Dimensionare sistem fotovoltaic/eolian/hidro/etc

Propun un mod putin simplificat de calcul al consumului de energie. Poate o completare la ce a scris @addy in deschiderea topicului

1. Facut table in excel (sau pe hartie, de ce nu) cu perioade - saptamanal (merge si lunar sau bi-lunar, dar ideal ar fi zilnic...)
2. Impartit pe 'perioade' de productie/consum - trezit -> plecat la munca (ideal ar fi sa se supra-puna aceste ore cu primele 2-3 ore dintr-o zi, ceea ce poate coincide usor vara); timpul zilei (cand productia poate atinge maximul); ultimele ore ale zile ->venit acasa sau lasarea serii.
3. Masurat aceste consumuri - can te trezesti (aka intervine factorul 'manual' in consum), cand pleci la birou (sau whatever, cand se termina filtrul de cafea, toasterul de paine, etc); cand vii acasa de unde ai plecat (adica ce a consumat casa ta, in absenta ta - frigider, etc.); si masurat consumul pana inainte de culcare.
Obtinem astfel o curba de consum pe intreaga zi. De asemenea trebuie facuti aceiasi pasi si in weekend, pentru ca atunci se schimba putin lucrurile.
4. Apoi trebuie sa vedem ce consumuri avem ce pot fi 'migrate'/mutate in alte parti ale zilei. Si ce consumuri sunt 'permanente'. De exemplu, putem folosi masina de spalat, masina de spalat vase, umplerea unui boiler, etc in timpul in maxim al zilei de prodcere a energiei, adica cat suntem noi plecati. Si tinut cont de faptul ca fridigerul merge intermitent pe intreaga duata a zilei.
5. Cu o priza cu masurare (chiar am vazut zilele trecute in Cora la 37 de lei si parca era si cu programare), determinam cat consuma fiecare aparat pe ciclu (pompa, MS, frigider, etc).

Avand toate aceste date, adica ce si cand consumam, putem sa ne jucam cu mutarea lor in diferite perioade de consum si productie si putem trece la dimensionarea sistemului.

Trebuie de asemenea analizata aceasta curba de consum pe o perioadata cat mai mare pentru a avea relevanta. Nu se poate compara o zi de vara, in care la ora 6 ma trezesc si nu mai am nevoie de lumina (decat eventual la baie) iar panourile oricum incep sa aiba un randament bun incepanad cu ora 8-9. Pe cand iarna voi aprinde minim si lumina la bucatarie si eventual si in living sau unde servesc cafeaua.

De aici putem calcula necesarul de putere al sistemului si putem optimiza un eentual banc de baterii. De exemplu, sa presupunem ca noapte ar merde doar frigiderul si consuma 500w, cafetierea 200w si becurile inca 100w pana se face lumina naturala. Deci am nevoie de 800w stocati. Iar seara consum 2kW cu TV, PC, luminat, microunde, etc. Rezulta ca as avea nevoie de 2.8kW stocati in baterii. Apoi mai consum cu MS si MSV si pompe, climatizare, etc inca 3kW dea-lungul zilei. De aici am nevoie de 6kW tot sistemul.
corelez aceste informatii cu eficienta unui sistem si determin numarul de panouri, invertor si baterii.

Din calculele facute de mine pana acum, e mai eficient sa sub-dimensionezi sistemul si sa fie mixt (on si off grid) si peak-urile de consum sa le iei din retea. Nu merita sa investesti in baterii si un sistem prea mare, mai mare decat media sau chiar minimul mediu de consum.

Dupa parerea mea,tot ce inseamna consumatori peste max1000W nu intra in calculul alimentarii acestora din curentul dat de acumulatori.Ori sunt alimentati din retea ,ori alimentarea lor sa se faca atunci cind sistemul foto/hidro/eolian,are surplus de energie(daca are),fara a afecta incarcarea zilnica necesara pt. acumulatori si consumatorii uzuali.
Cam greu de indeplinit atitea conditii,bine,nu imposibil.
Craciun Fericit!

Pai nu prea mai sunt consumatori care sa 'sara' de 1kw. Vorbim aici strict de utilizare zilnica. Dar eu voi avea de exemplu incalzire electrica in pardoseala care va ajunge lejer la 2-3kw. Iar un cuptor electric tot trebuie sa ai in casa.

Problema adevarata e cu aparatele folosite ocazional gen power-tools (flex, bormasina, aparat de sudura, etc). Si din cate am citit astea sunt si daunatoare pentru sistemul PV. Deci astea ar trebui trecute pe o priza/alimentare direct din retea.

