Wie kombiniere ich mehrere Wechselstrom- und Gleichstromquellen in einem elektrischen System? [geschlossen]

Ich möchte ein netzunabhängiges Stromversorgungssystem für mein Haus entwerfen. Ich bin zu diesem Zeitpunkt ein absoluter Neuling, aber ich bin bereit, viel zu lesen, um das Projekt abzuschließen. Vieles weiß ich noch nicht und ich habe Fragen.

Ich möchte ein System, mit dem ich Solar, Wind, Wasser und einen Gasgenerator anschließen kann. Ich möchte, dass sowohl die A / C- als auch die D / C-Stromquellen in den Laderegler fließen, um meine Batteriebank aufzuladen, und dann die Batteriebank an einen Wechselrichter anschließen. Auf diese Weise habe ich viele Arten von Eingaben in meine Batteriebank und wenn alles andere fehlschlägt, kann ich den Gasgenerator einschalten und das wird auch meine Batteriebank aufladen.

Ich verstehe, dass der Laderegler überschüssigen Strom in einen Bypass schieben kann.

  • Strebe ich etwas an, was damit nicht möglich ist?
  • Gibt es eine Möglichkeit für mich, den A/C-Ausgang des Wechselrichters und den überschüssigen Strom des Ladereglers als Eingang für mein Haus zu kombinieren?
  • Wenn ja, was ist das Gerät, mit dem ich dies tun könnte?
  • Gibt es Laderegler, die sowohl A/C- als auch D/C-Eingang erhalten, sodass ich alle meine Stromquellen an einen einzigen Controller anschließen kann, oder brauche ich etwas Komplizierteres, um dieses Szenario zu handhaben?
  • Gehe ich das richtig an?

Etwas mehr Hintergrund: Wie ich in den Notizen anmerkte, ziehe ich Ende des Jahres komplett netzunabhängig um, habe also ein Jahr Zeit, um alles zu klären und einzurichten - Hühner, Schweine, Kühe, Wasservorräte , Abwasser und die ganzen 9 Meter. Ich bin es gewohnt, komplexe Systeme zu lernen, also weiß ich, dass dies nicht über meine Grenzen hinausgeht. Ich habe auch einen großen Teil meines Lebens im Freien gelebt, also bin ich es gewohnt, ohne das Gitter zu sein, also wird dies kein völliger Schock für mich sein, aber gleichzeitig bin ich es nicht auf alle modernen Annehmlichkeiten verzichten möchten. Es ist schwer, Zahlen zu nennen, da ich noch nicht sicher bin, wie ich meinen Bedarf genau berechnen soll.

Unsere Wasserkraftrechnung für den letzten Monat hat uns auf durchschnittlich 29,84 kW/h pro Tag festgelegt, im Januar, der bisher der kälteste Monat des Jahres war, lag der Dezember bei 19,23 kW/h pro Tag.

Unsere Heizung/Kühlung und unser Warmwasser sind derzeit elektrisch und der Ort, an dem wir derzeit leben, hat eine kriminelle Unternutzung der Isolierung zwischen den Einheiten; Daran werde ich beim nächsten Ort nicht leiden. Nicht nur wird die Isolierung besser sein, wir möchten auch auf Geothermie umsteigen, um eine gemäßigtere Umgebung zu erhalten, die durch Holzöfen und Propangas für Warmwasser ergänzt wird, daher bin ich mir ziemlich sicher, dass unser Energiebedarf erheblich von unserem sinken wird vorliegenden Anforderungen. Wir haben hocheffiziente Geräte, Waschmaschine, Trockner, Kühlschrank, Gefrierschrank, Geschirrspüler - ich würde sie gerne weiter benutzen können - obwohl ich mir noch nicht sicher bin, wie die Wassersituation sein wird, also ist die Machbarkeit noch unklar. Bedarf für die Spülmaschine.

Unser Kochherd ist derzeit Erdgas und ich werde das auf Propangas umstellen, bis ich das Kochen auf einem Holzofen gemeistert habe.

Ich habe eine Liste von jedem Elektrosatz, den wir besitzen, zusammengestellt, zusammen mit den Watt- und Ampere-Anforderungen für jeden von ihnen, und sie in eine Tabelle eingefügt, es gibt nichts besonders Überraschendes auf der Liste. Ich bin ein begeisterter Koch/Bäcker und würde auch gerne alle Werkzeuge in meiner Werkstatt benutzen können, von denen die meisten derzeit elektrisch sind, obwohl ich nicht abgeneigt bin, so viele davon wie möglich gegen die Luft zu tauschen Antrieb.

