Regulátor MVE

[Kubik777]

Dobrý den, prvně bych chtěl poděkovat za cenné informace, které čerpám na tomto fóru.

Rád bych se časem pustil do stavby malé vodní elektrárny, která má sice s FVE dost společného, ale v jistých detailech může mít odlišné požadavky. Nejzásadnější změna je předpokládám u regulátoru. Vzhledem k tomu, že u turbíny, respektive generátoru potřebuji zajistit ideální otáčky, na které je turbína (+ případný převod ke generátoru) navržena, potřebuji zvolit regl, který umožňuje regulovat ve módu stálého vstupního napětí, které přímo odpovídá otáčkám na generátoru. Pro vyšší účinnost předpokládám pořízení MPPT, ale u mnoha používaných regulátorů jsem v popisu nenašel, zda možnost regulace stálého vstupního napětí umožnují.

Zatím jsem s jistotou nalez Tristar MPPT 60, ale pro začátek bych rád zkusil levnější variantu.

Vstupní parametry jsou následující:
Vstupní výkon cca 1kW
Vstupní napětí (po usměrnění z 3f generátoru) okolo 130V - aby nemusel být generátor příliš rozměrný vzhledem k malým otáčkám turbíny
výstupní napětí z regulátoru 12/24/48V

Podmínkou je, aby regl hlídal konstantní vstupní napětí (nastavitelné v plném rozsahu) a při poklesu omezil výstupní výkon, tím odlehčil turbíně a nedovolil jí zpomalit a naopak. Kdyby se napětí zvedalo nad nastavenou mez, zvyšoval by regl. zátěž.

Samozřejmě je pak třeba ošetřit určité stavy jako přepětí celého systému v důsledku nedostatečného odběru výkonu a tedy regl by již neměl čím dále zatěžovat, ale o tom potom

Schéma systému se pokusím přiložit.

Návrh celého systému má ještě jedno úskalí. Rád bych využil systém bez záložních akumulátorů ale se dvěma okruhy. Na primáru by byly připojeny zařízení, která by byla primárně napájena. Pokud by již nebyl požadavek na výkon a ten by zbýval, začal by se napájet zbytkovým výkonem sekundární okruh. Všechna zařízení mají odporovou charakteristiku (bojler, olejový radiátor,...)

Díky moc za případné náměty, rady a omlouvám se za první sáhodlouhý příspěvek

[abrams]

Zdravím ,

wýkon 1 kW zní úžesně myslím pro domkaře .
Vodní elektrárna má s FVE stejné komponenty zpracovávající či akumulující energii , zásadní rozdíl je ve zdroji oné energie o tom předpokládám netřeba diskutovat .
Regl Tristar z osobní zkušenosti neznám , seznámil sem se s Midnite 150Lite . Jenž disponuje vícero režimy - Solar , Wind , Micro Hydro , Legacy a PaO . Ze zvědavosti sem vyzkoušel chování všech na . U režimu Wind a Micro Hydro lze nastavit minimální napětí vstupu a rychlost regulace .

130V AC je po usměrnění a vyhlazení kondenzátory cca 183V DC . Což by výrazně ovlivnilo výběr reglu .

Elektronům zdar

[Kubik777]

Napětí na vstupu do reglu jsem asi špatně napsal. Počítám s návrhem generátoru tak, aby po usměrnění a vyhlazení vycházelo napětí do 130V. Tedy regulátor aby zvládal maximální vstupní napětí 150V.

Samozřejmě s tímto se dá nějak hýbat, ale držel bych se podobných hodnot, aby se omezily co nejvíce ztráty ve vedení.

[ota]

Blahopřeji k zdroji vodní energie.
Doporučoval bych nejdříve zpracovat mechanickou část a potom teprve elektroniku.
MVE na rozdíl od FVE je mechanický stroj. Jednu dobu jsem se na našem rybníce pokoušel zprovoznit MVE a po několika měsících jsem se na to vykašlal.
Buď je vody moc, nebo málo, občas se náhon a turbína ucpává, něco se uklepe a upadne, pak příjdou mrazu a z MVE je kostka ledu atd. Není nehybný zdroj jako FVE.
K tomu legislativa, je to Vodní dílo. Třeba se to ve vašem případě nemusí aplikovat a budete v "šedé zóně".