Pe mine ma intereseaza in mod deosebit sistemul pentru ca unde imi voi construi casa, cu siguranta nu voi avea gaz.

Edited by ggelu, 28 December 2015 - 16:44.

 addysoftware, on 25 decembrie 2015 - 21:19, said:

bravo Ady ! ...
acesta postare este "esenta" celor cateva mii de pagini relationate cu energia verde
de  pe acest forum sau net-ul insusi ! ...
Victor

Edited by ggelu, 11 February 2017 - 15:45.

 vromeo, on 26 decembrie 2015 - 12:35, said:

@alaun: vezi ca am corectat calculul vreo doua posturi mai "dupa", acum cand m-ai citat, m-ai citat cu greseala cu tot, si n-avem cum sa modificam (...poate se milostiveste ggelu); sper insa ca "lumea" care-o sa intre in viitor pe-aici o sa citeasca cu atentiie macar primele doua pagini..

 addysoftware, on 26 decembrie 2015 - 13:59, said:

Nu stiu cum e in Lagos dar in Bucuresti nu's prea ieftine lemnele. Asa ca singua optiune pentru incalzire ramane cea electrica in pardoseala. Asta pentru ca nu imi 'permit' cateva zeci de mii de euro sa trag gaze pana la mine

am fost in Lagos destul, acu sunt in Ro, si-ti garantez ca sunt mai ieftine lemnele decat electricitatea, chiar in Bucuresti. Hai sa facem o socoteala simpla:
Lemn ars cu randament de 70% (soba obisnuita de teracota, bine facuta; ardere tipica, fara gazeificare sau alte nebunii - care dupa mine sunt insa sine-qua-non; centralele bune au chiar mai mult, se apropie de 90%):
Q_{spec lemn} = 20MJ/kg * 70% = 14MJ/kg
Conversie energie: 3.6MJ = 1kWh
Q_{spec lemn} = 14MJ/kg / 3.6MJ/kWh = 3.9kWh/kg
Pret lemn foc = 370 lei/tona = 0.37 lei/kg
sau, in caz ca esti mai comod, paletizat si uscat, pe aceeasi pagina, 245 lei / metru ster = 450 lei / tona = 0.45 lei/kg
Pret lemn/kWh = 0.37 lei/kg / 3.9kWh/kg = 0.0948 lei/kWh ...... sau in al doilea caz 0.115 lei/kWh
Pret electric/kWh = 0.55 lei/kWh

I rest my case....
Desigur, s-ar putea obiecta - si e probabil partial adevarat - ca in viitor pretul lemnelor va creste iar al electricitatii va scadea, datorita investitiilor masive in energie verde. Obiectez. in timp ce e sigur ca pretul la lemn va creste, este improbabil ca pretul energiei electrice va scadea, deoarece energia verde am vazut cu totii cat de scumpa este, iar parcurile de fotovoltaice si eoliene nu se fac si nici nu se vor mentine in viitor fara industrie, care functioneaza majoritar pe combustibili fosili, si in viitorul previzibil (30 de ani) tot pe fosili va functiona, majoritar; cand pretul motorinei va creste, va creste si pretul energiei verzi; eolienele nu se repara singure.

Edited by ggelu, 11 February 2017 - 15:46.

Revenind la tabelul facut, pe hartie sau Excel, viitorul posesor al unui "parc de fotovoltaice" pe acoperis (sau.. unde-l pune, ma rog) va trebui sa inconjoare cu rosu consumatorii pe care-i considera absolut vitali pentru casa si familie, de exemplu

• o parte din lumina electrica - aici de exemplu se pot face mentiuni pe pagina, sa zicem ca vitale sunt 4 ore pe seara iarna, 10 sau 15W LED in maxim doua camere simultan
  
• internet router 2-4 ore/seara, 5... 10W x 2...4 ore
  
• incarcatoare telefoane, 2...4W timp de cca 2 ore fiecare
  
• telefon fix + modem, 3.5W x 6 ore dim, 6 ore ziua, 4 ore seara (de exemplu eu noaptea il opresc)
  
• pompa de apa menajera
  
• pompa de apa din circuitul centralei termice
  
• automatizarile centralei termice
  
• frigiderul, eventual....
  
• televizorul nu este vital, intra la categoria "entertainment", puteti totusi pune 2 ore sa zicem; mdeh, fiecare cum considera...
  
