Myllyn ja mökin välinen kaapeli?

aatu

New member
Aiemmin keväällä kirjoitin:
"Suunnittelen mahdollista tuulivoimalaa Saimaan rannalle n. 50 m järven pinnasta olevalle mäelle. Ongelmana on n.360 metrin kaapelin pituus, käytännössä kaapelia voi tulla lähes 400m.
Onneksi ei ole kiire. Mökin perustukset vasta valmiina."

Nyt kysyn:
Onko kokemusta asiasta?
Välimatkaa on niin reilusti että kaapelikustannukset näyttelevät jonninmoista roolia.

Alkumietteitä:
Myllyn nimellisjännite 48 v, teho 1 tai 2 kW
Maakaapeli, 2 x 2,5 mm2 tai 4 x 1,5 mm2 tai...?
Mistähän kaapelia saisi halvalla?

T: Aki
 

Puuha

Well-known member
kyllähän ne ovat merkittävä kulunki tuollaisella matkalla jolloin vaaditaan kaapelilta paksuuttakin jo.

P U I M U R I on hyvä tapa laskea tuollaisia. keskeltä kun poistetaan M kirjain ja lisätään kerto ja on merkit saadaan P=U*I ja U=R*I

P teho watti W
U jännite voltti V
I virta ampeeri A
R resistanssi ohmi (tai oomi) Ω

kun saa hävikin luokkaa 5% nimellisteholla voi olla tyytyväinen ja tuollaisilla siirtomatkoilla kannattaa käyttää akkujen lataamiseen sitten MPPT säädintä joka vähän kuitenkin autaa saamaan parempaa tuottoa.

kaapelia ei saa mistään halvalla jos haluaa kunnollista.

edit: erkki esimerkki: jos jännite on 12V ja kaapelin resistanssi on 100 ohmia saadaan siis muodostettua kaavan U=R*I:n mukaan 12/100=0,12A eli Wateissa 12*0,12=1,44W hävikkiä joka ilmenee kaapelin lämpiämisenä.
 

PoLe

New member
aatu sanoi:
Aiemmin keväällä kirjoitin:
"Suunnittelen mahdollista tuulivoimalaa Saimaan rannalle n. 50 m järven pinnasta olevalle mäelle. Ongelmana on n.360 metrin kaapelin pituus, käytännössä kaapelia voi tulla lähes 400m.
Onneksi ei ole kiire. Mökin perustukset vasta valmiina."

Nyt kysyn:
Onko kokemusta asiasta?
Välimatkaa on niin reilusti että kaapelikustannukset näyttelevät jonninmoista roolia.

Alkumietteitä:
Myllyn nimellisjännite 48 v, teho 1 tai 2 kW
Maakaapeli, 2 x 2,5 mm2 tai 4 x 1,5 mm2 tai...?
Mistähän kaapelia saisi halvalla?

T: Aki

Itselläni on 4x50mm^2 Alumiinikaapelia 55 metriä + 4x16mm^2 kuparikaapelia 30 metriä, ja olen huomannut että silti on siirtohäviöitä aika rutkasti kun jännite on 150V ja virta reilu 20A.

400m, 24V ja 2,5mm^2.. huhuh.. nyt naurattaa :)
satojavoltteja pitäs olla jännitteet, muuten tehot hukkaantuu matkanvarrelle.
Suosittelen jotain 16-35mm^2 AMCMK.
 

wintuul

New member
Raju on matka, melkeen unohtaisin.. mutta jos hommaa 230Voltin 2kW myllyn sinne mäelle, niin vois ajatella jo 4x16mm2 alumiinimaakaapelia, sen metrihinta on vaan 2€, 2€x400=800€ vaan! Siihe sit muut rojut, niin 10 000€ on käytetty! 8)
Ja eikös nämä elintasoturistit euroopasta myy kaapelia halvalla..
 

aatu

New member
Jeps.

Nykyaikana ei ole vaikeita tai mahdottomia tehtäviä, on vain haasteellisia. Se helpottaa kovasti.

Kun yrittää välttää tuulettomia paikkoja, suuria jännitteitä, kalliita kaapeleita, liitoksia, laitteita energiansiirron matkalla, korkeita mastoja ja yleensäkin kustannuksia niin joutuu jossain antamaan periksi.
Jonninlainen optimiratkaisu on löydettävä.
Voi sitä vähän talvista metsäluontoakin lämmittää jos vain akkuunkin riittää virtaa.

