Kirjoittaja Aihe: 2000l vesivaraajan lämmittäminen aurinkosähköllä  (Luettu 1109 kertaa)

rettee

  • Tulokas
  • *
  • Viestejä: 7
Hei.
Minulla on käytössäni 2000l massavaraaja joka on liitetty puukattilaan. Varaajassa 2kpl sähkövastuksia joiden avulla olen pääasiassa viime vuosina hoitanut lämmityksen (puunkäyttö on ollut vähäistä).
Jos hankin riittävästi aurinkosähköpaneeleita voinko kytkeä ne suoraan vastukseen (ilman lataussäätimiä, inverttereitä tms) vai täytyykö ko. vastus vaihtaa DC-jännitteelle sopivaksi?

vesioinas

  • Jäsen
  • **
  • Viestejä: 75
Vs: 2000l vesivaraajan lämmittäminen aurinkosähköllä
« Vastaus #1 : 06.01.20 - klo:23:42 »
Riippuu vastuksesta ja paneeleiden kytkennästä. Vastuksia saa myös eri nimellisjännitteille ja -tehoille. Itse varmistaisin syötön vielä termostaatilla suuresta massasta huolimatta. Jos tarkoitus on käyttää olemassaolevia vastuksia ja termostaattia niin en osaa sanoa toimivatko molemmat pelkällä dc:llä. Jos termostaatissa on muuntajia, tyristoreita, vaihtosähköreleitä tai muita osia, jotka vaativat vaihtosähköä niin kannattaa suunnitella jotakin muuta. Vastuksissa tehollisarvolla on merkitystä ja tietääkseni ac/dc ei ole oleellista. Vastuksien raja-arvoja (teho, jännite) ei saa ylittää, mutta alittaa saa. Jos paneelit ovat sarjaan kytketyt niin ne pitäisi olla suunnattuna samaan ilmansuuntaan - pienikin varjo tai heikompi säteilyteho yksittäisessä paneelissa pienentää koko paneeliston tehoa merkittävästi. Rinnankytkennässä ei ole samaa haittaa. Sarjakytkennän isommalla jännitteellä kaapelihäviöt ovat pienemmät, mutta kytkentäkin vaatinee sähköasennusluvat, jos jännitteet kasvavat riittävästi. Valon määrä vaikuttaa lähinnä virrantuottoon ja avoimen piirin jännite pilvisellä säällä ilman kytkettyä kuormaa voi olla lähes yhtä suuri kuin kirkkaassa auringonpaisteessa. Itselläni on 10x300W (Solitek 1.7m2) paneelit ja Froniuksen 3-vaiheinen 3kW on-grid invertteri, jossa on myös relelähtö erillistä solar-käyttöä varten. Paneeleista irtoaisi tiettävästi enemmänkin kuin 3kW, koska invertteri näyttää keskipäivän paisteessa usein max-lukemaa 2999W. Paneeleiden jännite on n. 400Vdc täydellä teholla ja >200Vdc vielä ilta- ja aamuhämärässä kun invertteri ei enää/vielä syötä verkkoon mitään. Tästä huolimatta aurinkopaneelia mallinnetaan esim. simuloitaessa kytkennällä, jossa lähteenä onkin virta-, eikä jännitelähde. Koska paneeleiden ekvivalentti sarjesistanssi ei ole mikään tietty vakio niin säätimissä on useimmiten MPPT-ominaisuus, joka sovittaa kuorman ja siirtokaapelit optimaalisesti niin että ulkoisen kytkennän resistanssi = paneeleiden sisäinen sarjaresistanssi. Suora kytkentä vastukseen hukkaa tehoa, koska kytkentä ei ole aina optimaalinen. Sinänsä tällä ei ole merkitystä, eikä paneeli esim. riku, vaikka se olisi vaikkapa ratakiskoon oikosuljettuna.
« Viimeksi muokattu: 07.01.20 - klo:08:03 kirjoittanut vesioinas »

denzil dexter

  • Aktiivijäsen
  • ***
  • Viestejä: 1160
Vs: 2000l vesivaraajan lämmittäminen aurinkosähköllä
« Vastaus #2 : 07.01.20 - klo:11:51 »
Eivät toimi tavalliset termostaatit tasavirralla. Seurauksena on tulipalo, tai ainakin termostaatin tuhoutuminen, jos yhtään suurempaa tasajännitettä yrittää viedä läpi (piiri ei sulkeudu, vaan katkaisija alkaa hetkellisesti toimia hitsauskoneena).

