Fotowoltaika + grzałka, ZERO elektroniki - zapraszam do dyskusji

[MaciekTyr.]

W tym wątku nie szukamy argumentów ani wskazań gotowych i kompleksowych rozwiązań, opartych na zasilaniu fotowoltaicznym, ale chciałbym skupić się na analizie wspomnianej w temacie opcji.

Zasadność poparta jest tym, że fotowoltaika, jako forma zasilania domu, lub "zmniejszenia rachunku za prąd" jest tematem o tyleż znacznie szerszym, co i dość dobrze opisanym. Zatem ideą tutaj jest okrojenie zagadnienia, do:

 

1 Prostego odbierania energii z paneli bez potrzeby kontroli jej ilości

2. Ograniczenia instalacji niemal wyłącznie do paneli, które na dziś okazują się elementem najtańszym kompleksowej instalacji FV

 

Ad.1 Okazuje się, że niekontrolowane dostarczanie energii FV nie sprawdza się nawet w przypadku bojlera z wodą, gdyż różnice jej ilości są na tyle znaczne, że albo układ będzie w "skoku" gotował wodę, czy nawet rozsadzał zbiornik, albo musiałby być na tyle mały, że w zasadzie niepotrzebny.

Co innego jednak, jeśli grzałki nie umieścimy w wodzie a w naturalnym i bardzo dużym akumulatorze ciepła jakim jest masa budynku (wewnętrzna płyta stropowa lub murowana ściana działowa). Odbierze ona "każdą" ilość dostarczonego ciepła a odda je w sposób stopniowy współpracujący z istniejącą instalacją CO, która jest już sterowana precyzyjnie i pilnując zadanej temp. w pomieszczeniu, dostosowuje swoją moc do wyrównania brakującej ilości energii.

Masa budowlana ma na tyle dużą bezwładność, że uśrednianie dostarczonej przez grzałkę energii dotyczyłoby cyklu przekraczającego dobę a nawet więcej, zadaniem operatora pozostaje jedynie odłączenie grzałki, w okresie (sezonie) kiedy CO już nie pracuje wogóle a w domu robi się za ciepło.

 

Ad. 2 Czyli mamy

Panele o łącznej mocy kilku kW, połączone tak, by napięcie znamionowe sumowało się do ok 200V DC (czym wyższe napięcie tym cieńsze okablownie i wyłącznik, ale tej wartości nie możemy przekraczać z powodów bezpieczeństwa).

Grzałka dostosowana do napięcia i mocy - najlepiej w postaci kabla oporowego, umieszczona w masie posadzki a jeszcze lepiej murowanej ściany wewnętrznej

Wyłącznik ręczny grzałki.

 

Taki układ (i takie wąskie przeznaczenie) daje sprawność instalacji (licząc od paneli) ok 100%, ponieważ grzałka oporowa, jako najprostsze urządzenie elektryczne oddaje dokładnie tyle energii, ile pobierze i nie musimy impulsować sinusoidy, optymalizować charakterystyki I/U, ani buforować nadwyżek.

Oczywiście te panele użyteczne będą jedynie w sezonie grzewczym, ale ten element kompensować ma cena i prostota rozwiązania.

 

Proszę o komentarze i opinie

Edytowane 26 Stycznia 2023 przez MaciekTyr.

[CityMatic]

Temat może i ciekawy, ale już na starcie - tytuł "zero elektroniki" ?

Aby działało to znośnie i nie uszkodziło paneli to bezpośredni opór rezystancyjny jakim są jakiekolwiek elementy grzejne dla paneli jest

Tutaj trzeba by zainstalować dobry sterownik/regulator MPPT, a to już elektronika.

Kolejna zmiana to również straty więc sprawność 100% to marzenie osób o perpetuum mobile, a więc słońce/energia e. i energia e. e cieplna. (sprawność paneli, sprawność instalacji, sprawność grzałki)

Kolejną jest ten magazyn ciepła....beton, woda, parafina, olej co jeszcze? i w jakiej ilości, a jeszcze dochodzi izolacja magazynu na czas pochmurnych dni lub opadów śniegu.