Energian kulutuksen määrä talvisyännä on tietenkin minivoitava ja otettava aggrekaatti avuksi.
Mikä on se minimi? Kännykkä, tietokone, lukuvalo, televisio...?

Totta ovat esitetyt kommentit, kiitos niistä; lopuksi täytyy miettiä myös tuulivoima-projektin toteuttamisen järkevyys.
- Sähköliityntä; "ei  missään tapauksessa alle 10.000 euron" sanoo sähköfirman myyntimies
- Agrekaatti; montako vuotta ostaa löpöä  tuulivoimalan hinnalla.
- "Pittääkö siellä mökillä olla keskellä talavee, vuokroo kortteeri kaupunnista talaveks"

Jatkan selvittelyä ja kuuntelen mielelläni ohjeita ja kommentteja. Kerron projektin etenemisestä kunhan se etenee.

t: Aki
 

Puuha

Well-known member
on vain järjettömiä ja järjellisiä.

ennemin siirtäisin myllyn muutaman kymmenen metrin päähän mökistä ja myllylle kunnon masto että voima on puiden yläpuolella.
 

aatu

New member
Mittailen tuossa tuulia järkevimmän paikan löytämiseksi. Tietenkin. Lähtökohtahan on että tuulimyllyn pitää näkyä jotta se olisi tuulessa. Sitenniin kahon etelä-länsi-suunnan peittävälle korkeelle mäille.

Mökki on hyvässä  mökin paikassa -  tuulet eivät suoraan käy. Itätuuli vain.
Rakennuslupaviranomaisillakin on hieman tiukempi kanta tuulimyllyihin rannalla.

Ei ehkä kannata järkevyys-analyyseillä tappaa keskustelua. Järjettömiin keskusteluihin ei kannata vain osallistua. ;)
Arvostelu, ja etenkin arviointi, on tietenkin hyvä juttu.

 

Puuha

Well-known member
jos meinaat asustaa aivan mökillä vakavasti jo sitten harkitsisin valtakunnan verkkoon liittymistä ja energiankulutusta vuodessa on enemmän kuin 2000kwh.
 

wintuul

New member
Jep, siinä olet ihan oikeassa, paikan tärkeyttä ei voi liikaa korostaa.
Ensimmäisenä tulee paikka, toisena paikka ja korkeus, kolmantena paikka ja sopiva mylly, muut sitten tarpeen ja varojen mukaan.
Jos kallis mylly pyörii mökin nurkalla ympyrää sillointällöin, kuin puolukka pillus, ei sillä tee yhtään mitään, tasainen tuuli pitää olla.
Tätä ei ole monet uskoneet, paitsi jälkeenpäin..
 

kotte

Well-known member
Tuossa olisi periaatteessa ideaalinen tilanne soveltaa suurempaa jännitettä voiman siirtoon. Tasavirtapohjaisia laitteita voi olla olla vaikea saada valmiina, mutta järkevintä olisi muuntaa mahdollinen 12 V esimerkiksi 120V:n tasajännitteeksi jännitteenkorottajalla ja laskea se sitten taas takaisin vastaanottopäässä.

Suurempia myllyjähän saa suoraan satojen volttien vaihtojännitteelle ja tuon saa johdetuksi jopa tavallisella jatkojohdolla. Voisi jopa käyttää norjalaistyyppistä kolmio-kolmivaihekytkentää, eli yksi vaihe maadoitetaan (näitähän on käytetty myös laivoissa). Esimerkiksi 50m:n jatkojohdon hinta on selvästi alle satasen. Edes 6 peräkkäistä 50m:n jatkojohtoa ei vielä laske 5A:n virtaa liiaksi (välityskyky "norjalaiskytkennällä" n. 2kW 230V:n jännitteellä ja jännitehäviö muutama kymmenen volttia).

Pienemmänkin mylly voisi kytkeä suoraan jännitteenkohotusmuuntajaan (mahdolliset diodit pois ja vaihtojännite suoraan 1-vaihemuuntajaan tai 3-vaihejännite joko valmiiseen 3-vaihemuuntajaan tai kolmeen yksivaihemuuntajaan; toisessa päässä jännite lasketaan takaisin samalla systeemillä). Muuntajat on mitoitettava riittävälle jännitteelle (ts. generaattoriin kiinni tulevat käämit), jottei rauta kyllästy (erityisesti heikolla tuulella).
 