Mir wurde geraten, dass ich meinen Strombedarf auf "Spitzenverbrauch" abschätzen sollte - was bedeutet, dass alle Geräte, die gleichzeitig verwendet werden, zusammengezählt werden müssen, obwohl ein qualifizierter (?) Elektriker, mit dem wir gesprochen haben, vorgeschlagen hat, dass dies nicht der Fall ist wie machst du das überhaupt - kann jemand raten, ob dies der Fall ist?

Wenn ich alle Elektrogeräte zusammenzähle, die wir haben, sind es 29 kW und 234 Ampere. Soweit ich das beurteilen kann, liegt unsere Spitzenlast (max. gleichzeitige Geräte) bei etwa 15 kW / 182 Ampere - und dies setzt voraus, dass Waschmaschine, Trockner, Geschirrspüler, Mikrowelle, Toaster, Wasserkocher, Kaffeemaschine und Standmixer, Fernseher, DVD-Player und alle Soundsysteme laufen, jedes Licht im Haus ist an und der Kühl-/Gefrierschrank springt an - was selten (wenn überhaupt) vorkommt. Typischerweise werden die Waschmaschine, der Trockner und der Geschirrspüler erst eingeschaltet, wenn die Kinder im Bett sind, was bedeutet, dass die meisten Lichter im Haus ausgeschaltet sind und nicht gekocht wird - obwohl es für die Waschmaschine ganz üblich ist, Trockner und Geschirrspüler laufen gleichzeitig - bei gleichzeitiger Verwendung von TV (100 W)/Ton (30 W)/DVD (11 W) und ein paar Lampen (vielleicht 60-120 W).

Sie sollten dieses Problem in Module aufteilen, Sie wollen viel auf einmal, ohne Erfahrung darin zu haben. Beginnen Sie vielleicht damit, über die übliche Solar+Batterie+Wechselrichter nachzudenken. Als nächsten Schritt können Sie für Ihr Haus eine DC-Beleuchtung planen, die direkt aus dem Akkupack versorgt wird. Wenn Sie das durchdacht haben, denken Sie an die anderen Module wie Wind und Diesel. Wenn Sie jedes Modul gut durchdacht haben, versuchen Sie zu rationalisieren und die Anzahl der Komponenten zu reduzieren. Denken Sie nicht zu viel auf einmal!
Hahaha, das war noch nie mein Stil :P Ich bin Softwareentwickler von Beruf, also liegt die Konfiguration mehrerer komplexer Systeme auf einmal in meinem Bereich - solange ich herausfinden kann, welche Teile ich brauche. Ich habe ein Jahr Zeit, um all diese Teile zusammenzubringen, am Ende des Jahres ziehe ich an einen Ort, der völlig netzunabhängig ist, also habe ich diese Zeit, um herauszufinden, welche Teile ich brauche, um herauszufinden, wie ich sie konfigurieren kann und erwerben Sie sie alle bereit für dann.
Schönes Projekt was du da hast. Sie sollten einige Zahlen nennen. Sagen Sie, welche Art von Verbrauch Sie erwarten. Welche Art von Geräten werden Sie verwenden (laden)? Können diese Geräte direkt mit Gleichstrom versorgt werden? Wie möchten Sie Ihre gesamte Ausrüstung steuern? Fügen Sie diese der Frage hinzu und machen Sie sie möglicherweise "listenartiger". Nur Vorschläge, das Erklären eines Problems für andere kann Ihnen helfen, es zu lösen, auch wenn Sie keinen Input von den anderen erhalten!

Antworten (2)

Du hast jetzt genug Informationen gegeben. Ich schreibe Punkt für Punkt auf, was mir in den Sinn kommt.

Dinge zum Nachdenken:

  • Der Anlaufstrom für Motoren kann das 5-fache oder mehr des Nennstroms betragen.
  • Sie können Gleichstromgeräte kaufen, diese können direkt aus den Batterien Gleichstrom speisen. Sie sollten in der Lage sein, Computer-Netzteile zu finden, die Gleichstrom aufnehmen
  • Ihre gesamte Beleuchtung kann mit Gleichstrom versorgt werden
  • Das parallele Hinzufügen von Superkondensatoren zu Ihren Batterien verringert die Belastung der Batterien bei transienten Prozessen. Die Kappen speichern nicht viel, können es aber sehr schnell liefern. Dies ist eher für die E-Mobilität (regenerierendes Bremsen) von Vorteil, da Sie genügend Batteriekapazität haben, dass es keine Rolle spielt.
  • Schauen Sie sich Wechselrichtermodule an, die (ausdrücklich) parallel verwendet werden können, damit Sie ein anderes Modul kaufen können, wenn Sie feststellen, dass es Ihren Anforderungen nicht entspricht.
  • Ihre Windkraftanlage erzeugt Wechselstrom mit einer bestimmten Frequenz (ich denke, Sie werden keinen Generator mit Bürsten kaufen). Dieser Wechselstrom hat eine Frequenz und Spannung, die nicht mit den angegebenen Werten der Geräte übereinstimmen, daher wird er in Gleichstrom und zurück in Wechselstrom umgewandelt. Manchmal sind ein Gleichrichter und ein Wechselrichter in die Turbine integriert, sodass sie direkt nutzbaren Wechselstrom liefert.
  • Suchen Sie in Bezug auf Ihre Diesel- / Gasturbine nach einer, die Ihnen direkt einphasigen Wechselstrom liefert. Es gibt Ihnen die richtige Spannung und Frequenz, um Ihre Geräte mit Strom zu versorgen (nach dem Hochfahren).
  • Geräte können anfällig für eine geringe Qualität der zugeführten elektrischen Energie sein. Für Ihren Fall sind die wichtigsten Faktoren Frequenz, harmonische (nicht 50/60 Hz) Komponenten, Spannung, Blindleistung (Leistungsfaktor).
  • Ihr Wechselrichter muss auf die Scheinleistung ausgelegt sein. Diese setzt sich aus der realen (nutzbaren) und reaktiven (phasenverschobenen) Leistung zusammen. Die Blindleistung wird hauptsächlich von Motoren zur Magnetisierung (zum Beispiel) verbraucht. Viele andere Geräte haben auch einen Leistungsfaktor ungleich eins. Sie können es zwar kompensieren, indem Sie Kondensatoren am Lastpunkt verwenden, aber dies kann im unbelasteten Zustand wieder zu höheren Spannungen führen. Sie können Relais verwenden, um sie aus dem Stromkreis zu entfernen, wenn sie nicht benötigt werden. Ich schätze, so weit musst du nicht gehen.
  • Sie benötigen DC/DC-Wandlermodule für Ihre Solarmodule, ich nehme an, Sie wussten das.
  • Wenn Sie ein Elektroauto haben, können Sie dessen Batterie als Backup-Quelle für Ihr Zuhause verwenden. Woher Sie die ganze Energie zum Laden bekommen, ist eine andere Frage (wenn es vollelektrisch ist).
  • Passen Sie Ihre Ausrüstung an (ein-/ausgewertet)
  • Sie können Ihren Diesel parallel zum Wechselrichter verwenden, müssen ihn jedoch synchronisieren. Das bedeutet, dass beide dieselbe Frequenz, Spannung und denselben Spannungsphasenwinkel benötigen. Tut man das nicht, kann sehr schnell alles schiefgehen (Kreisströme, Resonanzen, Instabilität, Überlastung/Erhitzung und schließlich Blackout).
  • Sie müssen sich ein Gerät besorgen, mit dem Sie diese Synchronisierung durchführen können. Stattdessen können Sie die Batterien daraus speisen und die Verluste im Gleichrichter und Wechselrichter akzeptieren.
  • Eine weitere Möglichkeit besteht darin, Inseln zu schaffen, d. h. Sie verwenden Wechselrichter und Generator an verschiedenen Stromkreisen, die keine Verbindung haben. Sie können zwischen den Regimen umschalten (alle Wechselrichter, teilweise Wechselrichter, teilweise Generator, alle Generatoren), dies kann mit mechanischen Relais einfach durchgeführt werden. Sie müssen sich überlegen, welche Konfiguration sinnvoll wäre.
  • Wenn Sie mit Holz heizen möchten, denken Sie auch an Holzpellets. Sie können Ihrem Heizofen automatisch zugeführt werden, was weniger Arbeit bedeutet.
  • Eine wichtige Sache. Es gibt Wechselrichter, die an das Netz angeschlossen werden müssen, um zu funktionieren (sie können kein eigenes Wechselstromsystem erstellen). Natürlich sollte man die nicht kaufen.
  • Wenn Sie einen Brunnen haben und viel Überschussstrom bekommen, können Sie damit das Wasser in ein Hochreservoir pumpen. Eine Art Pumpspeicherkraftwerk. Aber das wird teuer und kompliziert.
  • Geothermie verbraucht etwas Strom zum Pumpen, ich bin mir jedoch nicht sicher, wie viel. Vergessen Sie nicht, dies mit einzubeziehen.