Zajímavost: MVE ale nemusí být vždy vodní dílo. kamarád má MVE na prameni, který vytéká z důlního díla které mu shodou okolností patří a pokud je MVE pod zemí, legislativa nakládání s povrchovými vodami se ho netýká.

Ale držím vám palce, je to chválihodná činnost.
Můžete prosím blíže popsat parametry? průtok, spád, druh turbíny, typ vodního díla, ...

[miroc]

Autor tejto stranky bude ochotny poradit http://www.malavoda.cz/

[Kubik777]

Děkuji za reakci.

S vodou je to skutečně problematické co se stálého výkonu týče. Lokalita je horský potok, takže o velmi rozdílné průtoky nebude nouze. Základní parametry, které jsou k dispozici:
spád 2-3m
průtok cca 70 l/s

průtok beru průměrovaný. Vždy v sezóně se najde pár dní sucha a pár dní kdy teče 1,5 m3/s.
Vodní dílo je průtokové s malým množstvím akumulace, ale tu neberu v potaz.
Jako vodní turbínu bych rád použil (vyzkoušel) mnou upravený typ vírové turbíny (u nás málo či vůbec používaná). Chtěl bych si tímto ověřit mé nápady/výpočty. Výhodou této turbíny je 1) šetrnost k životnímu prostředí 2) bezúdržbovost (nemusíte řešit pravidelné čištění česlí, protože systémem bez problému projde klacek o průměru 3cm a délce 20 cm i více) 3)rozumná účinnost - a toto je věc kterou nemám nijak ověřenou a vychází jen z dostupných zdrojů a odhadů. Turbína by měla mít rozumnou účinnost (cca 60-70%) ve velmi širokém rozsahu plnění (30-80%) čili ideální pro zdroje vody s velmi nestabilním průtokem.

Pokud pokusy nevyjdou, zvažuji bankiho 1 nebo dvojsekční, ale primárním cílem je ověřit použitelnost turbíny a když už se to bude točit, zužitkovat vyrobený výkon k min. ohřevu teplé vody a temperování budovy (budov).

Zatím je ale vše jen v hlavě a částečně na papíře. Toto téma je cíleno na regulátor, ale velmi rád prodiskutuji i další části - regulace, měření, měniče, spotřebiče atd

[Kubik777]

Autor tejto stranky bude ochotny poradit http://www.malavoda.cz/

Stránku mám již pročtenou několikrát a autora jsem již kontaktoval. Uvidíme jak dál (z jeho stránek vychází i použití reglu Tristar MPPT60). Ale díky za odkaz

[RCZf]

Muzete blize specifikovat pojem virova turbina ? Co si pod tim predstavit ? Neco jako setur ?

[gupa]

Nevím, ale baterii se asi vyhnout nedá. Nevím jestli by to fungovalo,ale nestačil by asynchronní motor z 230V elektrocentrály s jednoduchým nafázování? Vůbec si to nedovedu představit, ale třeba u jednofázového Victrona Multiplus je možnost když se připojí generátor na vstup (MVE), je ho možné impulzem a 12V nastartovat (tudíž je možnost tímto impulzem třeba něco otevřít jako vodu), Victron Multiplus má i relé nastavitelné podle situace a podle nějaké veličiny, má jakousi kompenzaci a regulaci když generátor má jakési výkyvy. Takže nějaký lepší kW jednofázový as. generátor z elektrocentrály, převody a rovnou jako LINE IN do VIctron Multiplus a ten by měl dokázat nabít a vytvořit ostrov s čistými ale měkkými 230V. To by vyžadovalo ještě konzultaci v Neosolaru. Pokud se zamýšlí něco složitějšího, nafázovaného, tak je to také možné stím, že LINE IN by byla distribuční síť, Victron multiplus nabíječem a sfázovačem na straně výstupu a spotřeby LINE OUT dohromady s MVE a 230V asynchronním motorem. Nebo čistě ostrov s čistě ostrovním Victron Phoenix kdy se as. motor jen nafázuje na 230V stranu a lze ním nastavovat napětí frekvenci a případně to relé podle nějaké veličiny.

Edit:Ten Neosolar a možnosti pro MVE a jeho měniče, to bych zkusil snima prokonzultovat.

