Minimera effektförluster

Minimera effektförluster

Inläggav urdjur 01 jul 2011 13:27

Hej! Jag är en glad amatör som precis börjar sätta mig in i möjligheterna att producera sin egen el, som en del i ett större mer långsiktigt projekt (mer om det senare). Det jag funderar på nu närmast är hur man får ett så effektivt system som möjligt, och undviker effektförluster. Jag tänker kolla med er om jag förstått principerna rätt:

"Generatornivå": Förutom vindkraftverkets/panelens egen verkningsgrad etc. handlar det här om optimal placering, och att t.ex. använda solföljare m.m. Helt enkelt, fånga så mycket sol/vind som möjligt.

Till batteri: Här verkar MPPT vara det bästa sättet att se till att ett maximum av den genererade strömmen blir tillgänglig för att ladda batteriet. (Fråga: I webshopen står det att man inte kan använda en OutBack-mppt för vindkraftverk, annat än för värmedumpning, men under "El & VVS" står det att det går utmärkt - har även läst om folk i USA som gör så. Så det funkar alltså?)

24 vs. 12 volt system: Det bästa vore ju om man kunde köra ett 24 volt system i huvudsak för att spara kostnader/förluster i kabeln, samtidigt som man kunde plocka ut 12 volt till allt som går på det. Kanske är det enklaste sättet det som beskrivs här under dubbla elsystem, men det innebär (förmodar jag) att 12v-solpanelen som sköter toppladdningen av batteriet i så fall behöver sin egen mppt-regulator om det ska vara helt optimalt (troligtvis overkill), om övriga paneler + vindkraftverk går på en regulator konfigurerad för 24 volt. Fördelen med detta är att man bara behöver 1 DC-DC omvandlare, och att denna inte begränsar effektuttaget då 12-voltsslingan har sitt eget batteri (till skillnad från om DC-DC-omvandlaren bara anslöts direkt till 24-volt systemet). En annan metod är att använda en 24->12 volt equalizer, t.ex.denna från Redarc. Då slipper man effektförlusten både vid den "udda" solpanelen och vid DC-DC-omvandlingen. Vad tror ni om det?

När det gäller alla saker som laddas via USB, vad är bästa sättet att få ut 5V ur ett 12/24 system med minimala effektförluster? Antar att man kan splitta 12V till 2x6V genom samma principer som ovan (trippla system/en equalizer till), men det kanske finns bättre/enklare sätt?

Jag fann även denna tråd när jag läste in mig på ämnet, som beskriver hur man kan använda en PLC och 230 V sinusinverter i en slinga på 24-voltsystemet för att minimera effektförluster/omkostnader för högförbrukare. Min målsättning är ett modernt hem med alla bekvämligheter (men energisnåla sådana), så jag tänker mig något liknande för ugn, spis, mikro etc. Däremot är jag mycket öppen för mer energieffektiva alternativ om dessa också är arbetsbesparande. T.ex. solugnar sommartid, eller fotoluminiscens istället för elbelysning nattetid (utomhus, för att hitta till muggen, vid brand etc.).

Ta vara på överskottet: Värmedumpning genom shuntregulator/doppvärmare är finfint. Grunden kommer att vara solvärme+liten kamin i ett högisolerat ekohus (typ som detta), så den extra värmen kommer att minimera vedförbrukningen vintertid (när det blåser som mest). Ytterligare värme utöver vad som kan lagras i ackumulatortankarna kommer att gå till en utomhusdamm, d.v.s. bidra till att hålla den isfri. Sommartid kan man koppla in någon effektslukande AC istället - när solen gassar och batterierna är fulla lär lite kyla vara välkommet.

Idéer och pekpinnar mottages tacksamt! :D
urdjur
 
Inlägg: 17
Blev medlem: 30 jun 2011 18:06

Re: Minimera effektförluster

Inläggav OlleP 01 jul 2011 20:24

Tänker du vara ansluten till elnätet?
OlleP
 
Inlägg: 388
Blev medlem: 27 sep 2010 13:55

Re: Minimera effektförluster

Inläggav urdjur 01 jul 2011 23:07

Nej, jag siktar på att vara självförsörjande på el, men inte producera så mycket att försäljning blir lönsamt.

Ett tillägg: Om jag fattat saken rätt finns det ingen MPPT som kan ha både sol och vind inkopplat samtidigt, d.v.s. två stycken kommer ändå att behövas. I så fall är "dubbla system"-varianten ett ganska elegant sätt att lösa 12 vs. 24 problemet, särskilt som kabeln från vindkraftverket lär vara betydligt längre än den från solpanelerna (på taket).