Muuten kyllä vastukset toimivat hyvin myös tasavirralla, jos vain ohmiluku sattuu täsmäämään.
Minähän en mokoman pikkuhomman takia anna niin sanottujen ammattilaisten itseäni kyniä.

rettee

  • Tulokas
  • *
  • Viestejä: 7
Vs: 2000l vesivaraajan lämmittäminen aurinkosähköllä
« Vastaus #3 : 07.01.20 - klo:20:42 »
Hei.
Ok, kiitos vastauksista.
Itselläni on S2-asennusluvat joten sen puolesta asennukset hoituvat kyllä.
Ei vain ole tullut perehdyttyä aurinkosähköjärjestelmiin kovimkaankaan syvällisesti, etenkään sähköllä lämpöä veteen järjestelmiin.
Olemassaolevaa ac-termaria ei voi edes käyttää sillä tarkoitus jättää sillä se jäisi ohjaamaan varalle jäävää vastusta verkkovirta käyttöön.
Vastukset ovat 3-vaiheisia.
Eli saatavana on useita vastusarvoja tehoja kytkentää muuttamalla mikäli käsitin oikein?
Arvot eivät ole tiedossa, pitäisi käydä ohmit mittaamasa vastuksesta.
Mikä olisi turvallinen / sopiva vastus- / paneeliteho etten keitä varaaja?
Invertterin haluan jättää pois kustannussyistä.
Tarve muutenkin lähinnä lämmittää lämmitysjärjestelmän vettä sähköllä.

vesioinas

  • Jäsen
  • **
  • Viestejä: 75
Vs: 2000l vesivaraajan lämmittäminen aurinkosähköllä
« Vastaus #4 : 07.01.20 - klo:22:57 »
Hyvä, että asennusluvat ovat kunnossa. Katsoin nopeasti lämmitysvastuksia ja esim. Dernord myy aliexpressin kautta vesivaraajan vastuksia erityisesti dc-käyttöön. Ainakin oman esittelynsä perusteella yritys on toiminut alalla jo 21v, joka lisää vähän luottamusta. Toki palautteetkin kannattaa tarkistaa.

Otetaan laskuesimerkiksi tämä 300W @12V malli
https://www.aliexpress.com/item/32398449535.html
300W teho saavutetaan 25A tasavirralla, jolloin vastuksen navoissa on siis 12Vdc. Vastusarvo on sitten noin 12V/25A eli 0.48ohm.

Esim Solitek M60 330W paneelin max kuormateho saavutetaan kun jännite on 33.43Vdc ja virta on 9.88A. Jos lähtö on oikosuljettu niin oikosulkuvirta on enintään 10.08A. Avoimen piirin max jännite on 41.58V. Nämä tiedot löytyvät paneelin datalehdistä
https://solitek.eu/wp-content/uploads/2019/12/SoliTek_Standard_W_M60.pdf