• etc, daca e cazul...

cspot, sistemul meu fotovoltaic va costa 2500 euro, va avea 2 kWh in baterii si o putere instalata de 1.5 sau max 2.5kW (ma mai gandesc inca), va avea un invertor de 2kW/3kVA cu 6kVA peak;  bateriile (LiFePO4) vor tine probabil 10-12 ani, din care 6-8 ani garantati de producator... si ceva peste..

deci dracu' nu-i chiar atat de negru.....

 addysoftware, on 25 decembrie 2015 - 21:19, said:

Lazile frigorifice bine izolate, cum ar fi cele de Arctic, le folosesc deja in acest ciclu zilnic. Functioneaza doar ziua, cand in doua ore de soare recupereaza toata pierderea de "frig" din timpul noptii. Evident, este indicat sa fie pline, pentru o inertie termica cat mai mare.

Referitor la preturi: absolut, pretul energie livrate de un sistem off-grid, exact cum l-am dimensionat pe al meu, este de cca 2 ori mai ridicat decat pretul energiei electrice din retea. Dar off-griderii isi fac sistem pentru a nu plati 10-15-20.000 euro la Electrica pentru conectare!

Da, Dor; dealtfel exista un topic undeva pe internet despre o lada frigorifica modificata a.i. sa functioneze in regim de frigider. Il voi posta aici ca attachment, cu mentiunea ca sistemul de termostat electronic folosit poate fi facut inca mai bine de-atat, si ca probabil voi face si eu unul in viitor - cam peste 2-3 ani..

 chest_fridge2.pdf   346.66K   102 downloads

In ceea ce priveste RACIREA, ca tot discutasem despre ea, iata aici link-ul original care prezinta ideea frigiderului cu heat-pipes:
http://www.sunfrost....frigerator.html
si unul care mie imi pare deosebit de interesant, Cubul de Gheata de la Four Mile Island: http://fourmileisland.com/IceBox.htm

Tot la capitolul racire, de data asta racirea ambianta, deoarece nu toti vor locui ca mine, la munte; si vara aerul conditionat reprezinta un consumator important, care ar putea fi partial shift-at spre o alta tehnologie, va prezint doua fisiere pdf despre racirea evaporativa

 solar-cooler.pdf   478.35K   53 downloads  Evaporative cooling tower.pdf   183.32K   40 downloads

Cateva link-uri cu idei utile:
frigiderul cu absorbtie - https://en.wikipedia...in_refrigerator ; cei interesati pot gasi pornind de aici si alte articole, relationate, in josul pagnii.. de exemplu https://en.wikipedia.org/wiki/Icyball
Despre compresoarele frigorifice http://www.termo.utc...mprcuprins.html
Un gadget util vara pe caldura - http://www.gizmag.com/go/7883/

Inca doua sisteme interesante; cel de-al doilea e mai "primitiv" si nu functioneaza bine decat in aer uscat si cu putin vant.

 Solar freezer or refrigerator cu amoniac.zip   260.96K   22 downloads
 MittiCool - evaporative cooler.zip   75.4K   15 downloads

si cateva link-uri utile, poate... cel putin pentru a sti macar ca: da, exista.

www.novakool.com/support/documents/manualnkf-049revOctober2007PDF.pdf
http://www.novakool....oot_post_98.htm
http://www.novakool....uct_manuels.htm
http://www.novakool....rsion_units.htm
http://www.novakool....uct_manuels.htm

 cspot, on 26 decembrie 2015 - 16:01, said:

Bateriile pe care le folosesc eu, SPB 12-65 cumparate second cu 3 ani vechime plus inca 4 la mine.
Bateriile acestea http://www.e-acumulatori.ro/cauta/opzs au o durata de viata de 20-25 ani, asa ca iti dau un sfat prietenesc: "burta pe carte!"

Edited by CostyOK, 26 December 2015 - 17:18.

Acum, sa revenim on-topic.

Consumatorii vitali i-am inconjurat deci cu rosu, eventual am facut mentiuni referitor la cantitatea de energie strict necesara (4 ore lumina, 3 ore internet, 15 minute pompa de apa, 24 ore pompa Wilo sau Grundfos a centralei, de 4 sau 10W, regim discontinuu; aici desigur fiecare isi stie consumul propriu, presupun, pentru o zi de iarna; daca nu, ii va trebui o priza cu contor de care a scris Dor mai sus, pentru a-si face calculele), spre deosebire de cea de uz "general" (8 ore lumina, 8 ore internet, 6 ore televizor, etc)

Nu trebuie sa uitam consumul de standby al invertorului, care poate fi intre 10 si 20W timp de 16 ore, deci 160-320Wh. Sper ca intr-un viitor oarecare sa fac - poate ajutat si de alti colegi - un invertor care sa aiba un consum foarte mic de repaus, poate sub 2W.