Hur är det då med shuntregulatorn? Jag antar att man behöver separata shuntar för 12V-parken (sol) resp. 24V-parken (vind), eller kan de använda samma?
urdjur
 
Inlägg: 17
Blev medlem: 30 jun 2011 18:06

Re: Minimera effektförluster

Inläggav cman 02 jul 2011 00:54

hur mycket el använder du? Pratar vi över 1Kw/H så är 24V på tok för lite för enfasarna..
Min blog: http://energy.compress.to
Favoritcitat: "det skall vara gött å leva, annars kan det kvetta"
cman
 
Inlägg: 305
Blev medlem: 12 okt 2009 15:39

Re: Minimera effektförluster

Inläggav Karro 02 jul 2011 08:52

12V-system verkar bra, men man får tänka på att utspänningen från 12V-batterier kan bli mycket högre än 12V. 13,6V är normal spänning i bilar. Alla saker som är gjorda för bilar klara den högre spänningen, men halogen-lampor och LED-lampor för inomhusbruk är antagligen inte gjorda för den spänningen, utan för 12V. De kommer att lysa starkare och brinna ut snabbare. LED-lampor, rent specifikt, har oftast ingen spänningsreglering och är extra känsliga för den högre spänningen.

Tänker man på rena bil-prylar, då är utbudet större för 12V. Men det finns också en hel del lastbils- och bussprylar för 24V, även om de är svårare att hitta.

24V är nu inte heller 24V utan snarare kring 27V, men eftersom man ändå behöver omvandlare för allt, så gör det inget. Problemet är alltså när man luras att tro att man inte behöver omvandlare för 12V.

Vad man kan göra för att driva 12V-saker på 24V, är att använda en 24->12V-omvandlare. I motsats till 12V batterier ger de 12V och inte 13,6V, och det bränner inte ut lampor.
När man väl insett att man ändå ofta behöver omvandlare, så är 24V att rekommendera för lite större installationer.

Så den enda nackdelen med 24V är att det är svårare att få tag på prylar för den spänningen. Förutom det är det bara fördelar.

Man kan tänka lite såhär:
10A är en "lagom" ström att ha i ledningar i huset.
Vid 12V ger det 120W, vid 24V 240W.
Så vill man vara begränsad till att aldrig ansluta något större en 120W per vägguttag, då fungerar 12V.
Med 240W klarar man dock det mesta. Ska man driva en mikro, eller något, får man göra en fast installation, eller ett specialuttag för högre ström, för just den prylen.

När det gäller ledningsdragning så rekommenderar jag alltid normal starkströmsstandard, med en vanlig elcentral med automatsäkringar och standard 12/24/48V-vägguttag från GELIA, som ser ut som de vanliga gamla ojordade 230V.
Vill man ha ut 12V för belysning sätter man en liten omvandlare för antingen en lampa, eller en grupp lampor.

Det fina fisken med detta är att man kan göra det mesta av elistallationen utan att vara elektriker, för det är inte så kritiskt och dessutom enklare än en 230V-installation.Vill man vara helt på den "lagliga" sidan har man 8A på varje säkring och kabel, vilket ändå ger 200W per vägguttag vid 24V; gränsen för elbehörighet. En 12V-installation är svårare då det är högre ström.
Användarvisningsbild
Karro
 
Inlägg: 2210
Blev medlem: 13 maj 2007 08:13
Ort: Västernorrland

Re: Minimera effektförluster

Inläggav M8e 02 jul 2011 09:22

Karro skrev:Alla saker som är gjorda för bilar klara den högre spänningen, men halogen-lampor och LED-lampor för inomhusbruk är antagligen inte gjorda för den spänningen, utan för 12V.


Kjells ledsavers lampor har någon inbyggd elektronik, lyser lika bra vid 7v som vid 12v. Vet inte riktigt hur hög spänning den tål men "bilspänning" ska inte vara något problem. Fast detta är undantaget, om man köper någon annan lampa så ska man anta att den behöver 12v om det inte står annat.
Användarvisningsbild
M8e
 
Inlägg: 346
Blev medlem: 27 mar 2008 20:07
Ort: Ume

Re: Minimera effektförluster

Inläggav Karro 02 jul 2011 10:45

Vilken lampa tänker du på?
Användarvisningsbild
Karro
 
Inlägg: 2210
Blev medlem: 13 maj 2007 08:13
Ort: Västernorrland

Re: Minimera effektförluster

Inläggav OlleP 02 jul 2011 11:16

Karro skrev:Vilken lampa tänker du på?