Oikosulkuvirrasta voidaan päätellä summittaisesti paneelin sisäinen sarjavastus Rs: jännite tipahtaa 41.58V kun virta on 10.08A. Sarjavastuksen arvo on siis suunnilleen 41.58V/10.08A eli 4.125ohm, joka olisi myös optimaalinen puhtaasti resistiivinen kuorma tehon siirtämiseksi paneelista kuormaan siirtojohdot mukaanlukien. Jotkin paneelivalmistajat speksaavat myös paneelin I/V-käyrän, josta voi usein päätellä, että Rs ei juurikaan muutu lähtötehon funktiona, jos tai kun käyrän alkuosa on suora. Tämä on oleellinen tieto kuorman optimaalista sovitusta ajatellen. Toinen tapa laskea Rs on käyttää max tehopistettä, jos valmistaja on speksannut sen. Eli Solitekin paneelille 33.43V/9.88A eli 3.38ohm. Paneelin sisäinen sähköinen kytkentä on todellisuudessa muutakin kuin virtalähde ja sarjavastus ja se näkyy sitten myös erona näissä eri laskentatapojen tuloksissa. Niin tai näin sarjavastus on neljän ohmin luokkaa ja dc-virralla optimaalinen tehonsiirto tapahtuu resistanssiltaan samansuuruiseen vastukseen. Impedanssi on puhtaasti resistiivinen dc:llä toimittaessa.

Koska lämmitysvastus on vain 0.48ohm ja virta n. 10A niin vastuksen lämmitysteho on sitten I2xR eli ainoastaan 48W. Tällä vastuksella ja paneelilla teho kuluu selvästikin hukkaan kun kuorman sovitus on pielessä. Tätä paneelia varten pitäisikin löytää vastus, joka on lähempänä laskettua Rs:ää ja vieläpä niin, että tehonkesto on vähintään 330W. Tämä 300W @24Vdc malli toimii vähän paremmin
https://www.aliexpress.com/item/32695956292.html
Vastusarvo on siis 24V/12.5A = 1.92ohm ja max teho samalla paneelilla vastaavasti 192W. Hieman reilut 100W jää siis hyödyntämättä, mutta sehän olisi mahdollista korjata kytkemällä 2kpl noita vastuksia sarjaan, jolloin kokonaisvastus on lähempänä optimaalia. Huom. esimerkin paneeli ei pysty syöttämään >330W eli virta tipahtaa selvästi alle 10A, jos kuorman resistanssi kasvaa riittävästi. Avoimen piirin max jännite on aina yhtenä rajoittavana tekijänä.

Ko. vastuksen hinta on alle 20e ja paremminkin sopiva yksittäinen malli (optimi 330W @33Vdc tai 660W @66Vdc) voisi vielä löytyä, mutta tämä oli vain laskuesimerkki, jonka joku muu voi tarkistaa ja korjata tarvittaessa.
« Viimeksi muokattu: 08.01.20 - klo:12:27 kirjoittanut vesioinas »

Ilmaisenergia.info

Vs: 2000l vesivaraajan lämmittäminen aurinkosähköllä
« Vastaus #4 : 07.01.20 - klo:22:57 »

rettee

  • Tulokas
  • *
  • Viestejä: 7
Vs: 2000l vesivaraajan lämmittäminen aurinkosähköllä
« Vastaus #5 : 09.01.20 - klo:17:27 »
Kiitos vastauksista. Tarkennetaan että vastusta ei mieluusti ole tarkoitus lähteä vaihtamaan jos vain pystyy olemassaolevaa käyttämään. (Vaatisi säiliön tyhjäyksen jossa on omat haasteensa). Jos taas vaihtamaan lähdetään niin tilalle joku turvalliseksi ja ennen kaikkea luotettavaksi todettu Suomessa hyväksytty malli.
Joku tukkuri (Elfin?) möikin valmista tuotetta jossa aurinkopaneelit kytkettiin suoraan vesivaraajan tulevaan vastuksen . Vastus siis tuli paketissa uusi ja siinä oli käsittääkseni dc-termostaatti ja lisäksi vielä ac-varmistus

rettee

  • Tulokas
  • *
  • Viestejä: 7
Vs: 2000l vesivaraajan lämmittäminen aurinkosähköllä
« Vastaus #6 : 09.01.20 - klo:17:33 »
Eli etsinnässä olisi erillinen dc-termari tai valmis vastuspaketti (Suomesta).
Vaihtoehtoisesti kiinnostaa paljonko em 2000w vastukseen uskaltaa kytkeä paneeleita?