 

Ludzi którzy chcieli rozwikłać podobne problemy o bezpośrednim zużyciu i gromadzeniu jest tak wiele a realizacją jest ... najprostsza pompa ciepła która zamieni Ci tą energię wyprodukowaną przez instalację FV w ciepło dzięki swojemu Coefficient of Performance COP w piękną energię cieplną ze sprawnością np 400%

Ale tutaj o elektronice nie możesz zapomnieć

[gondoljerzy]

... Zatem ideą tutaj jest okrojenie zagadnienia, do:

 

1 Prostego odbierania energii z paneli bez potrzeby kontroli jej ilości

2. Ograniczenia instalacji niemal wyłącznie do paneli, które na dziś okazują się elementem najtańszym kompleksowej instalacji FV

...

Proszę o komentarze i opinie

 

Panele, zależnie od nasłonecznienia, generują moc w zakresie od zera do swojej mocy nominalnej. Zmiana mocy generowanej przez panele to przede wszystkim zmiana wartości prądu. Napięcie niewiele się zmienia. Czyli, żeby efektywnie odbierać moc z paneli, grzałka powinna zmniejszać swoją rezystancję wraz ze wzrostem prądu. Grzałka o stałej rezystancji będzie ,,dopasowana" do tylko jednego punktu pracy/mocy, a we wszystkich innych będzie pracować nieefektywnie.

 

P.S. Źle napisałem: grzałka będzie pracować efektywnie, ale nie będzie wykorzystywać efektywnie możliwości paneli.

Edytowane 26 Stycznia 2023 przez gondoljerzy

[MaciekTyr.]

@CityMatic - grzałka to nie elektronika a elektryka, ale nie czepiajmy sie słówek

Tak - każda grzałka ma sprawnosć 100%, podobnie jak kazdy kaloryfer itp. ponieważ docelowo grzeją. Inne urządzenia, które mają inny cel niż grzanie (silniki, monitory, przetwornice...) mają sprawność <100% bo reszta to... ciepło. A przykład podałe, ponieważ to JEDYNA opcja, gdzie NIE TRZEBA żadnego sterowania, regulacji, MPPT a przede wszstkim - inwersji do AC ; całą energię z paneli masz na grzałce a następnie w masie budynku. Sterowanie tego ukłądu, to istniejący i niezależny system CO, który pilnuje temeprayury wynikowej, kompesując niedobory.

 

@gondoljerzy - nie bardzo rozumiem wskazaną "efektywnosć grzałki". Oczywiście, że prąd a za nią - moc chwilowa i ilość ciepła, bedą proporcjonalne do ilości słońca: grzałka będzie raz letnia, raz gorąca a jej cipło zawsze pozstanie w domu. Układ o takim naddatku bezwładności (mury) i założonym deficycie mocy (kika kW a nie np kilkadziesiąt) - nie wymaga sterowania. Grzałka nie musi działać "optymlanie".

Natomiast 2 rzeczy nie jestem pewien

a) czy układ panel + grzałka jest technologicznie wytrzymały

b) czy sprawność paneli (ok 20%) jest stała dla stałej wartości obciązenia rezystancyjnego. Może to właśnbie miałeś na myśli? Czy np. opór X dla duzej ilości słoćca osiąga 21% sprawności paneli a przy mniejszej np. 7%? Tego rzeczywiście nie wiem i chętnie się dowiem

Edytowane 26 Stycznia 2023 przez MaciekTyr.

[Kaizen]

b) czy sprawność paneli (ok 20%) jest stała dla stałej wartości obciązenia rezystancyjnego.

 

Nie jest. Dlatego wynaleziono MPPT. Poczytaj jak działa.

 

[MaciekTyr.]

Na filmiku jest o montażu standardowego zastawu na 230V AC , nic o chrakterystyce sprawności paneli.

Z mojej orientacji MPPT czuwa nad optymalizacją sprawności układu, którego założeniem jest stała wartość napięcia zmiennego 230V na wyjściu (ew. stałej wartości DC). Jest to żelazny kanon układów FV, ponieważ daje standard dla typowych odbiorników, w tym baterii.