Typ en sån här har jag.
http://www.kjell.com/?item=44198&path=304000000,347500000,353000000,355000000
Fast då kostade den 110 spänn.
Driftspänning 11-14v

Handlarna är ofta inte så noga med att berätta alla data, jag har köpt LED som det bara stått 12v på men det har visat sig att de innehåller en strömregulator ändå. Tvärtom också, naturligtvis, då får man ta till förkopplingsmotstånd (obra).
Tillägg.
Efter lyckat försök med bild provar jag här också.
Bild
Senast redigerad av OlleP 02 jul 2011 11:25, redigerad totalt 1 gång.
OlleP
 
Inlägg: 388
Blev medlem: 27 sep 2010 13:55

Re: Minimera effektförluster

Inläggav OlleP 02 jul 2011 11:23

Karro skrev:När det gäller ledningsdragning så rekommenderar jag alltid normal starkströmsstandard, med en vanlig elcentral med automatsäkringar och standard 12/24/48V-vägguttag från GELIA, som ser ut som de vanliga gamla ojordade 230V.
Vill man ha ut 12V för belysning sätter man en liten omvandlare för antingen en lampa, eller en grupp lampor.

Hur hanterar du förväxlingsrisken mellan plus och minus med vanliga ojordade uttag.
Själv skulle jag, om jag använde 230v grejer, använda jordade lamputtag som inte går att sätta i kontakten fel.
Sån här.
http://www.clasohlson.se/Product/Product.aspx?id=161225101
Bild
Bild gick visst inte:-(
Vad i H bild funkade visst. :D
OlleP
 
Inlägg: 388
Blev medlem: 27 sep 2010 13:55

Re: Minimera effektförluster

Inläggav OlleP 02 jul 2011 11:43

urdjur skrev:Hej! Jag är en glad amatör som precis börjar sätta mig in i möjligheterna att producera sin egen el, som en del i ett större mer långsiktigt projekt (mer om det senare). Det jag funderar på nu närmast är hur man får ett så effektivt system som möjligt, och undviker effektförluster. Jag tänker kolla med er om jag förstått principerna rätt:

"Generatornivå": Förutom vindkraftverkets/panelens egen verkningsgrad etc. handlar det här om optimal placering, och att t.ex. använda solföljare m.m. Helt enkelt, fånga så mycket sol/vind som möjligt.

Till batteri: Här verkar MPPT vara det bästa sättet att se till att ett maximum av den genererade strömmen blir tillgänglig för att ladda batteriet. (Fråga: I webshopen står det att man inte kan använda en OutBack-mppt för vindkraftverk, annat än för värmedumpning, men under "El & VVS" står det att det går utmärkt - har även läst om folk i USA som gör så. Så det funkar alltså?)

24 vs. 12 volt system: Det bästa vore ju om man kunde köra ett 24 volt system i huvudsak för att spara kostnader/förluster i kabeln, samtidigt som man kunde plocka ut 12 volt till allt som går på det. Kanske är det enklaste sättet det som beskrivs här under dubbla elsystem, men det innebär (förmodar jag) att 12v-solpanelen som sköter toppladdningen av batteriet i så fall behöver sin egen mppt-regulator om det ska vara helt optimalt (troligtvis overkill), om övriga paneler + vindkraftverk går på en regulator konfigurerad för 24 volt. Fördelen med detta är att man bara behöver 1 DC-DC omvandlare, och att denna inte begränsar effektuttaget då 12-voltsslingan har sitt eget batteri (till skillnad från om DC-DC-omvandlaren bara anslöts direkt till 24-volt systemet). En annan metod är att använda en 24->12 volt equalizer, t.ex.denna från Redarc. Då slipper man effektförlusten både vid den "udda" solpanelen och vid DC-DC-omvandlingen. Vad tror ni om det?

När det gäller alla saker som laddas via USB, vad är bästa sättet att få ut 5V ur ett 12/24 system med minimala effektförluster? Antar att man kan splitta 12V till 2x6V genom samma principer som ovan (trippla system/en equalizer till), men det kanske finns bättre/enklare sätt?

Jag fann även denna tråd när jag läste in mig på ämnet, som beskriver hur man kan använda en PLC och 230 V sinusinverter i en slinga på 24-voltsystemet för att minimera effektförluster/omkostnader för högförbrukare. Min målsättning är ett modernt hem med alla bekvämligheter (men energisnåla sådana), så jag tänker mig något liknande för ugn, spis, mikro etc. Däremot är jag mycket öppen för mer energieffektiva alternativ om dessa också är arbetsbesparande. T.ex. solugnar sommartid, eller fotoluminiscens istället för elbelysning nattetid (utomhus, för att hitta till muggen, vid brand etc.).

