Tema: Instalacion hibrida eolico-solar

Buenas tardes,

Abro este tema para mostraros mi (mediocre) sistema hibrido aislado y, no os voy a mentir, para pediros consejo sobre una futura ampliacion. Primero hare una descripcion de lo que tengo instalado actualmente y a continuacion detallare las nuevas componentes. Intentare no enrollarme demasiado; se por propia experiencia lo coñazo que son los mensajes demasiado largos. Espero que disfruteis la lectura

Nota: Intentad ignorar la cantidad de guarreria que se ve las fotos.

--------------------------------------ACTUAL--------------------------------------

Por lo que se ve en las fotografias, dispongo de:
6 placas solares de 72 celdas marca Solaria modelo S5M165 (165 W, 35,7 Vmp, 4,62 Imp, 44,2 Voc, 5,11 Isc)
1 generador eolico chino 1000 W
1 regulador hibrido PWM chino (caja azul) modelo ST-W1240 (24 V, 40 Iout, 720 Wmax placas solares ?¿?¿)
1 inversor/regulador Axpert modelo KS-3000 (24 V, 3000VA/2400W, 50 Icmax placas, regulador PWM)
4 baterias monoblock ciclo profundo U-Power 250 Ah C100



Dando por hecho que la seccion de los cables es la adecuada, el conexionado es el siguiente:
- del molino al regulador correspondiente
- de las placas, conectadas en paralelo, al inversor/regulador
- del inversor/regulador lineas de carga a las baterias
- de las baterias lineas de demanda al inversor
- del regulador del molino y del inversor/regulador conectados en paralelo a las baterias

Tras lo poquito que he sido capaz de aprender de vosotros, me di cuenta de que la conexion reguladores-baterias esta mal hecha y que, en funcion de la calidad del regulador del molino, este error pudo haber dañado en mayor o menor medida las baterias. Se que para optimizar el sistema y aprovechar las placas, me falta un regulador MTTP pero dejandolo de lado este detalle, debi haber pasado la carga del molino por el inversor, conectando el regulador del molino en paralelo con las placas, a la entrada del inversor. Es decir, pasar las placas (continua) y el molino (continua del regulador) juntos por el inversor. Por favor, decidme si me estoy equivocando.

No merece la pena daros calculos numericos para el sistema actual ya que la ampliacion es inminente y los hare mas abajo para ésta.

--------------------------------ACTUAL+AMPLIACION--------------------------------

La idea es, usar lo que tengo actualmente y combinarlo con nuevas componentes. Siempre al minimo coste posible

6 placas solares de 72 celdas marca Solaria modelo S5M165 (165 W, 35,7 Vmp, 4,62 Imp, 44,2 Voc, 5,11 Isc)
1 generador eolico chino 1000 W (maximo registrado por el molino unos 20 A durante unos instantes)
1 regulador hibrido PWM chino (caja azul) modelo ST-W1240 (24 V, 40 Iout, 720 Wmax placas solares ¿?¿?)
1 inversor/regulador Axpert modelo KS-3000 (24 V, 3000VA/2400W, 50 Icmax placas, 30 Icmax grupo electrogeno, 50 Icmax total, regulador PWM)
(SE ANULAN) 4 baterias monoblock ciclo profundo U-Power 250 Ah C100
------------------- + -------------------
6 placas de 72 celdas de 180 a 200 W aproximadamente (180-200 W, 37,7 Vmp, 5,25 Imp, 45,3 Voc, aprox. 7 Isc)
1 regulador MTTP
banco de 24 V de baterias estacionarias de 1300 Ah C100 (1000 Ah C10)

El conexionado CREO que seria el siguiente:
- 8 placas 72 celdas en paralelo, 6 de 200 W y 2 de 165 W. Las placas de 200 dan 6*7=42 A y las de 165 dan 2*5.11=10,2 A. En total son unos 55 A que, multiplicados por un factor de seguridad, 55*1,25=68 se obtiene el intensidad minima del regulador MTTP. Necesito un MTTP de minimo 68 A (desconozco las intensidades nominales normalizadas de los mttp).

