Monitorowanie małej instalacji PV - ESP8266 + ADS115 + ACS715

[Miglandz]

Chciałem podzielić się z wami jak powstała moja mała instalacja fotowoltaiczna oraz przedstawić system monitorowania.

Ale od początku, aby móc zasilać wszystkie urządzenia w mojej domowej serwerowni konieczna była modyfikacja zasilania tak aby wszystkie sprzęty były zasilane z jednego źródła. Postanowiłem postawić na instalację 24V z przetwornicami stepdown do 12V. Dlaczego 24V a nie 12V? 

• mniejsze prądy
• pakiet 7s ogniw 18650 w pełni pokrywa się z zakresem napięć akumulatorów kwasowych/żelowych więc można wykorzystać standardowy/tani kontroler do paneli PV
• możliwość zbudowania taniej baterii z ogniw 18650
• niektóre urządzenia w mojej serwerowni były przystosowane już do napięcia 24V

teraz kilka suchych danych:

• ilość paneli PV 3 szt.
• moc paneli 3x180Wp
• szacowana pojemność baterii 100Ah 

 

pobór mocy urządzeń dzień 80W, w nocy 100W - spowodowane tym że działa tam również monitoring więc podczerwień w kamerach pobiera w nocy 20W czyli jakieś 0,8A więcej.

Instalacja w lato uruchamia się około godziny 8 ładuje baterie i na bieżąco zużywa energię z słońca, po zachodzie słońca całość pracuje do godziny 7-8 następnego dnia. Czyli w pogodne dni letnie 24h mogę pracować z energii słonecznej. Gdy akumulatory rozładują się do napięcia 21.2V sterownik odcina zasilanie, a wszystkie urządzenia zaczynają pracować z zasilacza, na którym mam ustawione napięcie 20V. Przełączanie jeśli tak to można nazwać zrealizowane jest na 2 diodach.

 

Przedstawię ilość urządzeń które zasilam bo jest tego dość sporo:

• Switch DES-3028
• Mikrotik 750GR3
• Mikrotik 750R2
• AP Tp-link 1043ND
• AP Ubnt Bullet M2
• 5 szt ESP8266 - przeznaczenie różne od sterownika pieca do sterowania bramą wjazdową
• Raspberry Pi
• NAS Zyxel NSA310
• rejestrator Dahua
• 8 kamer 
• Stacja meteo na Arduino Nano

Nazbierało się tego dość sporo. 

Jak już wspomniałem energię gromadzę w 4 pakietach z ogniw 18650. Dwa z nich to pakiety 7s7p, jeden 7s14p oraz jeden 6s6p. Dlaczego tak, niestety przy samych pakietach 7s zdarzało się że przy głębokim rozładowaniu BMSy odłączały pakiety. Niestety mój sterownik z automatycznym wyborem napięcia akumulatorów następnego dnia włączał się z ustawieniami 12V. Aby temu zapobiec zbudowałem pakiet 6s, gdzie zakres pracy takiego pakietu to od 16.8V od 25.2V. Teraz wszyscy złapią się za głowę i powiedzą to co ten słynny kot na memie (Andrzej to .... ) Spokojnie tak wiem 7s to zakres od 19.6V do 29.4V. BMS w pakiecie 6s bardzo dobrze pilnuje aby nie przeładować ogniw, powyżej maksymalnego napięcia pakiet jest odłączany i w tym momencie ładowane są tylko pakiety 7s. Przewidziałem również prowizoryczny “system gaśniczy”, składający się z kuli gaśniczej, która podczas kontaktu z ogniem rozpyla 1.3 kg proszku. Wszystko zamknięte jest w szafie rack 5U, więc w razie pożaru kula powinna sobie poradzić. Opis jak są zbudowane moje baterie znajdziecie w osobnym poście bo ta historia jest również ciekawa, link tutaj.

Jeszcze fotka z montażu skrzyni, jak widać baterie siedzą w dodatkowej skrzynce z grubej blachy.