[vlkazajac]

Ak máte k dispozícii taký zdroj, je treba využiť ho účelnejšie. Vy už vopred vylučujete možnosť priblížiť sa k sebestačnosti alebo k maximálnemu využitiu zdroja. Už vopred limitujete okamžitú spotrebu na 1 kW a diskutuje sa o relatívne drahej regulačnej technike a o netradičnom spôsobe regulácie.
Základná výhoda je v stabilnom zdroji ( v krátkodobom merítku to platí určite ! ) a tú zahadzujete. Domácnosť môže mať denné požiadavky 5 - 10 kWh, možno chcete viac. Na to potrebujete zhruba 250 - 500 W priemerného výkonu za generátorom denne. To Vám elektráreň zabezpečí po dlhú dobu celkom bezpečne, ale jej základný nedostatok bude, že nárazové potreby nepokryje, energiu spotrebovanú silnými spotrebičmi musíte nakúpiť.
Preto si myslím, že má zmysel pridať do konceptu cca 2 kWh uložených v batérii a použiteľných každodenne. K tomu menič s minimálnym výkonom 2,5 - 3,0 kW. Mám obavy, či by prifázovanie Victrona na motor neprinieslo viac šedín a finančných strát.....
Reguláciu turbíny riešiť klasickým a overeným spôsobom klapkou, sekciami ( v prípade Bankiho turbíny ) a reguláciou záťaže za generátorom na úrovni 230 V.

[Kubik777]

Děkuji moc za názory. Možnosti od už. Gupa musím podrobněji prostudovat. Proč se chci vyhnout bateriím. Souhlasím s Vámi, že mnou zamýšlený způsob degraduje celkový potenciál zdroje na jakousi výpomoc. Když už něco vyrobím tak tím jen ohřívat vodu nebo něco jiného je ten nejméně ekonomický způsob a to souhlasím.

Problém je v celkové koncepci. Je možné že lokalita co mám k dispozici je na alternativní zdroj zcela nevhodná. Jedná se o uskupení chalup (tedy více jak jeden odběratel) s různým obsazením během roku. Čili mohou nastat situace, kdy je žádaný výkon během dne daleko větší než je uváděných 5-10 kWh a tedy konstruovat zařízení tak, aby v co největší míře pokrylo veškerou požadovanou spotřebu by bylo finančně extrémně náročné. Akumulátory by musely mít velmi velkou kapacitu, měnič alespoň na 5kW atd atd. Na druhou stranu se objeví situace, kdy je dlouhodobě odběr minimální a je tedy třeba řešit co s přebytečnou energií. Vzhledem k tomu, že by šlo o napájení "malého společenství" těžko by se řešila situace, kdy elektrárnu "zapnu" při příjezdu a odstavím když budu odjíždět. Na druhou stranu je dlouhodobě požadavek vytápění, nebo alespoň temperování budovy (Jizerky drsný to kraj). Proto se mé úvahy ubíraly tímto směrem, protože je to bez akumulace energie levné řešení, které může veškerou aktuálně vyráběnou energii přenášet do tepla či teplé vody, což jsou věci, které jsou potřeba téměř neustále.

Ale souhlasím že toto využití je velmi neekonomické. Mě jde především o testování turbíny, vyrobená elektřina je vítaným bonusem.

Další problém vidím v distribuci, pokud bychom nechtěli připojit řekněme jen jedno zařízení. Nikdo si asi nebude kvůli tomuto pokusu budouvat duplicitní rozvody v baráku. Tedy by bylo třeba řešit využití stávajících a to už zavání ON-GRID řešením, protože samozřejmě potřebuji vyřešit dodávku scházející energie ze sítě. Ale jak v tomto případě řešit případné přetoky zpět do DS.

Situace je tedy poměrně složitá a hledám jednoduché funkční řešení. Ale neříkám, že jsem promyslel všechny možnosti. Rád se dozvím o dalších možnostech řešení.

[vlkazajac]

Ak preferujete rezim trvaleho temperovania chaty a ohrevu vody ( podla situacie zima\leto, pritomnost na chate ), je uloha uplne jednoducha. Treba vyriesit stabilizaciu otacok a pripinanie ohmickej zataze ku generatoru. Na to nepotrebujete usmernenie a novu transformaciu na striedave napatie.
Chaoticke pripajanie spotrebitelov vo vlastnej distribucnej sieti je tema na diplomku. Iba ze by ste dali kazdemu odberatelovi limit a prebytok by sa uzil v master chate.

