stesso costo puoi acquistare un secondo pannello e connetterlo in parallelo e tenerli fissi. Puoi metterli entrambi fissi a sud, o uno verso S.E. e l'altro verso S.O.
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Re: La mia MICRO ISOLA

Messaggio da PierGSi » 27 set 2018, 17:43

Convengo che non ne valga la pena, ho speso una cifra importante solo di elettrodi per saldare l'inox :D :lol:
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Re: La mia MICRO ISOLA

Messaggio da PierGSi » 27 ott 2018, 0:31

Finalmente l'inseguitore in posizione :woot:

Immagine

Le barre filettate di fissaggio sono passanti, dietro ci sono contropiastre e funi di acciaio con tirante.
Dovrò limitare l'angolo di rotazione per non sconfinare verso altrui proprietà ^_^ . Cmq il tutto pare sufficientemente robusto, a livello fw mancano dettagli quali strategie fail safe, limitazione angolo se si desidera un angolo max inferiore a quello imposto dalla meccanica e cose di contorno. Prox giorni lo metterò in funzione, ah, devo anche proteggere la barra filettata con grasso per applicazioni nautiche non dilavabile dall'acqua.


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:)
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