Die autonome Steuerung der Energieflüsse, den überblick über die bereits in vorheriger Artikel, für das optimale management der produzierten Energie aus Erneuerbaren Quellen, mit dem Ziel der Optimierung der Leistung des Systems. Genauer gesagt, der controller ist Teil eines μικροδικτύου, wo es Energie, Produktion und Konsum, und, dass der Algorithmus der Nutzung von Wetterdaten, entscheiden über die Verwendung der oben genannten Energie.
Im detail vorgestellt werden, die strukturellen Elemente des Systems, das entweder als Erzeuger oder als Verbraucher der Strom mit der entsprechenden elektrischen Eigenschaften, sowie die Gerät (hardware), die entwickelt werden, und das management von alle die oben genannten Daten. Schließlich präsentieren wir die Steuerung ist ausgewählt für die Entwicklung des Systems mit den entsprechenden features.
Erzeuger und Verbraucher von Strom
Das hybrid-system entwickelt, besteht aus den folgenden teilen:
- Photovoltaik-Paneele mit einer Leistung von insgesamt 41,04 kW
- Kleine wind turbine vertikale Achse macht 5,00 kW
- Wasserturm mit υδρογεννήτρια power 2,00 kW
- Batterien Energie Lagerung Blei-Säure (RES OPzS), mit einer Kapazität von insgesamt 220,00 kWh
- Netzwerk HEDNO
- Lasten des Verbrauchs installation von Gesamt-10,00 kW
Einige dieser Elemente fungieren als Produzenten von Strom-und einige, wie die Verbraucher.
Genauer gesagt, die Stromerzeugung, die aus den folgenden:
ein. Photovoltaik-Paneele
b. Wind turbine
c. System υδατόπυργου mit υδρογεννήτρια
d.... Netzwerk HEDNO
e. Akkumulatoren (in der phase der Entladung)
Beziehungsweise, das elektrische Energie verbraucht wird durch die folgenden Elemente:
ein. Lasten der Einrichtung,
b. Akkumulatoren (in der phase der Aufladung)
c. Bohren (in der phase der Befüllung der υδατόπυργου)
Dann präsentieren wir Ihnen im detail alle Teile des Systems, die technische und elektrische Eigenschaften.
Photovoltaik-Paneele
Photovoltaik-panels, die Arbeit als Produzentin von Strom. Das system von Photovoltaik installiert werden eine Gesamtleistung von 41,04 kW und besteht aus 72 Tafeln, power 570Wp jeder. Die Paneele verwendet wird, ist einseitig, monokristalline Silizium, 72 Zellen.
Die Photovoltaik-Module erzeugen Strom durch Absorption von Sonnenstrahlung. Im Kern geht es um die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie. Den erzeugten Strom durch die Photovoltaik-panels ist Gleichstrom (DC), während die Nominale Spannung des offenen Stromkreises für ein panel ist gleich 50,11 V.
Die Photovoltaikanlage wird installiert werden, auf dem Boden und der Paneele platziert werden auf eine stabile Metall-Basen-support.
Am Ausgang der Anlage, Photovoltaik-Systeme werden an drei Laderegler 450/200 mit Eingang Spannung von pv bis zu 450V und Ausgang Strom ist 200A. Der Laderegler steuert den Ladevorgang der Batterien und den interrupt, wenn es ist gefunden, die für die volle Ladung diese. Zur gleichen Zeit, wird es ermöglichen, den automatischen Neustart des Ladevorgangs der Batterien, wenn es ist gefunden, dass die Spannung fiel unter einen bestimmten Ladezustand. Die Leistung von alle die Laderegler werden in einem Gerät verbunden die DC-BUS-mit 48V DC (DC 48V BUS) installiert werden.
Wind turbine
Die Windkraftanlage arbeitet als Produzent von Strom. Die wind turbine, die installiert werden, werden vertikale Achse, die Kraft von 5,00 kW und wird platziert werden in einem Metall Säule der Unterstützung für eur 12,00 m.
Die aktuellen von der Windkraftanlage erzeugt Wechselstrom (AC), Spannung 220V. Am Ausgang von der wind turbine, wird eine Verbindung mit einem Laderegler mit einer Ausgangsspannung von 48 V und Ausgangsstrom 105A. Der Laderegler steuert den Ladevorgang der Batterien und abgeschnitten, wenn es ist gefunden, die für die volle Ladung diese. Zur gleichen Zeit, können für den automatischen Neustart des Ladevorgangs der Batterien, wenn es ist gefunden, dass die Spannung fiel unter einen bestimmten Ladezustand. Auch, die Ladung regler Steuern die Umleitung des überschüssigen Energie der Windkraftanlage, um die Ladung Ablehnung (dump load). Der Ausgang des ladereglers verbunden werden, um die DC-BUS-48V installiert werden.