Schauen Sie sich die Einschaltströme Ihrer großen Geräte an, das macht mir am meisten Sorgen. Ohne die Überlastfähigkeit der Wechselrichter zu betrachten, sollten Sie keine Entscheidungen zur Dimensionierung treffen. Eine Sache über die Dimensionierung, wie hoch ist das erwartete Wachstum des Verbrauchs? Ich zögere, Ihnen Empfehlungen zu den Wechselrichter-Nennwerten zu geben, aber ich würde das 1,5-fache des schlimmsten Falls nicht unterschreiten (die sinnvolle Kombination von Geräten, die gleichzeitig arbeiten). Ich fühle mich nicht wohl dabei, Empfehlungen auszusprechen, da dies von vielen Parametern abhängt.

Sie müssen bedenken, dass mein Wissen diesbezüglich hauptsächlich auf Grid-Level-Problemen basiert. Sie sollten mehr Input von jemandem erhalten, der dies getan hat. Versuchen Sie es vielleicht mit Off-Grid-Foren.

Danke für diese sehr ausführliche Antwort Kurtovic, du hast mir viele Denkanstöße gegeben. Einige Teile hatte ich schon bedacht, andere nicht. Ich wusste nicht, dass Sie einen DC/DC-Wandler für die Solarmodule benötigen, ich dachte, Sie führten sie direkt in den Laderegler und weiter zu den DC-Batterien. Ich habe bereits einen gasbetriebenen 8kW/10kW-Generator, bin mir aber noch nicht sicher, wie geeignet er ist amazon.ca/Briggs-Stratton-30471-Portable-Generator/dp/… (erzielt bei einer Auktion). Ich wusste auch nicht, dass es Wechselrichter gibt, die das Netz benötigen. Gut zu wissen!
Beim DC/DC dachte ich eigentlich eher in Richtung Leistungsoptimierer , da hast du recht, wenn du alles aufeinander abstimmst (auch bei gleicher Einstrahlung) geht es auch ohne DC/DC. Ihr Generator sollte es tun, finden Sie einfach einen Weg, die Steuerung zu hacken. Die Synchronisierung könnte zwar schwierig sein, aber Ihr Wechselrichter könnte die Synchronisierung automatisch durchführen. Die Wechselrichter, die das Netz benötigen, haben Thyristoren, aber ich denke, dass sie im nicht verwendet werden W und k W Waage.
Es gibt viele Wechselrichter, teilweise mit integriertem Laderegler, die den seriellen Gleichstrom einer "Kette" von PV-Modulen aufnehmen können. Aber wenn Sie PV betreiben, möchten Sie Maximum Power Point Tracking (MPPT). Der beste Weg, dies zu tun, sind Leistungswandler (DC - DC), die den MPPT pro Panel ausführen und einen konstanten, geregelten DC-Ausgang liefern, den Sie parallel anschließen können. Das vereinfacht die Eingaben zu Ihrem Wechselregler/Wechselrichter. Holen Sie sich ein paar Ausgaben des HomePower-Magazins. Jede Ausgabe zeigt normalerweise ein paar installierte Systeme wie das, was Sie beschreiben, welche Ausrüstung, Leistungsberechnung usw.

Ich bin mir nicht sicher, was auf dem Markt erhältlich ist, aber Sie benötigen einen Wechselrichter, der mit dem Stromnetz synchronisiert ist. Damit beim Umschalten zwischen Systemen oder beim Zurückspeisen in das Netz Ihre Leistung mit der Netzfrequenz und dem Timing übereinstimmt. Jedes System, das Sie bauen, es sei denn, es ist extrem leistungsstark, wird wahrscheinlich nicht Ihren Elektroherd oder Ihr Heizsystem betreiben, sondern das ergänzen, was aus dem Stromnetz kommt. Hier würde die Synchronisierung es Ihnen ermöglichen, etwas Strom in das System einzuspeisen, während es immer noch vom Netz läuft.

Es findet keine Rückspeisung ins Netz statt, es handelt sich um ein völlig netzunabhängiges System. Ich bin nicht daran interessiert, den Anschluss an das Stromnetz zu bezahlen, und ich bin auch nicht daran interessiert, die mit dem Stromanschluss verbundenen Liefergebühren zu bezahlen. Ich bin fertig mit dem Grid-Leben.
Wie kombiniere ich mehrere Wechselstrom- und Gleichstromquellen in einem elektrischen System? [geschlossen]
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