Ta vara på överskottet: Värmedumpning genom shuntregulator/doppvärmare är finfint. Grunden kommer att vara solvärme+liten kamin i ett högisolerat ekohus (typ som detta), så den extra värmen kommer att minimera vedförbrukningen vintertid (när det blåser som mest). Ytterligare värme utöver vad som kan lagras i ackumulatortankarna kommer att gå till en utomhusdamm, d.v.s. bidra till att hålla den isfri. Sommartid kan man koppla in någon effektslukande AC istället - när solen gassar och batterierna är fulla lär lite kyla vara välkommet.

Idéer och pekpinnar mottages tacksamt! :D

Jag har läst ett par gånger nu och blir inte riktigt klok på vad du menar.
Ska du ha elspis? även när solen inte lyser?
Det verkar som du ska hantera effekter på ett par kW.
Det känns som att du borde göra likström av alltihopa på runt 150 volt och sedan en fet växelriktare med god verkningsgrad och köra hela huset på vanlig 230V
Sen hundra Ah med 120v AGM-ackar så har du 5 kWh att para till natten. Nästan som en elbil :idea:
OlleP
 
Inlägg: 388
Blev medlem: 27 sep 2010 13:55

Re: Minimera effektförluster

Inläggav Karro 02 jul 2011 12:35

Det finns speciella vägguttag och kontakter.
Bild
Bild

I de där passar också de nya tunna platta stickpropparna, vilket gör att man kan använda helt vanliga lamparmaturer bara man byter själva lampan. Ganska praktiskt.

De finns hos en konkurrent till Göran - Sunwind, även på Clas Ohlson. De kan också beställas hos elaffärer och av elinstallatörer.
Användarvisningsbild
Karro
 
Inlägg: 2210
Blev medlem: 13 maj 2007 08:13
Ort: Västernorrland

Re: Minimera effektförluster

Inläggav M8e 02 jul 2011 13:07

Karro skrev:Vilken lampa tänker du på?

Tror detta gäller alla lampor av märket "Ledsavers" i kategorin "12 V med reflektor".
http://www.kjell.com/content/templates/shop_main.aspx?catalog=340255&path=45000000,68500000,69000000#340256

Jag har själv inte testat dem men de har nämnts i några forum. tex:
http://happymtb.org/forum/read.php/1/972084/1007963#msg-1007963
Användarvisningsbild
M8e
 
Inlägg: 346
Blev medlem: 27 mar 2008 20:07
Ort: Ume

Re: Minimera effektförluster

Inläggav urdjur 02 jul 2011 13:19

Tack för all feedback! Jag ska börja med att säga att jag har ingen färdig idé för elsystemet i dagsläget, utan vill börja med att förstå principer och förutsättningar. Allt är så att säga förhandlingsbart och rätt teoretiskt än så länge :)

hur mycket el använder du? Pratar vi över 1Kw/H så är 24V på tok för lite för enfasarna..


Jag har preliminärt räknat med en årsförbrukning på ca 3000 kWh (högt räknat), exklusive överskott som går till vattenuppvärmning. Utöver överskottet från shunten till varmvattnet (och värmeförluster vid lampor och hushållsprylar) kommer jag inte behöva någon el till uppvärmning.

Detta innebär att jag kommer att behöva dra in ca 340 watt i snitt, konstant, från vind och sol. Med MPPT regulatorer, minimering av effektförluster och en väldimensionerad batteripark för att kompensera för fluktuationer i väderlek så har jag uppskattat att jag går runt på ett 600 W vindkraftverk + ca 200 W solpaneler. Huset är beläget på en kulle, på en stor tomt vid mälaren, vilket bör ge goda förutsättningar.

24V är nu inte heller 24V utan snarare kring 27V, men eftersom man ändå behöver omvandlare för allt, så gör det inget. Problemet är alltså när man luras att tro att man inte behöver omvandlare för 12V.

Vad man kan göra för att driva 12V-saker på 24V, är att använda en 24->12V-omvandlare. I motsats till 12V batterier ger de 12V och inte 13,6V, och det bränner inte ut lampor.
När man väl insett att man ändå ofta behöver omvandlare, så är 24V att rekommendera för lite större installationer.

Så den enda nackdelen med 24V är att det är svårare att få tag på prylar för den spänningen. Förutom det är det bara fördelar.


Visst, men är inte effektförlusten att gå från "ca 24" till "exakt 12" större än att gå från "ca 12" till "exakt 12"? Plus att många 12V-grejer som går till bilar antingen klarar variationer i spänningen, eller har en inbyggd omvandlare för att få ut exakt 12 V. Varför inte ha solpaneler på 12 V och vindkraftverk på 24 V, så kan man få det bästa av båda världar (såsom beskrivs här).