Do monitorowania ilości wytworzonego prądu oraz napięć na akumulatorach wykorzystuję EPS8266 oraz 3 szt. ACS712 podłączone do ADS1115, wszystkie dane zbieram w systemie Domoticz czyli:

• napięcie na pakietach
• prąd pakietów
• prąd wytworzony
• prąd zużyty
• licznik produkcji
• licznik zużycia

A przy pomocy Grafany prezentuje je tak:

Ważny szczegół, połączenia między ACS712 a ADS1115 warto polutować, bo inaczej mogą występować dziwne wahania prądów.

Monitoruje dodatkowo temperaturę pakietów oraz szafy. Temperatura pakietów nie przekracza 30st podczas końcowego etapu ładowania/rozładowywania, a w samej szafie maksymalnie odnotowałem 25st.

Jak widać zastosowałem też bezpieczniki 10A na pakiety 7s, 4A na pakiet 6s oraz 16A na panele PV. Cała elektronika zamontowana jest na listwie din a do sterownika dołożyłem z tyłu radiator oraz wentylator który załączany jest termistorem przy 50st. 

Teraz zapewne omówię najciekawszą sprawę jaka jest opłacalność. Zwrot z inwestycji w same panele, sterownik, bezpieczniki powinien zwrócić się po 24 miesiącach. (tak to wyliczyłem nie pamiętam jak ale chcę w to wierzyć ;) ) Nie liczę tu ceny ogniw bo pochodzą z odzysku i czasu jaki poświęciłem na budowę. Jest jeszcze jeden ważny aspekt, zmniejszyło mi się obciążenie UPSa więc w razie zaniku zasilania cały pozostały sprzęt w domu popracuje dłużej.

Oprócz tej mini instalacji PV mam też instalacje z inwerterem 5.5kW, więc tą instalacje traktuję jako ciekawostkę.

Jeszcze bym zapomniał, jeśli znajdą się zainteresowani kodem źródłowym to chętnie udostępnię, tylko jak zawsze muszę znaleźć czas aby go posprzątać i porobić komentarze

 

 

Edytowano Październik 26, 2020 przez Miglandz

[Treker (Damian Szymański)]

@Miglandz dzięki za opis kolejnego ciekawego projektu - wpis został właśnie zatwierdzony, więc jest już widoczny publicznie

[KHX]

Wygląda świetnie. Mam nadzieję, że kiedyś nauczę się coś takiego sam zrobić. 

[hashpl]

Posiadam kilka bmsow na 7s z pakietów które zasilaly łóżka ortopedyczne. Napisz na maila jak jesteś chętny. [email protected]

[pronoob]

Jak ci się akumulatory zapalą to 1kg proszku nie wystarczy ale lepsze to niż nic

[pixsoft]

@Miglandz Hej , mam podobną instalację tyle że pv 3x330Wp i chciałem zapytać jakie wartości WH wyciągasz ze swojej instalacji w ostatnich dniach. Bo te które ja mam to jakieś nieporozumienie. Ostatnio pogoda nie sprzyja ale niestety nie mam porównania. U mnie mniej więcej do końca października było ok.

 

 

[Miglandz]

No szału nie ma ale to norma. Dopiero w marcu będzie lepiej.

Dla porównania wykres z instalacji 5,8 kWp

@pixsoft  z ciekawości w czym magazynujesz energie ?

Edytowano Grudzień 14, 2020 przez Miglandz

[pixsoft]

@Miglandz

2x https://specpart.pl/akumulator-x-pro-marina-12v-100ah-850a-lodzie-kampery-przyczepy.html ale przy temperaturze w okolicach 0 słabo się sprawdza, gdzie latem było ok.

Planuje to zamknąć w wyizolowanym pudle. I trzymać temperature.  Do monitorowania stanu baterii używam tego:

https://www.victronenergy.pl/upload/documents/Datasheet-BMV-712-Smart-EN.pdf Przy czym moja instalacja nie ma możliwości podpięcia obecnie zewnętrznego źródła zasilania. 

 

[Moralez]

Cześć,

 

Super projekt

 

Ja chciałbym zacząć od czegoś prostszego - wykorzystując Domoticza w połączeniu z Grafaną chciałbym monitorować moją instalacje PV 3.7kWp z falownikiem Fronius Symo. Problemem jest dla mnie stworzenie oprogramowania (bardziej ze mnie elektronik niż programista ). 

Chciałem zapytać czy mógłbyś udostępnić swój soft bym mógł od czegoś zacząć?