Consumatorii inconjurati cu rosu (incl invertorul) deci, ii insumam pentru perioada de seara, noapte si dimineata devreme, pentru lunile decembrie-ianuarie, iar totalul inmultit cu 1,4 (randamente invertor etc) reprezinta capacitatea absoluta minima utilizabila a bateriilor folosite, in wattiora, Wh. NU W/h, kW/h; asta este incorect si sper sa nu mai vad formularea asta in raspunsuri si intrebari.

Pentru cei ce nu stiu inca detalii de baza referitoare la baterii, pe scurt:
Bateriile se pot lega in sisteme serie-paralel, energia stocata se masoara in Wattiora, si reprezinta produsul intre tensiunea bancului de baterii (de exemplu 24V sau 48V) si capacitatea bancului. Imi cer scuze de la cei care stiu deja chestiile astea minore, dar mai exista oameni care nu stiu.

Un banc format din doua baterii de 12V 100Ah in serie va avea 24V si 100Ah, iar capacitatea in Wh va fi 2400Wh
Un banc format din doua baterii de 12V 100Ah in paralel va avea 12V si 200Ah, iar capacitatea in Wh va fi tot de 2400Wh

Un banc format din patru baterii de 12V 100Ah in serie va avea 48V si 100Ah, iar capacitatea in Wh va fi 4800Wh
Un banc format din patru baterii de 12V 100Ah in paralel va avea 12V si 400Ah, iar capacitatea in Wh va fi tot de 4800Wh

Un banc format din patru baterii de 12V 100Ah, legate cate doua in paralel si cele doua bancuri legate in serie, va forma un banc de 24V 200Ah, iar capacitatea in Wh va fi tot 4800Wh
Un banc format din patru baterii de 12V 100Ah, legate cate doua in serie si cele doua bancuri legate in paralel (nerecomandat), va forma tot un banc de 24V 200Ah, iar capacitatea in Wh va fi tot de 4800Wh. Nerecomandat datorita dezechilibrarii in timp a bateriilor, desi in realitate oricum bateriile sunt formate din elementi, in interior, legati in serie; asa ca in principiu..dezechilibre tot apar. Interne.

Ideal este un sistem in serie, indiferent de capacitate. deci NU cu 4 sau 8 baterii in serie+paralel, ci DOAR cu baterii de capacitate mare, legate NUMAI in serie.

Edited by ggelu, 28 December 2015 - 17:12.

Tot pentru incepatori: daca optati pentru baterii cu PLUMB, datorita pretului mai scazut si a increderii in bateriile cu plumb (tehnologie veche si, in pofida neajunsurilor, suficient de verificata in practica pt a inspira incredere), capacitatea cumparata trebuie sa fie de minim 2 ori mai mare decat capacitatea minima absoluta rezultata din calculul de mai sus. Ideal de 4-5 ori.
Explicatie. Bateria cu plumb se degradeaza la fiecare descarcare. Degradarea este proportionala cu adancimea de descarcare. Deci daca o baterie va fi utilizata doar pe sfert, va avea o viata aproximativ de doua ori mai lunga (in realitate chiar de 2.5 ori mai lunga) decat daca ar fi descarcata pe jumatate la fiecare descarcare. Producatorii recomanda o utilizare pana la o adancime de descarcare de 20-30% in general pentru sistemele fotvoltaice.

 Koyun_Baba, on 26 decembrie 2015 - 17:25, said:

ba daaaaaa, dar... asta e, cu asta defilam..deocamdata; exista insa pe piata si invertoare inteligente care detecteaza daca e ceva in priza. dar trebuie sa scoateti toate alea din priza, inclusiv incarcatoarele de telefon; si nu trebuie sa aveti intrerupatoare cu beculetz cu neon sau LEd la becurile din casa.