Nasz przykład nie ma takiego ograniczenia i stąd moja wizja potencjalnej oszczędności technologicznej. Nie interesuje nas sinusoida i ładne 230V na wyjściu a łaczna wartość energii odbieranej w najprostszej postaci - ciepła, które trafia dowolnie rozproszonymi i zróżnicowanymi elektrycznie (UxI) porcjami do "wielkiego wora" a konkretnie - wielkiej płyty.

 

Niestety nie znalazłem odpowidzi, czy grzałka podłaczona bezpośrednio do panela da sumarycznie mniej ciepła niż grzałka z panelem poprzez MPPT. Przykłady, które znam dotyczą porównaniom MPPT do limitowania prądu/napięcia do wartości oiczekiwanych innymi metodami ograniczania (straty) a nie braniu wszytskigo w ciepło.

Edytowane 26 Stycznia 2023 przez MaciekTyr.

[stos]

Na filmiku jest o montażu standardowego zastawu na 230V AC , nic o chrakterystyce sprawności paneli.

Z mojej orientacji MPPT czuwa nad optymalizacją sprawności układu, którego założeniem jest stała wartość napięcia zmiennego 230V na wyjściu (ew. stałej wartości DC). Jest to żelazny kanon układów FV, ponieważ daje standard dla typowych odbiorników, w tym baterii.

Nasz przykład nie ma takiego ograniczenia i stąd moja wizja potencjalnej oszczędności technologicznej. Nie interesuje nas sinusoida i ładne 230V na wyjściu a łaczna wartość energii odbieranej w najprostszej postaci - ciepła, które trafia dowolnie rozproszonymi i zróżnicowanymi elektrycznie (UxI) porcjami do "wielkiego wora" a konkretnie - wielkiej płyty.

 

Niestety nie znalazłem odpowidzi, czy grzałka podłaczona bezpośrednio do panela da sumarycznie mniej ciepła niż grzałka z panelem poprzez MPPT. Przykłady, które znam dotyczą porównaniom MPPT do limitowania prądu/napięcia do wartości oiczekiwanych innymi metodami ograniczania (straty) a nie braniu wszytskigo w ciepło.

 

MPPT to układ prądu stałego i na jego wyjściu nie ma 230V AC.

[MaciekTyr.]

a to konkretne info. tak nie mniej pewnie zakłada stałe DC (podstawa dla inwentera, albo ładowania aku) a to już ograniczenie z naszej perspektywy (interesują nas kilodżule a nie noramatywne wejście dla odbiornika.

Grzałki na DC prosto z panela istnieja i nie są moim pomysłem [https://allegro.pl/oferta/grzalka-wody-na-prad-staly-dc-48-v-1500-w-1-1-4-12122417610?reco_id=4e994750-9db6-11ed-b889-96fe496625c7&sid=041047f9c36843e364ecb91b45c568a2755aa386fe7e14ee7421a14291fbf951 zatem ma to sens

Przy czym użycie ich do grzania wody wymaga zastoswania dedykowanego termoststu i zaw. bezpieczeństwa, natomiast mur można sobia grzać bezkarnie i nic się nie zagotuje, ani nie wybuchnie a ciepło zostanie w domu (co poza 2 miesiacami jest poządane)

[gondoljerzy]

...

@gondoljerzy - nie bardzo rozumiem wskazaną "efektywnosć grzałki". Oczywiście, że prąd a za nią - moc chwilowa i ilość ciepła, bedą proporcjonalne do ilości słońca: grzałka będzie raz letnia, raz gorąca a jej cipło zawsze pozstanie w domu. Układ o takim naddatku bezwładności (mury) i założonym deficycie mocy (kika kW a nie np kilkadziesiąt) - nie wymaga sterowania. Grzałka nie musi działać "optymlanie".