Hydrogenerator
Die υδρογεννήτρια arbeitet als Produzent von Strom. Ich installierte ein system, bestehend aus einem Wasser Turm und eine υδρογεννήτρια power 2,00 kW. Mit dem gleichen system verbunden werden soll, und bohren power-4,50 kW, die in Betrieb genommen werden, die entsprechend den Anforderungen in der Energie des Systems, die entwickelt werden. Die aktuelle erzeugt durch die υδρογεννήτρια Wechselstrom (AC), Spannung 38V, 75V, 150V oder 200V (je nach Modell)
An der Ausfahrt des υδρογεννήτριας wird eine Verbindung ein regler zu berechnen 48/105 mit einer Ausgangsspannung von 48 V und Ausgangsstrom 105A.
Der Laderegler steuert den Ladevorgang der Batterien und abgeschnitten, wenn es ist gefunden, die für die volle Ladung diese.
Zur gleichen Zeit, können für den automatischen Neustart des Ladevorgangs der Batterien, wenn es ist gefunden, dass die Spannung fiel unter einen bestimmten Ladezustand. Der Ausgang des ladereglers verbunden werden, um die DC-BUS-48V installiert werden. Unterhalb des Profils einer Verbindung der Schaltung von υδρογεννήτριας und die technischen und elektrischen Eigenschaften der Laderegler installiert werden.
An der Ausfahrt des υδρογεννήτριας wird eine Verbindung ein regler zu berechnen 48/105 mit einer Ausgangsspannung von 48 V und Ausgangsstrom 105A. Der Laderegler steuert den Ladevorgang der Batterien und abgeschnitten, wenn es ist gefunden, die für die volle Ladung diese. Zur gleichen Zeit, können für den automatischen Neustart des Ladevorgangs der Batterien, wenn es ist gefunden, dass die Spannung fiel unter einen bestimmten Ladezustand. Der Ausgang des ladereglers verbunden werden, um die DC-BUS-48V installiert werden. Unterhalb des Profils einer Verbindung der Schaltung von υδρογεννήτριας und die technischen und elektrischen Eigenschaften der Laderegler installiert werden.
Batterien Energie Lagerung
Die Batterien Energie Lagerung Betrieb als Produzent von Strom (in der phase der Entladung) und als Konsumenten von Strom (in der phase der Ladung).
In beiden Fällen, den Strom von den Batterien, Gleichstrom (DC), Spannung 48 Volt.
In dieser speziellen Anwendung erfordert die installation von Batterien mit einem stromspeicher gleich 220kWh. Wir verwenden zwei parallele arrays von Batterien, Blei-Säure-RES OPzS.
Jedes array besteht aus 24 Stück Batterie-Spannung: 2V-Kapazität 2286AH.
Die Module des Akkus angeschlossen werden, die mit dem zentralen BUS (48-V-DC-BUS).
Netzwerk HEDNO
Das Netzwerk von HEDNO s. ein. tätig als Hersteller Strom. Die macht des Netzes drei-phase Wechselstrom (AC)Spannung 400V und Frequenz 50Hz.
Das Netzwerk von HEDNO, wird eine Verbindung zu einem Gerät BUS AC,, wie unten beschrieben.
Lasten Verbrauch
Lasten von setup-Arbeit als Verbraucher Strom. In dieser speziellen Anwendung, die insgesamt power Lasten der Verbrauch ist gleich 10,00 kW. Die Lasten sind unterteilt in die folgenden drei Kategorien:
- Die kritischen Werte (Critical loads) – 1,50 kWSie gehen zu Lasten erfordern eine kontinuierliche und Unterbrechungsfreie Stromversorgung (PCs, Beleuchtung, Steckdosen)
- Normaler Ladung (Normale Beanspruchung) – 4,00 kW: Das ist für den rest der Lasten der installation (PCs)
- Laden rig – 4,50 kW: Dies ist der Bohrer in Verbindung mit dem system υδατόπυργου-υδρογεννήτριας und wird in Betrieb gesetzt werden unter den Bedingungen und in übereinstimmung mit den Anforderungen des Systems in Aktion.