Avantaj, la bateriile cu plumb, deoarece sunt cumparate de la inceput pentru capacitati mai mari, aveti in principiu o rezerva energetica de "avarie" (nori negri, zapada abundenta pe panouri...) mult mai mare decat la sistemul cu baterii LiFePO4. Cu alte cuvinte, cateva zile in plus de "huzur" pe energia stocata in baterii.
Dezavantaj: Plumbul nu suporta sa stea descarcat mai mult de 1 zi; pe masura ce trece timpul, sulfatul "amorf" produs in timpul descarcarii pe placi si in interiorul gridului cristalizeaza, cristalele se unesc si bateria se degradeaza ireversibil, deoarece aceste cristale in general nu mai participa la reactia de incarcare; dealtfel in scurt timp, la incarcare, o parte din ele cad la fundul bacului - depinde de baterie, desigur; oricum ideea e ca BATERIA CU PLUMB TREBUIE SA STEA TOT TIMPUL INCARCATA. Deci, daca nu aveti soare, si v-ati uitat totusi la TV ceva mai mult si bateria dvs nu se incarca peste 90% in ziua urmatoare pana la apus si nici a doua-a treia zi, trebuie neaparat sa puneti benzina sau motorina in generator..si sa-l rulati cateva ore... Deci niste bani suplimentari.

Si astfel ajungem la pretul Litiului... Dar despre asta intr-un post urmator..

Hai sa comparam un plumb
http://www.baterii.b...6-opzs-300.html
la 1720lei cu un litiu de capacitate similara, raport pret/cici/durata de viata.

Edited by CostyOK, 26 December 2015 - 18:10.

Pb: 1720 lei / (6.3V x 300Ah) / (2500 cicli x 50%) = 1720 / 1.89kWh / 1250 = 0.728lei / kWh = 728lei / MWh; Trebuie sa adaugam insa

• randamentul charge/ discharge, care in portiunea de topping este de sub 60%, ceea ce consuma energia din energia redusa produsa de panouri pe timp noros in situatia off-grid
  
• autodescarcarea, care face ca pe timp noros sa consume o parte importanta din energia produsa de panouri doar pentru a o compensa, la fel.
  
• sulfatarea, care te obliga de cel putin 2-3 ori pe luna de iarna (daca nu mai mult) sa rulezi generatorul minim 2-3 ore si sa consumi benzina cu un randament de cca 10% (benzina contine 10 kWh/litru energie termica si produce cam 1kWh electric la litru), ceea ce ar fi sa zicem un 3 litri pentru un banc de 11kWh pentru a-l incarca cu cca 3kWh (doar topping-ul), deci 18 lei plus uzura generatorului inca 5 lei, total 23 lei x 12 rulaje / iarna x 15 ierni = 4140 lei care se impart in mod egal la cele 6 baterii din banc si rezulta un supliment de cca 690 lei per baterie. Ceea ce se traduce intr-un cost total de exploatare al acestor baterii de 1720 lei+690 lei = 2410 lei deci la un cost real per MWh de

2410 lei / (6.3V x 300Ah) / (2500 cicli x 50%) = 2410 / 1.89kWh / 1250 = 1020 lei / MWh ; asta ignorand necesarul de panouri suplimentare necesare pentru subpunctele anterioare

LifePO4: intre 929- 1330 lei / MWh conform calculelor din fisierul atasat.  Comparatie preturi baterii v005.zip   20.92K   29 downloads

• Autodescarcarea la LiFePO4 este neglijabila
  
• Randamentul energetic la LiFePO4 este de 92-95%
  
• Randamentul coulombic la LiFePO4 este de 99%
  
• Nu se "sulfateaza", deci nu necesita incarcare de la generator daca vremea este urata.

Dezavantaje LiFePO4 intr-un episod viitor

Doar o idee.
Prius plugin sh cu gpl.
Da curent curat, filtrat, de mare putere si fc si ca generator cu stocare pt consumatorii mari. De obicei cand esti acasa, e si masina iar de o masina avem toti nevoie asa ca poate fi f bine un Prius.
Consumatori mici pe instalatia casnica, dimensionata ca atare deci investitie mica, consumatorii mari pe Prius.
Consumatorii mari nu au neaparat si un consum lunar mare deci n-ar fi costuri exagerate cu combustibilul. In plus, spre deosebire de un generator, ce nu se consuma pe perioada fc se stocheaza iar fc motorului termic va fi intermitenta.

Edited by underb, 26 December 2015 - 22:01.

@underb: poate fi o solutie pentru stocare. Pentru productie insa, nu-prea. Benzina /motorina (si chiar GPL-ul, fa calcule si-o sa vezi) e mult mai scumpa decat electricitatea

Edited by ggelu, 09 February 2017 - 19:39.