- 4 placas 72 celdas de 165 W en paralelo conectadas al regulador hibrido del molino. El regulador hibrido aguanta 720 W en placas (o eso entiendo de las especificaciones). Las 4 placas de 165 W dan 660 W maximos. Estos 660 W < 720 W. Parece OK

- salida del regulador hibrido del molino conectada al inversor. La intensidad de carga maxima que HE VISTO en el regulador del molino fue de unos 20 A. A estos 20 A les sumo los 4*5,11=20.5 A de las placas y me da una corriente maxima de unos 40 A. Aplicando el factor de seguridad de 1,25 sale una corriente maxima de 50 A. Estos 50 A son justo los 50 A de entrada solar que soporta el inversor (que suerte!). Parece tambien OK. Como pequeño detalle, si esto esta correcto, me viene bien porque asi en el display veria que valores de carga me dan el molino y las 4 placas (ademas de dar poca info, no me fio ni un pelo de lo que marca la pantalla del regulador hibrido).

- inversor (regulador PWM) y regulador MTTP conectados a la bateria

- linea demanda de la bateria al inversor

Nota: Desconozco si diferentes reguladores (o inversor/regulador) conectados a la misma bateria entran en algun tipo de conflicto dañandola o dañandose entre si.

Que os parece todo el tinglado que pienso montar? Espero pacientemente vuestras criticas, tanto constructivas como destructivas. Sobre todo las destructivas

Creeis que es necesario poner un sensor de temperatura en las baterias?

Los que entendais mas del tema, me gustaria que me aclararais lo que esta en negrita.

Os agradezco de antemano a los que perdais vuestro tiempo en leer mi consulta y os tomeis la molestia de contestar mis dudas. Muchas gracias!!!

y gracias al forero WALIKI por su impresionante tabla de calculos. Me ha servido muchisimo.

Un saludo.

Mira no soy experto y me queda mucho por aprender pero a primera vista si fuera yo el dueño de esa instalación la dividiría en dos partes, un sistema eólico con su banco de baterías para las aplicaciones de menor consumo, como la iluminación entre otras cosas, pues el viento no es constante pero las HSP promedio casi siempre lo son

Dejaría el sistema fotovoltaico para las aplicaciones de mayor consumo con su propio banco de baterías para el mayor consumo como electrodomesticos

Si no me equivoco cuando conectas dos reguladores de carga a las baterías estos se pueden interferir debido a que no solo detectan el voltaje que envían como carga sino que también miden la tensión del banco de baterías al conectar ambos reguladores lo que ocurre es que pueden obtener señales erróneas pensando entre ellos que las baterías están completamente cargadas cuando no es así

Piensa en este ejemplo para un sistema de 12 voltios
El regulador solar envía corriente de carga por 14.5v al banco de baterías cuando el viento empieza a soplar y el regulador eólico también envía sus 14.5 voltios en fase bulk de carga a las baterías cuando el regulador FV lea el voltaje del banco también estará midiendo los 14.5 voltios del regulador eólico en ese momento pasando a la siguiente fase de carga cuando el banco aún no está cargado al 80%

Cuando el regulador entra en la siguiente fase de carga y luego en flotación incluso podría simplemente cortar el proceso de carga por detectar sobretensión en el banco cuando en realidad esa tensión proviene del circuito eólico

Lo mismo puede ocurrir al contrario haciendo que el regulador solar interfiera el eólico

Mucho cuidado al conectar reguladores de carga entre si no puedes exceder la capacidad nominal de potencia de entrada del regulador receptor sobre cargándolo con potencia que proviene de otro regulador además de que todos son diferentes y la carga se hace mediante corriente continua pulsante que no es lo mismo que alterna pues esta otra cambia de polaridad, la primera solo son pulsos sin cambio de polaridad, a menos que ambos reguladores estén de sincronizados en pulsos de carga y lectura del banco no lo recomiendo