Die folgende Tabelle zeigt alle Elemente des Systems werden so gestaltet werden, mit ähnlichen elektrischen Eigenschaften.
Lasten Verbrauch
| Laden | Leistung (kW) | Genre (3Φ/1Φ) |
|---|---|---|
| Critical loads | ||
| 1 PCS | 0.25 | 1Φ |
| PC 2 | 0.25 | 1Φ |
| PC 3 | 0.25 | 1Φ |
| Beleuchtung | 0.3 | 1Φ |
| Sockets | 0.45 | 1Φ |
| Zwischensumme | 1.5 | 1Φ |
| Normale Lasten | ||
| 1 PCS | 0.45 | 1Φ |
| PC 2 | 0.45 | 1Φ |
| PC 3 | 0.45 | 1Φ |
| PC 4 | 0.45 | 1Φ |
| PC 5 | 0.45 | 1Φ |
| PC 6 | 0.45 | 1Φ |
| PC 7 | 0.45 | 1Φ |
| PC-8 | 0.45 | 1Φ |
| PC-9 | 0.4 | 1Φ |
| Zwischensumme | 4 | 1Φ |
| Laden rig | ||
| Bohren | 4.5 | 3Φ |
| Zwischensumme | 4.5 | 3Φ |
| Total | 10 | 3Φ |
Elektrisches system Eigenschaften
| System-Komponenten | Typ (AC/DC) | Ausgangsspannung (V) | Total power (kW) | Kapazität (kWh) |
|---|---|---|---|---|
| Hersteller | ||||
| Photovoltaik-Paneele | DC | 50.11 | 7.4 | – |
| Wind turbine | AC | 220 | 5 | – |
| Hydrogenerator | AC | 38,00 V 75,00 V 150,00 V oder 200,00 V | 2 | |
| Akkumulatoren | DC | 48 | – | 220 |
| Netzwerk HEDNO | AC | 400 | – | – |
| Verbraucher | ||||
| Akkumulatoren | DC | 48 | – | 220 |
| Lasten der Einrichtung, | AC | 400 | 10 | – |
Lasten von Konsum verbunden sein wird, in dem gleichen layout BUS AC Sie werden angeschlossen und das Netzwerk von HEDNO.
Zwischen den beiden BUS (AC-BUS, DC-BUS-48V) es wird eine Verbindung von drei Einphasen-Wechselrichter/Ladegeräte, power 15,00 KW jede und jeder. Die Wechselrichter wandeln den Gleichstrom in Wechselstrom um, um wieder aufzufüllen, die Lasten der installation, während zur gleichen Zeit benutzt werden für das aufladen der Batterien in Fällen, in denen dies als notwendig erachtet wird, durch die zentrale Steuerung des Systems. Der Ausgang des Wechselrichter angeschlossen werden, um die AC BUS installiert werden, um zu füttern die Lasten der installation. Unten sind die technischen und elektrischen Eigenschaften der Wechselrichter installiert werden soll, sowie die Profil-Verbindung für alle Kreise rund um Netzwerk und die Lasten der installation.
Es wird darauf hingewiesen, dass das entwickelte system ist skalierbar und kann verbinden Sie zusätzliche Geräte wie/Z, υδρογεννήτρια, Windkraftanlage, Photovoltaik, etc.
Controlleroperations-system
Der system-controller für die Steuerung von μικροδικτύων ist ein Raspberry Pi 4 Modell B ist die neueste Produkt einer Serie von computer Raspberry Pi. Dies ist ein vollständig EDV-system von einem Vorstand, bestehend aus einer Zentraleinheit (CPU), integrierte Grafik Prozessor (GPU), Speicher -, RAM-und input/output-ports (GPIO).
Speziell der Raspberry Pi 4 Modell B besteht aus einem quad-core-Prozessor ARM Cortex-A72, Architektur, 64-bit und einer Frequenz von 1,5 GHz. Speicher-RAM-Typ LPDDR4 und hat eine Größe von 4 GB, die macht es zulässig, für die Ausführung von komplexen und parallelen Prozessen. Die Stromversorgung erfolgt über einen USB-C 5V und 3A. Darüber hinaus wird die Vernetzung kann entweder kabelgebunden über den host-Ethernet-oder wireless via Wi-Fi. Immer noch gibt es eine Möglichkeit, Daten transfer über Bluetooth 5.0.
Im Hinblick auf die Verwendung der controller in das system der Raspberry Pi angeschlossen werden durch die relais-platine mit dem relais von der Schalttafel der Anlage und auf diese Weise werden Sie Befehle geben, die die Gestaltung der Energieströme.