[gupa]

No když by šlo jen o teplo, tak nevím, neviděl jsem to, ale což na místo nějakého generátoru dát tepelné čerpadlo voda voda - spřažené na řemenici s turbínou, vodu - teplo brát ze zdroje a pokud by to nebylo moc daleko, tak v izolaci dálkový rozvod tepla. Možná je to utopie, ale to by bylo asi ekologické a natu diplomku určitě.

[Kubik777]

Nevím. O tepelném čerpadle na mechanický pohon jsem neslyšel, ale ani moc nehledal, takže je to možné.

Ještě mě napadla myšlenka. Pokud bych se tedy neomezoval pouze na ohřev vody, nešel by použít některý z hybridních měničů? Máte někdo zkušenosti jak měnič reaguje pokud je dlouhodobý přebytek energie? Tj spotřeba menší jak výroba, akumulátory nabité doplna. Chápu že u FV systémů lze asi celkem jednoduše omezit výkon dodávaný panely (zkrátka si nevezmu vše co by mohly dát a panelům by to vadit nemělo) ale u vody to tak půjde hůř. S omezením výkonu dojde k rychlejšímu roztáčení turbíny, tím ke zvýšení napětí a celkově v tom vidím problém.

Nevíte zda je například možné u hybridního měniče připojit dodatečnou zátěž, která bude sepnuta při přebytku a nabitých akumulátorech? Předpokládám, že zapojit zátěž přímo na výstup místo akumulátorů by měniči dobře nedělalo. Sice by při přebytku předával asi část energie do zátěže ale jinak by tam bylo nulové napětí, což by mohl být problém. Jde tedy o to, zda mají hybridní měniče skutečně vyřešeno to, že nemůže za žádných okolností dojít k přetoku do sítě

Nejsem elektrikář, takže možná píši nepřesnosti.. Pouze zkouším zvážit nejlepší možnou variantu.

Díky moc za postřehy

[PavelR]

Tak jakakoliv prebytecna energie jde vytopit balastem, ale nemela by mit turbina nejake mechanicke regulacni soustroji jako ochrana proti pretoceni? - regulace mnozstvi vody?
trebas vrtule maji brzdy, parni stroje takovej ten rotacni element co ovlada mnozstvi pary, stare lanove vytahy taky maji mechanicke soustroji co aktivuje brdzu (videl jsem to je to dosti nizkootackove) atp...

[Kubik777]

Jde o to, aby bylo možné ten "balast" zapínat až když bude skutečně potřeba, tedy až po nabití případných akumutátorů nebo ve verzi bez akumutátorů při jakémkoli přebytku, ale třeba ten výkon věnovaný balastu regulovat spojitě, abych spotřeboval vždy jen nejnutnější množství.

Regulace vody je samozřejmě možná a většina elektráren ho řeší. Tady přichází v úvahu nějaké mechanické brzdění rotoru (mechanicky namáhaná součást a muselo by se to dobře vymyslet či omezovat přívod vody - tady by hrozilo při velmi malém výkonu zastavení turbíny, což nevím, jak by fungovalo opětovné oživení ze zcela "vypnutého" stavu ale šlo by.

Jsou to 2 možné přístupy ale pokud bych již měl řešit omezení výkonu, radši bych ho využil vhodně umístěným balastem (temperování či jiné využití), než že bych mechanicky omezoval výkon, ale samozřejmě dokážu si představit šoupě, které bude upravovat množství nátokové vody. Otázka jak by se v tom případě řešila komunikace s měničem, aby on rozhodl o regulaci vody. Obecně mi to přijde složitější úloha než připojení následné zátěže a přebytečnou energii "nějak" zužitkovat

[abrams]

Zdravím ,

hybridní měniče "opravdu" schopné zabránit přetokům do DS (je jen otázkou času než budou distributorem nasazovány smart elektroměry ) jsou , ale jejich pořizovací cena se skoro vyrovná ceně dražšího ostrovu , nebo kapacitnějších bazarových komponentů .