La única forma de que te trabajen al unísono es que estén en realidad de sincronizados para que emitan pulsos de carga en desfase con respecto al otro y midan entre si la tensión del banco en el momento exacto en que el otro regulador no está emitiendo un pulso de carga a cualquier voltaje eso para los PWM o pulse wawe modulation

Por otro lado existen reguladores inter conectables que podrían servir para tal propósito pero no conozco ningún hibrido que lo haga éxitos con tu sistema

En todo caso si prefieres todo ensopado o revuelto, puedes olvidarte del regulador eólico y poner en su lugar un rectificador de alterna a continua que es la corriente del generador eólico a continua mediante un sencillo grupo de diodos y esa es la que metes al regulador solar cuidando de que la capacidad máxima del generador eólico + potencia máxima de paneles no exceda la potencia de entrada nominal del regulador PV podrias poner un tensiometro para regular más fina la tension de entrada al regulador receptor




Solo para AC de una fase a DC
Si es de tres fases la salida del eolico debes usar otros circuitos como este en serie o paralelo sus salidas segun convenga



Puente de diodos trifasico

Iniciado por dalarath

... debi haber pasado la carga del molino por el inversor, conectando el regulador del molino en paralelo con las placas, a la entrada del inversor. Es decir, pasar las placas (continua) y el molino (continua del regulador) juntos por el inversor. Por favor, decidme si me estoy equivocando.

Si, me parece que te equivocas.
La salida del regulador del molino no tiene que pasar por el inversor. Un inversor sólo comunica con la batería. Todos los reguladores del sistema tienen que estar conectados en paralelo a la batería. Parece que es así como lo tienes. Está bien.

Iniciado por dalarath

Desconozco si diferentes reguladores (o inversor/regulador) conectados a la misma bateria entran en algun tipo de conflicto dañandola o dañandose entre si.

Efectivamente, dos reguladores diferentes pueden estar en conflicto, porque intentarán hacer absorción y/o ecualización cada uno por su cuenta y no al mismo tiempo.
Hay dos opciones para que dos reguladores trabajen bien:
- Hay reguladores que permiten la conexión en paralelo, se sincronizan mediante cables. Trabajan como si fuera un solo regulador.
- Si un regulador es el master, con mucha potencia conectada (70%-90%), este decidirá cuando hacer las fases de carga (bulk, absorción, flotación y ecualización). El otro regulador "slave", con poca potencia conectada (30%-10%), se configura tal que sólo sirve de apoyo en las fases de bulk y absorción.

No tengo experiencia con eólica, pero en un principio debería valer lo que he escrito. Después da la ampliación, el regulador del molino eólico, con sus 1000W / 20A, podría hacer el papel de slave.

Iniciado por dalarath

Que os parece todo el tinglado que pienso montar?
8 placas 72 celdas en paralelo, 6 de 200 W y 2 de 165 W. Las placas de 200 dan 6*7=42 A y las de 165 dan 2*5.11=10,2 A. En total son unos 55 A que, multiplicados por un factor de seguridad, 55*1,25=68 se obtiene el intensidad minima del regulador MTTP. Necesito un MTTP de minimo 68 A

Te equivocas. Lo que has calculado es la intensidad a la entrada del regulador, teniendo todas las placas en paralelo. Además, te has equivocado y has cogido Isc (intensidad en cortocircuito), debes usar Imp (intensidad en el punto de máxima potencia).
La intensidad nominal de un regulador MPPT se refiere a la salida hacia la batería. Se calcula dividiendo la potencia total en placa por la tensión de batería. En tu caso, la potencia total son 1530Wp. Entonces, la intensidad de salida será 1530W / 24V = 64A.
Los reguladores MPPT suelen tener intensidad nominal de 60A y de 80A. Te bastaría uno de 60A (si no sabes por qué, te lo explicaré más tarde), pero si piensas ampliar más en el futuro, te recomiendo uno de 80A.

Otra cosa: No conectes las placas todas en paralelo, que para algo tienes un regulador MPPT. Haz ramales de 2 placas en serie y conecta los cuatro ramales en paralelo. De esta forma tendrás menos intensidad entre placas y regulador y podrás usar cables de menos sección.
Ejemplo: Las 8 placas en paralelo darían 42A a 36V, mientras con ramales de 2 placas tendrías 21A a 72V.