Pajala

New member
kotte sanoi:
Pienemmänkin mylly voisi kytkeä suoraan jännitteenkohotusmuuntajaan (mahdolliset diodit pois ja vaihtojännite suoraan 1-vaihemuuntajaan tai 3-vaihejännite joko valmiiseen 3-vaihemuuntajaan tai kolmeen yksivaihemuuntajaan; toisessa päässä jännite lasketaan takaisin samalla systeemillä). Muuntajat on mitoitettava riittävälle jännitteelle (ts. generaattoriin kiinni tulevat käämit), jottei rauta kyllästy (erityisesti heikolla tuulella).
Miten nämä muuntajat saisi toimimaan tuulimyllyn jälkeen kun tuulimyllyn vaihtovirran taajuudet ovat todella alhaiset?
Muuntaja kuumui nopeasti ja hyötysuhde jäi hyvin heikoksi kun kokeillut 2kw/240V myllyn jännitteen laskua 24V akustolle.

 

kotte

Well-known member
Pajala sanoi:
kotte sanoi:
Pienemmänkin mylly voisi kytkeä suoraan jännitteenkohotusmuuntajaan (mahdolliset diodit pois ja vaihtojännite suoraan 1-vaihemuuntajaan tai 3-vaihejännite joko valmiiseen 3-vaihemuuntajaan tai kolmeen yksivaihemuuntajaan; toisessa päässä jännite lasketaan takaisin samalla systeemillä). Muuntajat on mitoitettava riittävälle jännitteelle (ts. generaattoriin kiinni tulevat käämit), jottei rauta kyllästy (erityisesti heikolla tuulella).
Miten nämä muuntajat saisi toimimaan tuulimyllyn jälkeen kun tuulimyllyn vaihtovirran taajuudet ovat todella alhaiset?
Muuntaja kuumui nopeasti ja hyötysuhde jäi hyvin heikoksi kun kokeillut 2kw/240V myllyn jännitteen laskua 24V akustolle.

Tuo kuvaamasi ilmiö on vain esimerkki muuntajan sydämen kyllästymisestä. Pitää valita muuntaja, jonka ensiökäämi (siis myllyyn kytkettävä käämi) sietää suuremman jännitteen.

Mitoituksen voi tehdä karkeasti (mutta käytännössä riittävän tarkasti), kun tietää myllyn tyhjäkäyntijänniteen kierrosluvun funktiona. Kierrosluvusta on sitten pystyttävä päättelemään vastaava taajuus (generaattorin napaluvusta; esim. 2-napainen kone kiertää 3000 kierrosta minuutissa, 4-napainen puolet tästä jne.).

Sitten käämin vaadittava jännite skaalataan taajuudella,  50Hz / f  . Eli jos mylly tuottaa 30V taajuudella 35Hz, on tuo jännite kerrottava luvulla 50 / 35 =  1,43 , eli käämin on oltava vähintään 43V:n jännitteelle tarkoitettu. Toisio on sitten normaali 230V lähtöpäässä. Ja tämän kaikenhan voi toteuttaa valitsemalla 230V / 43V muuntajan, jonka ensiön ja toision vaihtaa keskenään lähtöpäässä (ja vastaanottopäässä voi käyttää samaa muuntajaa, jos alkuperäinen jännite kelpaa -- tietenkin useamman prosentin häviöin).

Voi tietenkin valita suurempitoisiojännitteisen muuntajan, esim. 230V/50V, mutta tällöin voimansiirtokaapelin jännite laskee ja virta kasvaa (ja häviiöt jälkimmäisen neliönä). Mutta asian voi korjata hankkimalla kaksi 230V/25V muuntajaa ja kytkemällä molempien ensiö ja toisio sarjaan (ensiön ja toision merkitykset vaihtuvat päittäin tietenkin aivan samoin kuin edellä).

Muuntajan tehonkesto on tietenkin valittava halutun kuorman mukaan. Jos myllystä halutaan esim. 2kW teho ulos, on muuntajakin aikamoinen mötikkä, kooltaan pienen hitsausmuuntajan tai järeän työkoneen akkulaturin muuntajan kaliiberia.
 

aatu

New member
Hyvä ajatus tuo jännitteen nosto ja lasku.