Natomiast 2 rzeczy nie jestem pewien

a) czy układ panel + grzałka jest technologicznie wytrzymały

b) czy sprawność paneli (ok 20%) jest stała dla stałej wartości obciązenia rezystancyjnego. Może to właśnbie miałeś na myśli? Czy np. opór X dla duzej ilości słoćca osiąga 21% sprawności paneli a przy mniejszej np. 7%? Tego rzeczywiście nie wiem i chętnie się dowiem

 

Sprawność panela jest chyba w miarę stała, ale tylko gdy masz odpowiedni odbiór prądu. Weźmy dla przykładu pierwszy lepszy panel 400W.

https://swatt.pl/pl/panel-fotowoltaiczny-risen-energy-mono-400w-half-cut-12296

Na podlinkowanej stronie jest do ściągnięcia karta produktu, a w niej charakterystyki pracy. Na ich podstawie można rozważyć dwie przykładowe sytuacje:

1. Oświetlenie 200W/m2 daje maksymalną moc z panela około 75W przy 2,2A i 34v. Wskazana rezystancja grzałki - 15,5 om.

2. Oświetlenie 1000W/m2 daje maksymalną moc z panela około 400W przy 12A i 33v. Wskazana rezystancja grzałki - 2,75 om.

Łapiesz? Cyferki zaokrąglałem, ale chodziło o zobrazowanie różnic. Grzałka o w miarę stałej rezystancji nie jest optymalnym odbiornikiem energii dla panela. Tylko w jednym punkcie pracy będzie optymalna, w pozostałych będzie w części dławić lub zwierać panel. W efekcie uzyskamy tylko część energii jaką można by uzyskać.

Gostek z filmu widocznie jeszcze tego nie załapał, bo słowem nie wspomina.

Edytowane 26 Stycznia 2023 przez gondoljerzy

[gondoljerzy]

a to konkretne info. tak nie mniej pewnie zakłada stałe DC (podstawa dla inwentera, albo ładowania aku) a to już ograniczenie z naszej perspektywy (interesują nas kilodżule a nie noramatywne wejście dla odbiornika.

Grzałki na DC prosto z panela istnieja i nie są moim pomysłem [https://allegro.pl/oferta/grzalka-wody-na-prad-staly-dc-48-v-1500-w-1-1-4-12122417610?reco_id=4e994750-9db6-11ed-b889-96fe496625c7&sid=041047f9c36843e364ecb91b45c568a2755aa386fe7e14ee7421a14291fbf951 zatem ma to sens

Przy czym użycie ich do grzania wody wymaga zastoswania dedykowanego termoststu i zaw. bezpieczeństwa, natomiast mur można sobia grzać bezkarnie i nic się nie zagotuje, ani nie wybuchnie a ciepło zostanie w domu (co poza 2 miesiacami jest poządane)

Fakt istnienia aukcji świadczy tylko o popycie na dane rozwiązanie. Na rynku są też ,,kotły indukcyjne" o sprawności większej niż 1 za cenę z kosmosu.

Dodam też coś w kwestii grzania muru. Czy mur nadąży z odbiorem ciepła od grzałki, tak jak potrafi to zrobić woda?

[MaciekTyr.]

Co do popytu - zgoda, niczego nie dowodzi

Co do odbioru - nie mam obaw. Przy czym grzałka w innej formie niż ta do wody - a dokładnie taka jak do podłogówki - kabel. Grzanie stropu i ścian elektrycznie jest tematem przepracownym.

Co do panela i chrakterystki prądow-napięciowej obciązenia panela. Co będzie jeśli przy oświetleniu 200W/m2 odbiornikem będzie nadal rezystancja 2,75 ohm?

Edytowane 26 Stycznia 2023 przez MaciekTyr.

[gondoljerzy]

Dla prądu rzędu 2,2A na grzałce 2,75 om otrzymasz napięcie około 6v. Czy zamiast 75W dostaniesz tylko 13W.

[CityMatic]

@CityMatic - grzałka to nie elektronika a elektryka, ale nie czepiajmy sie słówek

Tak - każda grzałka ma sprawnosć 100%, podobnie jak kazdy kaloryfer itp. ponieważ docelowo grzeją. Inne urządzenia, które mają inny cel niż grzanie (silniki,

Fizyka liceum:P

http://pracadomowa24.pl/t/sprawnosc-grzalki/26768

 

 

 

 

 

 

 

Edytowane 26 Stycznia 2023 przez CityMatic

[MaciekTyr.]