Iniciado por dalarath

Creeis que es necesario poner un sensor de temperatura en las baterias?

Si, la compensación de temperatura es importante, a no ser que tengas las baterías en un entorno de temperatura constante.

Iniciado por FJAC

Mira no soy experto y me queda mucho por aprender pero a primera vista si fuera yo el dueño de esa instalación la dividiría en dos partes, un sistema eólico con su banco de baterías para las aplicaciones de menor consumo, como la iluminación entre otras cosas, pues el viento no es constante pero las HSP promedio casi siempre lo son

Tu solucion es muy simple y a la vez efectiva. Pero por desgacia no me parece un solucion optima en lo que a costo se refiere ya que se necesitarian 2 bancos de baterias. Si tengo que comprar un lote adicional de baterias seria para pasarme a 48 V. Estaras de acuerdo conmigo, no? Ya se que las baterias del sistema eolico que tu dices serian de capacidad inferior y costarian menos, pero aun asi la idea de separar los sistemas no me agrada demasiado. Tiene que haber sistemas hibridos con carga centralizada (un solo banco de baterias) bien hechos. No soy yo el primero en proponerlo. El caso es dar con la solucion adecuada dados los condicionantes.

Iniciado por FJAC

En todo caso si prefieres todo ensopado o revuelto, puedes olvidarte del regulador eólico y poner en su lugar un rectificador de alterna a continua que es la corriente del generador eólico a continua mediante un sencillo grupo de diodos y esa es la que metes al regulador solar cuidando de que la capacidad máxima del generador eólico + potencia máxima de paneles no exceda la potencia de entrada nominal del regulador PV podrias poner un tensiometro para regular más fina la tension de entrada al regulador receptor

Si bien es cierto que el puente de diodos cumple a la perfeccion con lo que se pide, se necesitaria de electronica adicional para proteccion frente a put*das varias como sobretensiones y cortos. Por muy ingeniero industrial que sea, estoy lejos de saber implementarla.

Nota: No es que sea la hostia de paquete, pero soy de mecanica

Gracias FJAC

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Iniciado por el_cobarde

Si, me parece que te equivocas.
La salida del regulador del molino no tiene que pasar por el inversor. Un inversor sólo comunica con la batería. Todos los reguladores del sistema tienen que estar conectados en paralelo a la batería. Parece que es así como lo tienes. Está bien.

La logica que he seguido es la siguiente: la corriente de frecuencia y amplitud variable del molino que entra en el regulador eolico se convierte en 24V (o lo que sea) continuos. Por lo tanto el sistema eolico se puede considerar como una placa solar un tanto extraña de 24 V y un monton de amperios pero que al regulador solar le deberia de dar igual, sobre todo si es un MTTP. No?

Iniciado por el_cobarde

Efectivamente, dos reguladores diferentes pueden estar en conflicto, porque intentarán hacer absorción y/o ecualización cada uno por su cuenta y no al mismo tiempo.
Hay dos opciones para que dos reguladores trabajen bien:
- Hay reguladores que permiten la conexión en paralelo, se sincronizan mediante cables. Trabajan como si fuera un solo regulador.
- Si un regulador es el master, con mucha potencia conectada (70%-90%), este decidirá cuando hacer las fases de carga (bulk, absorción, flotación y ecualización). El otro regulador "slave", con poca potencia conectada (30%-10%), se configura tal que sólo sirve de apoyo en las fases de bulk y absorción.

Tu primera propuesta, la de los 2 reguladores sincronizados, me parece muy robusta. El unico inconveniente es que el regulador eolico es especifico de cada molino y no puedo simplemente sustituirlo por otro (de hecho dudo que haya reguladores eolicos sincronizables con solares). Entonces lo que deberia hacer es conectar la salida del regulador eolico (junto con las placas) a la entrada de uno de los reguladores sincronizados, no?