Mutta kun on myllyjä, jotka antavat sen 230v ja valmiita laitteita (1), joilla 230v AC muutetaan tasajännitteeksi 12/24v.
Luulisi niistä löytyvän ratkaisun, jos on löytyäkseen, jos/kun 48v siirtolinja on mahdoton.

Toisaalla tällä palstalla on käyty keskustelua myllyn kuormituksen ohjaamisesta vähäkuormitteisessa tilanteessa - tässä tarvitaan akkujen ylläpitoon sopivaa syöttöratkaisua, ei suurta lämmitystehoa. Siinä ei taidettu päästä toimivaan ratkaisuun.
Viittaus (1).
Varmaankin täytyy tarkkaan miettiä kuinka paljon sitä tehoa myllyn tarvitsee antaa sinne pitkän kaapelin toiseen päähän.

En ole valmis laittamaan systeemiin kymmeniä tuhansia ja muutenkin valtakunnan verkko on pois laskuista. Kun sen saa vedettyä niin sen jälkeen alkavat laskut juosta. Tavoitehan on ilmaisenergia - ei tietenkään hinnalla millä hyvänsä.
 

Puuha

Well-known member
löytyyhän näitä 230V tarkoitettuja tuulivoimalan lataussäätimiä. ei se ole ongelma.

koska matka on kuitenkin niin pitkä ja jännite nousee hiljoskellen ollaan vieläkin tilanteessa että hukka on älytön ja akkua saa ladattua reippaammin vain kun tuulen nopeus on lähempänä kymmentä metriä sekunnissa.

toki tilannetta auttaa kummasti suurempi jännite jolloin kaapelin ei tarvitse olla 400 metrin matkalle myllyltä säätimelle ranteenvahvuista vaan puhutaan jo säädyllisestä 5-10mm^3.

edit: ja tällöinkin on sitten oleellista että kyse on mppt tekniikan sisältävästä säätimestä ehdottomasti.
 

NdFeB

New member
Jos haluaisi käyttää muuntajaa akkujen lataamiseen korkeammasta jännitteestä, pitäisi silloin mieluiten valita sopivan korkeaa taajuutta tuottava generaattori. Jännitteen suhde taajuuteen ei saisi olla korkeampi kuin 400V / 50Hz, jotta yleisesti saatavilla olevat muuntajat kävisivät mukavasti.

Muuntajan nimellinen tehonkesto pätee vain nimellistaajuudella ja jännitteellä. Jos taajuus tai jännite on tästä pienempi, pitää muuntaja mitoittaa suuremmamksi. Kun muuntaja on sopivasti mitoitettu nimellisteholle, toimii se silloin hyvin myös matalammilla tehoilla, koska saatava energia on kierroslukuun suhteessa kolmanteen potenssiin. Eli voimalan teho tippuu nopeammin kuin muuntajan tehonkesto mentäessä pienemmille kierroksille.
 

kotte

Well-known member
NdFeB sanoi:
Kun muuntaja on sopivasti mitoitettu nimellisteholle, toimii se silloin hyvin myös matalammilla tehoilla, koska saatava energia on kierroslukuun suhteessa kolmanteen potenssiin. Eli voimalan teho tippuu nopeammin kuin muuntajan tehonkesto mentäessä pienemmille kierroksille.

Periaatteessa näin, mutta muuntajan mitoituksen kannalta riittää, että kolme ehtoa täyttyvät, eli a) rauta ei kyllästy,  b) tehon kesto riittää, c) käämeissä vaikuttava jännite ei ylitä niiden kestoa.

Ensimmäisen kannalta kriittistä on mitoittaa käämi muuntajan tyhjäkäyntijännitteen kannalta (ja jos siis mitataan jossakin pisteessä skaalaus taajuuden käänteislukuun verrannollisesti; tyhjäkäyntijännitehän nousee aluksi lineaarisesti taajuuden funktiona kunnes hidastuu suuremmilla kierrosnopeuksilla).

Toisen kannalta taas käämeissä kulkeva virta ratkaisee, eli tehonkesto on skaalattava toteutuvan  jännitteen käänteisarvoon verrannollisesti.

Kolmashan taas tulee muuntajan ilmoitetuista arvoista suoraan.

Ja kaikkea voi kiertää kytkemällä muuntajia sarjaan tai rinnan (sekä ensiön että toision osalta).
 