Dla prądu rzędu 2,2A na grzałce 2,75 om otrzymasz napięcie około 6v. Czy zamiast 75W dostaniesz tylko 13W.

 

To mi wyjaśniłeś - bo nie bardzo rozumiałem wykres 2D z 3-ma zmiennymi i to które są tu danymi a które wynikami (prąd, czy napięcie)

To oznacza, że faktycznie układ warto zoptymalizować jakimś MPPT, choćby uproszczonym.

 

Ideą natomiast pozostaje samo porzucenie standaryzacji parametrów wyjścia (inwenter) oraz pomysł kumulacji (ściany zamiast aku, czy zasobników wodnych). Biorąc pod uwagę polski klimat, układ byłby przydatny w ok 80% dni roku.

W ten sam sposób wbić możnaby też grzałkę z wiatraka.

[MaciekTyr.]

Fizyka liceum:P

http://pracadomowa24.pl/t/sprawnosc-grzalki/26768

 

 

 

 

 

 

 

 

Tu raczej Ty oblałeś.

Grzałka z przykładu ma ograniczone zadanie - zagotowania wody a ciepło oddane do pomieszcenia uznajemy za stratę. Sprawność w kontekście całości oddanego ciepła wynosi 100%. Taka sama jest sprawność każdego kaloryfera, farelki itd (dlatego nie ma sensu sprawdzanie ręką, która lepiej grzeje przy tej samej mocy). Natomiast już np sprawność pieca jest mniejsza, bo odnosi się do ciepła oddanego w układ a starta, to to, co wyleci kominem.

Edytowane 26 Stycznia 2023 przez MaciekTyr.

[CityMatic]

Dlatego napisałem izolacja, strata na przewodach, Twoim murze czy tam co chcesz, izolacji samego domu i wiele b.wiele czynników.

Gdyby każdy dom, każde pomieszczenie miało wszystko na 100% To wystarczy wejść do takiego pomieszczenia i będzie tam ciepło albo przynajmniej 36,6*C.

[MaciekTyr.]

A ja nie pisałem o genialnym domu bez strat ciepła, tylko o odcinku instalacji i dodałem przy tym "od paneli" (bo same panele to mają sprawność raptem 20%). Ściana lub strop, które chcę grzać są w całości w domu i to, co z nich ucieknie, to właśnie nasze ogrzewanie a to co się kumuluje, to nasz substytut zasobnika CO, czy akumulatorów DC.

Nie tworzę tu fizyki a po prostu kastruję typowy FV do zastosowania cieplnego.

[Kaizen]

Z mojej orientacji MPPT czuwa nad optymalizacją sprawności układu,

 

Tyle się zgadza.

 

W szczególności ten fragment o tym, czemu dwa panele tak powoli ładują aku (zamiast aku możesz podstawić "grzałkę")

[MaciekTyr.]

Dla prądu rzędu 2,2A na grzałce 2,75 om otrzymasz napięcie około 6v. Czy zamiast 75W dostaniesz tylko 13W.

 

Jesteś pewien? Nie kwestionuję, bo ja pewności nie mam i może ktoś kompetentny wyjaśni, ale z tego co piszesz, to panel przy słąbym świetle i małej oprności da nam marne 6V i 13W a jak zwiąkszymy oporność, to jego napięcie skoczy do 35V i moc do 75W...

Edytowane 26 Stycznia 2023 przez MaciekTyr.

[CityMatic]

A ja nie pisałem o genialnym domu bez strat ciepła, tylko o odcinku instalacji i dodałem przy tym "od paneli" (bo same panele to mają sprawność raptem 20%). Ściana lub strop, które chcę grzać są w całości w domu i to, co z nich ucieknie, to właśnie nasze ogrzewanie a to co się kumuluje, to nasz substytut zasobnika CO, czy akumulatorów DC.

Nie tworzę tu fizyki a po prostu kastruję typowy FV do zastosowania cieplnego.

Dom=czajnik

Powietrze w domu=woda

No chyba że zrobiż z siebie transformator okręcając się drutem grzejnym.

Edytowane 26 Stycznia 2023 przez CityMatic