Control system
Das Ziel des Forschungsprojektes ist die Konzeption und Entwicklung eines Gerätes (hardware), die die Möglichkeit für die Verwaltung und Verteilung aller Energieströme, die aus den oben genannten Produzenten und Konsumenten. Das Gerät nimmt als input-Daten die folgenden Informationen:
- Klimatische Daten mit einer Prognose von 4-5 Tage (Sonne, wind speed, etc.)
- Verbrauch kritisch laden
- Verbrauch normal laden
Sie erhalten diese Daten, das Gerät wird in der Lage sein zu kontrollieren, die alle auf Daten und führt die Zuordnung zur Erreichung der maximal möglichen Leistung. Zum Beispiel, wenn bei einem sonnigen Tag, die panels ein Haus Energie erzeugen und die Batterien sind nicht voll aufgeladen ist, wird das Gerät machen eine Wahl. Wenn das Wetter über den Tag, sofern für trübe wird, die Batterien aufzuladen so es ist Lager, sonst, wird direkt die überschüssige Energie an das Stromnetz.
Alle input-Daten importiert werden, um eine software auf einem computer, die live-Daten von den Stromkreisen des Geräts und entscheiden die jeweiligen Richtungen der Ströme von Energie. Um dies zu erreichen, entwickelten wir einen controller Raspberry Pi Modell B-Serie-computer Raspberry Pi. Im wesentlichen wird der controller akzeptieren spezifischer Befehle, die geöffnet oder geschlossen Schaltkontakte (relais) und kontrolliert die Allokation von Energie und von alle Komponenten des Systems (solar panels, wind turbine, υδρογεννήτρια, Speicher -, Netzwerk-HEDNO, Lasten des Verbrauchs und einem anderen Gerät, das angeschlossen werden könnte.
Die relais der Vorstand wird über power Versorgung Spannung 12V, Strom 3A, und power 36W. In der obigen Abbildung wird Hinzugefügt, und ein 7 " touch-Bildschirm, Auflösung 1024×600. Die Verbindung zum Raspberry Pi über ein HDMI-Kabel bei eingeschalteter Stromversorgung erfolgt über ein USB-Kabel. Die folgende Abbildung zeigt das Netzteil verwendet wird , sowie die Bildschirm, dass eine Verbindung mit dem Raspberry Pi .
Für den Betrieb des Controllers zu Steuern die relais des Systems, die Verfahren ist wie folgt:
- Verbindung des relais des Systems mit diesem Brett
- Entwicklung von software, die läuft auf dem Raspberry Pi
- In der software, Lesen Sie die Daten aus der cloud.
- Je nach den Werten der Daten und die Logik des Programms (code), ändern Sie den status des relais auf der Hauptplatine in einem Normalen Schließen oder Normal Offen für die weitere Fahrt (power) des relais in das system
- Anzeige der Daten auf dem Bildschirm, der angeschlossen ist, um den Raspberry Pi und die Möglichkeit, eine weitere Kontrolle, wie deaktivieren Sie die gesamte μικροδικτύου und überwachung der verschiedenen Ströme von Energie
Auf dem Bildschirm des Controllers, in dem es alle Informationen über das system überprüft. Beobachten Sie die Bilder der Figur, es ist Schluss, dass die Anwendung, die ist verantwortlich für die Visualisierung der Daten besteht aus drei Haupt-Menüs. Ein gemeinsames Merkmal aller drei ist, dass der Bildschirm ist unterteilt in sechs kleinere Fenster.
Schließlich ist es erwähnenswert, dass die Art von Anwendung, die entwickelt werden, für die Steuerung des Systems und die Anzeige von Daten auf dem Bildschirm kann eine web-Anwendung (web oder desktop oder mobile Anwendung.
In mehr detail, die Steuerung und Entscheidungsfindung im text vorkommt “Eigenständiger Controller: Hardware“
Finanzierung
AmEFC (EMION) wird vom Generalbüro für Forschung und Innovation der Hellenischen Republik mit der Vorschlagsnummer [T2ΕΡΕ-02878] und mit Mitteln der Europäischen Union finanziert.
Das Projekt wird unter der Schirmherrschaft des Sonderdienstes für die Verwaltung und Umsetzung von Maßnahmen in den Bereichen Forschung, technologische Entwicklung und Innovation (EYDE ETAK) durchgeführt. Mit der Kofinanzierung Griechenlands und der Europäischen Union.