maanma

  • Jäsen
  • **
  • Viestejä: 307
Vs: 2000l vesivaraajan lämmittäminen aurinkosähköllä
« Vastaus #7 : 09.01.20 - klo:18:09 »
Dc termostaatti löytyy rakennussarjana velleman kit mk138, mutta lämpötila aluetta joutuu hiukan modaamaan. Foorumilta ehkä vinkkiä miten modata
https://forum.vellemanprojects.eu/c/kits-soldering-projects-projects-a-souder/mini-kits-range
« Viimeksi muokattu: 09.01.20 - klo:18:20 kirjoittanut maanma »
Sähköä 17MWh/v. 30l tulistusvar., 2000 t/v tasok. 6m2 (et) + 2m2 (län) aurinkolämpöä 150+300 l vesitilassa. 2x285W PERC+EVT560 L3 vaihe. Mitsu FD-25. Peruskuorma 1kWh kellarin lattialämm. Enim.puru RMT vm-50. Tiimi 3000 yöpudotuksella.

vesioinas

  • Jäsen
  • **
  • Viestejä: 75
Vs: 2000l vesivaraajan lämmittäminen aurinkosähköllä
« Vastaus #8 : 09.01.20 - klo:19:18 »
Eli etsinnässä olisi erillinen dc-termari tai valmis vastuspaketti (Suomesta).
Vaihtoehtoisesti kiinnostaa paljonko em 2000w vastukseen uskaltaa kytkeä paneeleita?

Oletuksena on, että ko. vastus on 1-vaihekäyttöön tarkoitettu (230Vac) malli, jolloin sen vastusarvo toimintalämpötilassa on hieman reilut 26ohm. Noita Solitekin M60 330W paneeleita voisi kytkeä sarjaan 6kpl, jolloin 2kW max teho ei tiettävästi ylity vaan on n. 1.6kW, koska kuormavastuksen jännite ei nouse aivan 230Vdc asti vaan jää jonnekin 200..210Vdc tietämille (6x33..35V). 7kpl voisi olla taasen hieman liikaa ko. vastukselle. Jos paneeleita on vähemmän kuin 6kpl sarjassa niin jännite rajottaa tehoa, joka tippuu epälineaarisesti (P=U2/R) ts. 3kpl sarjassa on enää n.420W (P=UxI=3x35V x 3x35V/26ohm). Jos kytket vain yhden Solitekin 330W paneelin samaan vastukseen niin max teho on <60W, joka johtuu siitä, että jännite tuskin nousee >40Vdc , jolloin I < 40V/26ohm (P=UI=40Vx1.5A=60W). Ei tämä kovin monimutkaista laskemista vaadi kun pitää mielessä, että paneeli on virtalähde, jolla on jokin lähes vakiona pysyttelevä virta, jokin tietty maksimijännite ja myös vakiohko sisäinen sarjavastus. Samoin kuorma on vastus, jonka tuottama lämmitysteho riippuu yksinomaan vastusarvosta ja läpi kulkevasta sähkövirrasta (P=I2R). Paneelien rinnankytkennällä voi kasvattaa virtaa, mutta jännite ei kasva. Sarjakytkennällä voi kasvattaa jännitettä, mutta virta ei kasva. Huom. kaikkien paneelien on syytä olla samantyyppisiä, jos niitä on useampi kpl samassa kytkennässä. Jos esim. sarjakytkennässä on erityyppisiä paneeleita niin pienivirtaisin niistä rajoittaa koko kytkennän läpi menevää virtaa. Erityyppisiä paneeleita voi kyllä kytkeä yhteen, jos tietää mitä on tekemässä.