En cuanto a la segunda propuesta, el regulador ''slave'' que en este caso es el eolico, al ser chino, no da muchas opciones de configuracion. Si no se pudiera configurar para apoyar solo las fases de bulk y absorcion, que se podria hacer? Existe algun componente intermedio (entre el regulador eolico y las baterias) que haga eso?

Iniciado por el_cobarde

Te equivocas. Lo que has calculado es la intensidad a la entrada del regulador, teniendo todas las placas en paralelo. Además, te has equivocado y has cogido Isc (intensidad en cortocircuito), debes usar Imp (intensidad en el punto de máxima potencia).......

He usado la tabla de WALIKI y lo hace usando Isc, pero eso es lo de menos. Tengo pensado sobredimensionar un poquitin. Pero es buen saber como se hace correctamente.

Como duda trivial, que dato indica la potencia (o corriente) maxima que soporta un regulador en la entrada? Mi intuicion me dice que para un regulador dado, se aprovecha bien la energia de, por ejemplo, 6 placas (limitado por la corriente de carga maxima) pero que no le pasa nada al regulador si añado mas placas excepto que estas se desaprovechan. Sin embargo, al añadir mas placas, llegara un punto en el que el regulador revienta por sobrecarga a la entrada. Cual es este punto? Como lo cuantifican los fabricantes? Espero que me haya explicad

Iniciado por el_cobarde

Te bastaría uno de 60A (si no sabes por qué, te lo explicaré más tarde)

Supongo que es por las distintas perdidas desde el generador solar hasta el regulador (temperatura placas, distancia cable...etc) ademas de la bajada de rendimiento de las placas debido a su orientacion y su inclinacion. Todo esto impediria que las placas me dieran mas de 60 A. Si me acabo de flipar, y si te apetece, explicamelo un poco

Iniciado por el_cobarde

Otra cosa: No conectes las placas todas en paralelo, que para algo tienes un regulador MPPT. Haz ramales de 2 placas en serie y conecta los cuatro ramales en paralelo. De esta forma tendrás menos intensidad entre placas y regulador y podrás usar cables de menos sección.
Ejemplo: Las 8 placas en paralelo darían 42A a 36V, mientras con ramales de 2 placas tendrías 21A a 72V.

Sublime!

Muchas gracias a ambos

Iniciado por dalarath

La logica que he seguido es la siguiente: la corriente de frecuencia y amplitud variable del molino que entra en el regulador eolico se convierte en 24V (o lo que sea) continuos. Por lo tanto el sistema eolico se puede considerar como una placa solar un tanto extraña de 24 V y un monton de amperios pero que al regulador solar le deberia de dar igual, sobre todo si es un MTTP. No?

No es así! Tu lógica es buena, pero no representa a la realidad.
Un regulador MPPT no puede aumentar la tensión, solo la puede reducir. La salida del regulador eólico es adecuada para cargar la batería, pero no da la tensión suficiente para que el regulador MPPT la pueda aprovechar correctamente. Una placa para 24V tiene que dar una tensión de unos 35V, con regulador MPPT mejor que sean 60V - 90V. Lo más probable es que el regulador eólico no llegue a eso. Tienes que conectar los dos reguladores en paralelo a la batería.
Hay un punto a favor de combinar un regulador eólico (slave) con uno fotovoltaico (master): Pocas veces van a interferir, porque cuando hace mucho sol, suele hacer poco viento, y viceversa.

Las otras dudas que tienes las contestaré más tarde, que ahora me falta el tiempo.

Supongo que si tienes dos molinos y sacas corriente continua puedes sumar voltaje y mantener amperaje así el mppt podrá aprovecharlos mejor en cuanto al asunto de la sobretensión y sobre carga busca en el manual el tipo de protecciones y fusibles que tenga es un comienzo

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"Tiene que haber sistemas hibridos con carga centralizada (un solo banco de baterias) bien hechos. No soy yo el primero en proponerlo. El caso es dar con la solución adecuada dados los condicionantes."No hay ninguno que evite desperdiciar entradas, bien sean de solar o de eolica. Contra la opinión general , los maximos de eolica se obtienen los días mas claros , cuando los vientos zonales limpian la atmosfera. Por otra parte, para los vientos locales y brisas es necesario el gradiente termico , si no hay sol no hay gradiente termico. El sistema ideal y barato, por ahora, es uno mismo , aplicando la producción del regulador de eolica a una u otra bancada en función del estado de carga de las baterias.