Mechanický regulátor vynalezl James Watt https://cs.wikipedia.org/wiki/Watt%C5%A ... l%C3%A1tor při jeho použití v případě čistě mechanické regulaci turbíny by byl schopen regulací vstupní vody či regulací obtoku kolem turbíny regulovat otáčky a tím pádem i napětí z generátorů spotřebiče by moly být připojeny přímo Avšak přetížení ze strany odběru by tak jako tak způsobilo pokles napětí . Vzhledem k relativní tvrdosti zdroje oproti by přetížení do určité míry nemuselo být limitující .

Elektronům zdar

[PavelR]

kubik777 jak jako komunikace s menicem? nene mechanicky neco jak zminoval abrams Watuv redulator na te wiki hned prvni obrazek. Musi to drzet konstantni otacky. Pokud je dost vody tak tato zpetna vazba zajisti zbytek. Brzda podle me neni stastny reseni to jedine jako havarijni brzda kterou "neco" zaslapne pro uplny odstaveni celeho soustroji.Ale tady se bavime o principech realne provedeni nebude zadna sranda. Paleni balastem bych bral jako posledni moznost.

Nebo jinak jaky jsou planovany otacky? jakych max otacek to muze dosahnout? Dokaze to pri nadprutoku rozstrelit samo sebe?
Jakej bude generator? Napr na alternatoru z auta dokazes napeti regulovat buzenim i uz od velmi malych zatezi + sirokej rozsat otacek.

[Kubik777]

Ohledně otáček. Testovací turbína je velmi nízkootáčková - mám 2 varianty beztlaká (cca 50-80 ot/min) přetlaká - 100-150 ot/min. V případě nasazení bankiho turbíny jsou otáčky dle návrhu ale řádově stovky ot/min. Čili v každém případě je třeba řešit nízkootáčkový generátor v mém návrhu i převod. Použití autoalternátoru je tedy bohužel nemožné (nominální otáčky na plný výkon kolem 4-5 000 ot/min) a to by byl převod tak veliký, že by ztráty v něm byly obrovské.

Alespoň toho jsem se dočetl na stránkách http://www.malavoda.cz/
Při nízkých otáčkách byl dodávaný výkon velmi slabý.

Oledně přetočení bez zatížení - vzhledem k pomaluběžnosti turbíny nehrozí dle mého žádné poškození ani v případě zcela volnoběžných otáček - ale poroste napětí a teoreticky by mohlo poškodit regulátor. Takže nevím, zda by šlo řešit nějakým omezovačem napětí?

Mechanické vazbě popisované výše jsem se právě z pohledu náročné konstrukce snažil vyhnout a držení nominálních otáček řešit právě mppt regulátorem, který je schopen nastavit nominální vstupní napětí do regulátoru. Při poklesu napětí regl odlehčí (sníží protékaný proud) a otáčky se zvednou a opačně. Vím že toto umí tristar mppt60. Zajímalo mě, zda neexistuje na pokus "co to dá" levnější varianta.

No budu bádat dál, třeba se k něčemu rozumnému dostaneme

[vlkazajac]

Teší ma Vaša iniciatíva a prajem Vám prekonanie všetkých úskalí, ktorých je pravdepodobne viac, ako si predstavujete....
Mám dve pripomienky.
1/ Snažíte sa obísť obvyklý spôsob regulácie otáčok turbíny. Spoliehať sa na reguláciu otáčok elektrickou záťažou je riskantné. Pri akomkoľvek zlyhaní takejto regulácie vystúpia otáčky turbíny hore a s tým aj napätie generátora. Pretože ste s pracovným napätím blízko povolenému vstupnému napätiu regulátora, nasleduje jeho nevyhnutné zničenie. Odopnúť v takom prípade nejakou ochranou generátor od regulátora je neprípustné.
2/ Píšete, že máte dve varianty turbíny, predpokladám, že ide o projektované turbíny, ktoré ešte fyzicky nemáte. Mám pochybnosti o tom, že bez predchádzajúcich praktických skúseností zrealizujete turbínu tohto typu s lepšími technickými a ekonomickými parametrami, ako má Bankiho turbína. Sám viete, že pre Bankiho turbínu obstaráte skôr vhodný generátor s menším počtom pólov, ak pripustíte, že použite mppt regulátora je drahé, riskantné a nevýhodné.