NdFeB

New member
Rupesin vielä miettimään tätä muuntajaongelmaa tähän matalan taajuuden voimalaan. Käytännössä muuntajan kanssa ainoa kustannustehokas tee-se-itse vaihtoehto olisi käämiä itse uusi ensiö, jossa olisi enemmän kierroksia raudan saturoitumisen estämiseksi. Melko työläs vaihtoehto.

Toinen hullumpi vaihtoehto tuli mieleen saunassa istuskellessa. Jos soveltaisi tähän vanhaa hitsausgeneraattoreiden periaatetta.. 690V jännitteelle mitoitettu teollisuusmoottori olisi hyvin lähellä exmorkin voimalan jännite / taajuus suhdetta. Eli kytkettäisiin tämä moottori suoraan tuulivoimalan generaattoriin, ja pyöritettäisiin tällä moottorilla sitten toista laturia / generaattoria jolla ladattaisiin akkua. Bonuksena tulisi mahdollisuus käyttää auton laturia akuston puolella, jolloin korvaamalla alkuperäinen laturin regulaattori omalla kytkennällä saataisiin tehtyä helppo portaaton kuormituksen ohjaus voimalalle, laturin magnetointivirtaa säätämällä. Tällöin virityksen huono hyötysuhde tulisi kompensoitua voimalan huomattavasti paremmalla hyötysuhteella optimaalisen kuormituksen myötä.

 

kotte

Well-known member
NdFeB sanoi:
Rupesin vielä miettimään tätä muuntajaongelmaa tähän matalan taajuuden voimalaan. Käytännössä muuntajan kanssa ainoa kustannustehokas tee-se-itse vaihtoehto olisi käämiä itse uusi ensiö, jossa olisi enemmän kierroksia raudan saturoitumisen estämiseksi. Melko työläs vaihtoehto.

Jos matala taajuus on ongelmana, lähtisin itse tekemään hommaa 6-diodisen kolmivaihetasasuuntaussillan ja IGBT-hakkurin tms. pohjalta. Tuon hakkurin taajuuden voisi jopa tehdä jännitteestä riippuvaksi, jolloin sydämen kyllästymisastettakin voi kontrolloida. Rautasydänkin kelpaa, jos pysyttelee 50...100Hz:n taajuusalueella. Näissä vehkeissä on hyvä hyötysuhde verrattuna moottoreihin ym. pyöriviin koneisiin ja rakenne on ennen muuta ohjauspiirien osalta hyvin yksinkertainen esim. inverttereihin verrattuna.
 

NdFeB

New member
kotte sanoi:
Jos matala taajuus on ongelmana, lähtisin itse tekemään hommaa 6-diodisen kolmivaihetasasuuntaussillan ja IGBT-hakkurin tms. pohjalta. Tuon hakkurin taajuuden voisi jopa tehdä jännitteestä riippuvaksi, jolloin sydämen kyllästymisastettakin voi kontrolloida. Rautasydänkin kelpaa, jos pysyttelee 50...100Hz:n taajuusalueella. Näissä vehkeissä on hyvä hyötysuhde verrattuna moottoreihin ym. pyöriviin koneisiin ja rakenne on ennen muuta ohjauspiirien osalta hyvin yksinkertainen esim. inverttereihin verrattuna.

Tuo olisi kyllä varsin toteuttamiskelpoinen ajatus harrastelijatasolla. Pitämällä taajuus matalana vältettäisiin suurimmat hakkurin rakentamisessa vastaan tulevat ongelmat. Sopivien muuntajien saatavuus myös olisi hyvä.

Puhtaan muuntajan suurin etu erilaisiin hakkurisovelluksiin verrattuna olisi (vikaantuvan) ohjauselektroniikan puuttuminen kokonaan. Mutta ne kannattanee jättää hyödynnettäväksi sopivampien, useammalla napaparilla varustettujen generaattoreiden kanssa.
 

aatu

New member
Ihan mielenkiintoista.
Mukavaa pyörittelyä. Mutta...
Mutta ei taida olla kokemuksia sähkönsiirrosta?
Kaapelinpituuksia vähän kaipaisin. Suurilla ( ampeerilla jo ohmista tulee voltti ) virroilla liitokset ovat ongelma.
Minkälaisilla kaapelinpituuksilla ovat muut saaneet aikaan toimivaa akkujen latausta??

t: Aki
 
Ylös