Iniciado por dalarath

Mi intuicion me dice que para un regulador dado, se aprovecha bien la energia de, por ejemplo, 6 placas (limitado por la corriente de carga maxima) pero que no le pasa nada al regulador si añado mas placas excepto que estas se desaprovechan. Sin embargo, al añadir mas placas, llegara un punto en el que el regulador revienta por sobrecarga a la entrada. Cual es este punto? Como lo cuantifican los fabricantes?
Si me acabo de flipar, y si te apetece, explicamelo un poco

Un regulador MPPT, si tiene conectado más potencia de placa de la nominal, reduce la generación FV, cuando haga falta.
Por ejemplo: Le conectas 3400Wp a un regulador MPPT de 60A / 48V. Estos 3400Wp a 48V serían 3400W / 48V = 71A entre regulador y batería. Como el regulador no puede dar 71A, reduce la generación de placa a 48V x 60A = 2880W, con lo que solo fluirán 60A entre regulador y batería.
En la realidad, unas placas de 3400Wp muy pocas veces (o nunca) generan esta potencia. En el mejor de los casos, se generan más de 2880W durante unas horitas al mediodía en días de mucho sol. En estas horas se perdería un poco de potencia. Pero todo el resto del día las placas generan menos de 2880W y se aprovecha toda la generación, aunque el MPPT sea un poco infradimensionado.
Por esta razón se puede conectar algo más de placa a un regulador MPPT (no a un PWM !), sin que este sufra. Pero no hay que exagerar! No suele haber problemas, si se conecta hasta un 20% más de potencia.

Iniciado por dalarath

Entonces lo que deberia hacer es conectar la salida del regulador eolico (junto con las placas) a la entrada de uno de los reguladores sincronizados, no?
En cuanto a la segunda propuesta, el regulador ''slave'' que en este caso es el eolico, al ser chino, no da muchas opciones de configuracion. Si no se pudiera configurar para apoyar solo las fases de bulk y absorcion, que se podria hacer? Existe algun componente intermedio (entre el regulador eolico y las baterias) que haga eso?

Olvídate de conectar el regulador eólico en la entrada de otro regulador, junto con las placas. No funcionará bien. El regulador eólico verá la tensión alta de placa, pensará que la batería está cargada a tope, y no cargará.
La solución para regulador eólico más regulador FV es conectar los dos en paralelo a la batería. Con 3000Wp en FV y 1000W en eólica, por ejemplo, el regulador eólico "automaticamente" hará el papel de slave. Si puedes configurarlo, mejor, pero si no permite configuración, tampoco es grave.

Una solución elegante sería un regulador que tenga entradas independientes para eólica y FV. Sé que existen estos reguladores, pero nunca he tenido ninguno en mano. Si todavía no has comprado los componentes, un regulador híbrido de estos podría ser buena opción.

Con el eólico ocuparas un dump load creo a diferencia de las placas que el regulador las controla en términos de generación el eólico produce alterna siempre que puede si la energía producida no se consume o almacena puede ser peligroso supongo que tu regulador eólico ya trae el volcado de carga incorporado mejor lo verificas

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Gracias a todos por vuestra participacion y por haber resuelto mis dudas, sobre todo a el_cobarde que se molesto en escribir autenticos ''paso a paso''. Seguire informando en este hilo sobre el desarrollo de mi instalacion y el funcionamiento de las nuevas componentes.

Estoy pensando en comprar un regulador MTTP de la marca Steca. Que os parece? Me recomendais algun otro?

Por cierto, al principio del post os dije que me habia decidido por las baterias de la marca U-Power. Tras pensarlo mejor, he optado por las de la marca TAB. Os ire contando como van.

Saludos.

Me apunto al hilo