Med 240W klarar man dock det mesta. Ska man driva en mikro, eller något, får man göra en fast installation, eller ett specialuttag för högre ström, för just den prylen.
[...]
Det fina fisken med detta är att man kan göra det mesta av elistallationen utan att vara elektriker, för det är inte så kritiskt och dessutom enklare än en 230V-installation.Vill man vara helt på den "lagliga" sidan har man 8A på varje säkring och kabel, vilket ändå ger 200W per vägguttag vid 24V; gränsen för elbehörighet. En 12V-installation är svårare då det är högre ström.


Just. Jag har ca 3 år på mig att läsa in mig på projektet och samla information, och vill göra allt superlagligt. Jag tänker säkra upp allt på 8A och mest använda 12V-systemet för lågeffektprylar (lampor, ladda prylar via USB, utvalda produkter som råkar vara "bättre" i 12V-utförande än som 24V). Sen tänker jag ta en elektriker till hjälp för att göra en 230V-slinga på 24V-systemet med en växelriktare för särskilda prylar som är över 200W. Vederbörande får i samma veva kolla in mina svagströmsarbeten och godkänna.

Jag har läst ett par gånger nu och blir inte riktigt klok på vad du menar.
Ska du ha elspis? även när solen inte lyser?
Det verkar som du ska hantera effekter på ett par kW.
Det känns som att du borde göra likström av alltihopa på runt 150 volt och sedan en fet växelriktare med god verkningsgrad och köra hela huset på vanlig 230V
Sen hundra Ah med 120v AGM-ackar så har du 5 kWh att para till natten. Nästan som en elbil :idea


Ja, jag tänker använda spis (induktionshäll) även när solen inte lyser. :D Men gemensamt för 230-V prylarna är att de kommer att användas sällan, under kort tid och aldrig tillsammans (ordnas genom tidsstyrning t.ex. via en PLC). Därför tänkte jag ha en växelriktare som klarar starteffekter på ca 2000W, kombinerat med prylar som har låga starteffekter (t.ex. små centraldammsugare som startar sekventiellt). Växelriktaren är inkopplad på 24V slingan. Ser inte riktigt poängen med att ha 150 V hela tiden, när de prylar som används mest kommer att klara sig fint på under 200W och 5-24 volt.

De nya el/dieselhybriderna och elcykel m.m. är definitivt något jag överväger på sikt, och det kan vara ytterligare ett sätt att ta till vara överskott från hushållselproduktionen och därmed sänka bränslekostnader, särskilt om systemet byggs ut senare.
urdjur
 
Inlägg: 17
Blev medlem: 30 jun 2011 18:06

Re: Minimera effektförluster

Inläggav Martin 02 jul 2011 14:28

urdjur skrev:Detta innebär att jag kommer att behöva dra in ca 340 watt i snitt, konstant, från vind och sol. Med MPPT regulatorer, minimering av effektförluster och en väldimensionerad batteripark för att kompensera för fluktuationer i väderlek så har jag uppskattat att jag går runt på ett 600 W vindkraftverk + ca 200 W solpaneler.


Det här är alldeles för optimistiskt räknat. Med en 600 W snurra och 200 W solpaneler så kanske du skulle snitta 34 watt inte 340.
Martin
 
Inlägg: 831
Blev medlem: 30 mar 2008 21:50
Ort: Rimforsa

Re: Minimera effektförluster

Inläggav urdjur 02 jul 2011 14:47

Det här är alldeles för optimistiskt räknat. Med en 600 W snurra och 200 W solpaneler så kanske du skulle snitta 34 watt inte 340.


Kanske för optimistiskt, men din bedömning verkar i gengäld väl pessimistisk. Om man räknar med en snittvind på 4,5 m/s ger väl även en ganska dålig snurra ca 100W i praktiken? Om man därtill optimerar allt och bor på en plats där det blåser ca 6,0 i snitt blir ju förutsättningarna bättre.

Men OK, låt oss vända på frågan och räkna på ett "worst case" istället. En vindhastighet på 5,0 m/s i snitt och ca 300-400 W önskat snittuttag i praktiken, med en lämplig fördelning på sol och vind passande Mälardalen. Hur många W vind respektive sol pratar vi om då?
urdjur
 
Inlägg: 17
Blev medlem: 30 jun 2011 18:06

Nästa

Återgå till El, elektronik, generatorer/motorer, regulatorer, vattenvärmning, m.m.

Vilka är online

Användare som besöker denna kategori: Inga registrerade användare och 6 gäster