Valmiista termostaattikytkennästä en osaa sanoa sen tarkemmin. Ehkä yksi mahdollisuus olisi käyttää valovirralla toimivaa erillistä termostaattia, joka ohjaa galvaanisesti erotettua paneelisähköä vastukselle. Kerroit, että vastuksia on 2kpl - jos toinen vastus saa jäädä entiselleen niin sen navoista saanee ainakin herätteen releelle, joka kytkee paneelisähkön paneelivastukseen.
« Viimeksi muokattu: 10.01.20 - klo:10:48 kirjoittanut vesioinas »

jra

  • Tulokas
  • *
  • Viestejä: 34
Vs: 2000l vesivaraajan lämmittäminen aurinkosähköllä
« Vastaus #9 : 11.01.20 - klo:20:17 »
Eli etsinnässä olisi erillinen dc-termari tai valmis vastuspaketti (Suomesta).
Vaihtoehtoisesti kiinnostaa paljonko em 2000w vastukseen uskaltaa kytkeä paneeleita?
Eikö ole helpointa käyttää normaalia termaria ja laittaa kontaktori katkomaan tasavirtaa?
Edellyttää tietysti, että kontaktorille on käytettävissä ohjaussähköä.

rettee

  • Tulokas
  • *
  • Viestejä: 7
Vs: 2000l vesivaraajan lämmittäminen aurinkosähköllä
« Vastaus #10 : 11.01.20 - klo:21:18 »
Jra kiitos! Tämähän se tässä tapauksessa yksinkertaisin ratkaisu on! Sillä kyllä, ohjausjännite on käytettävissä
Jätän vanhan termostaatin ja 1kpl vastuksen varalle , säädettynä em 20°C.
Kytken paneelit sarjaan ja tuon kontaktorin kautta toiselle vastukselle. Toisen termostaatin asettelen em. 80°C tai 95°C. En tosin saa toista termostaattia suoraanvesitilaan/ ei ole toista anturitaskua mutta tämä tuskin on ongelma jos asettelen kapillaarin varaajan yläosaan villojen alle?
Mikähän olisi sopiva paneeli määrä / teho?
Em. vastus 2000w niin paneelit ~2000wP?
Lisäksi kestääkö tavallisen kontaktorin kärjet ihan ok dc-jännitettä?

maanma

  • Jäsen
  • **
  • Viestejä: 307
Vs: 2000l vesivaraajan lämmittäminen aurinkosähköllä
« Vastaus #11 : 11.01.20 - klo:22:55 »
Yleensä sinne anturitaskuun mahtuu 2 termaria, joista toinen on ylilämpösuoja.
Sähköä 17MWh/v. 30l tulistusvar., 2000 t/v tasok. 6m2 (et) + 2m2 (län) aurinkolämpöä 150+300 l vesitilassa. 2x285W PERC+EVT560 L3 vaihe. Mitsu FD-25. Peruskuorma 1kWh kellarin lattialämm. Enim.puru RMT vm-50. Tiimi 3000 yöpudotuksella.

rotzi

  • Aktiivijäsen
  • ***
  • Viestejä: 1765
Vs: 2000l vesivaraajan lämmittäminen aurinkosähköllä
« Vastaus #12 : 12.01.20 - klo:00:51 »
Mistä semmonen kontaktori löytyy tuohon DC pätkimiseen, vähän sama kuin ne termarin kärjet?

jra

  • Tulokas
  • *
  • Viestejä: 34
Vs: 2000l vesivaraajan lämmittäminen aurinkosähköllä
« Vastaus #13 : 12.01.20 - klo:07:10 »
Mistä semmonen kontaktori löytyy tuohon DC pätkimiseen, vähän sama kuin ne termarin kärjet?
Ainakin valikoimaa löytyy huomattavasti paremmin kuin termareista.
Varmasti vaikea löytää releistäkin oikeasti esim. 10A 250VDC speksattu malli - ainakaan järkihintaisena.

Releiden puolelta se on kuitenkin mahdollista löytää, termareista tuskin 8)

rettee

  • Tulokas
  • *
  • Viestejä: 7
Vs: 2000l vesivaraajan lämmittäminen aurinkosähköllä
« Vastaus #14 : 12.01.20 - klo:11:46 »
Voisi varmaan toteuttaa myös puolijohdereleellä?

Ilmaisenergia.info

Vs: 2000l vesivaraajan lämmittäminen aurinkosähköllä
« Vastaus #14 : 12.01.20 - klo:11:46 »