Onderwerp: nano centrales voor het Surinaams achterland

Mooi en interessant project midden in het tropisch regenwoud.
(Schoon water komt uit de rivier waar ook de krokodillen in pissen en poepen). En uit de hemel, dit is schoner en lekkerder dan het water uit de kraan hier in Nederland.

Interessant!

Fawakka Peper, mooi verhaal en idd een goede gelijkenis en succes met je project.

Ik wens je van harte succes met je project, Peper.

Goed verhaal, lekker kort Peper.....

Peper,

Een prachtig project daar kun je jezelf helemaal in uitleven.
Ben benieuwd naar hoe het verder zal gaan en dat hoeft echt niet in de telegram stijl die je vandaag hebt gebruikt.
Had meer dan 2 minuten nodig om het te lezen.

Peper, een leuk en uitdagend project. Veel succes !

Jan

Dank voor jullie aanmoedigingen...
@Jerry: Eigenlijk mis ik jouw esthetiek factor...
@WnW: er zijn niet alleen goede verstaanders
@Saef: wat lang joh!
@Go west: er komt wat voort uit zo'n sleepgenerator project...
Groeten, Peper

Het project voor de nano centrales in Suriname wacht op de boot. Die Oekraïense hack heeft de zaak erg vertraagd.

Omdat het project voor de 'Twilight Zone' ook een '24Volts project' is, loopt het synchroon met het 'nano centrale' project. Het gaat dan niet meer om een nano centrale, maar meer om een micro centrale met nu niet één lullig 100Wp paneeltje, maar om 12 100Wp panelen.
Deze 1,2kWp zonnecentrale gaat een 300Wp panelen set op 24V vervangen. Deze oude set bestaat uit telkens 2 in serie geschakelde 17V Umpp panelen met voor elke set een PWM regelaar om de 24V accubank netjes te voeden. Hetgeen betekent dat elk streepje schaduw op een paneel uit een set van 2 bijna 60 tot 100W reductie aan paneelvermogen geeft en dat is bij 300Wp paneelvermogen een aanzienlijke vermindering.

Voor de micro zonnecentrale is gekozen voor 12 flexibele 100Wp panelen. De spanning van elk paneel wordt door 12 converters 'opgepompt' naar 27,2V om met deze spanning de accubank te laden.
In het gunstigste geval zal er theoretisch bij 24V 50A aan laadstroom mogelijk zijn. Ik verwacht dat de hoogste laadstroom de 40A niet te boven zal gaan door rendementsverlies en inefficiënte instralingshoek (alle panelen komen zo goed als horizontaal te liggen). Dit geeft toch nog zo'n 900Wp aan maximaal laadvermogen en dat is beslist respectabel.
De converter zelf is een 'niet geïsoleerde' boost converter en deze hebben een rendement tussen de 95 en 98%, afhankelijk van de ingangsspanning en de uitgangsspanning. Liggen deze betrekkelijk dicht bij elkaar, dan is een hoge efficiëntie van 98% mogelijk.

De converters gaan werken bij 9V. Voor technici: de UVLO is ingesteld op 9V. De uitgangsspanning is instelbaar tussen de (ingangsspanning + 1V) en 32V. Dit houdt in dat op de ingang minimaal 9V moet worden aangeboden en er maximaal 31V mag worden aangeboden en bij een instelling van 27,2V als uitgangsspanning mag er niet meer worden aangeboden dan 26,2V. De range van een zonnepaneel met Umpp van 17V loopt van 0V tot 22V en valt hier dus binnen. Met een kleine luchtstroming om te koelen kan er 1800W maximaal worden geconverteerd. De 1200Wp blijft binnen de range en zal geen 'rokende converter' opleveren.

De stroom uit de panelen komt nooit boven de 6A en bij de toepassing van 1,5mm² draaddoorsnede is een zekering per paneel niet nodig om de bedrading te beschermen.
Na de boost conversie zal de stroom niet boven de 3A komen en weer is een zekering bij een draaddoorsnede van 1,5mm² niet nodig.

Door de 1 converter per paneel configuratie zal de spanning tot 9V per paneel moeten dalen voordat een converter helemaal geen output meer geeft. De schaduw van een giek of van de verstaging resulteert wel in een verlaging van de spanning op de ingang van de converter, maar zolang de spanning van het paneel maar boven de 9V blijft, is er ook een uitgangsspanning van 27,2V. De laadstroom loopt dan wel terug naar een paar mA, maar wordt niet 0 zoals bij een PWM regelaar.

Hoewel elke converter een controle ledje heeft op de uitgang (tevens een belasting om te voorkomen dat in nullast een hoge spanning op de uitgang komt te staan), is dit ledje niet aan de buitenkant van de converterbehuizing zichtbaar. Elke converter krijgt daarom een signaleringsled die alleen zal branden als er tot 24V of meer wordt 'opgepompt'. Een beschaduwd paneel zal zich verraden doordat het ledje in 'bursts' aangaat en een niet leverend paneel geeft geen brandende signaleringsled.

Door de technische constructie van de converter is er bij elke converter een blokkeerdiode ingebouwd en het is daarmee niet mogelijk dat er stroom (dark current) van de accu naar de zonnepanelen vloeit (voor de scherpslijpers: zeker minder dan 1mA per converter.)

De output van het hele systeem zal maximaal 36A zijn en heeft dan een leiding van 6mm² nodig voor een korte afstand. Voor een lange afstand heeft een doorsnede van 10mm² de voorkeur. Deze leiding moet dan bij de accu van een 40A zekering worden voorzien, zodat bij sluiting in de converters de leiding niet in de brand vliegt.

De 'converter stack' ziet er dan zo uit:

In de output zal nog een schakelaar worden opgenomen om handmatig de laadstroom bij een volle accu te kunnen couperen. Deze voorziening sluit 'druppel overlading' effectief uit. Er is voorzien in een cyclische laadregelaar voor Li-ion accu's. Deze is echter nog niet zinvol bij lood-zwavelzuur accu's.

(Zo, dat is dan meteen een 'manual' voor deze laadconverters)

Groeten, Peper.

Mooi hoor, maar ik zie wel dat jij er veul meer verstand van hebt dan ik Mooi project in een schitterend land !

Eindelijk weer wat progressie voor dit draadje...
Het lijkt wel Sinterklaas! Vandaag binnen gekregen:



Een 24V 5kW generator, een 24V naar 230V 2kW converter, 8 330Ah cellen om een 24V accubank van te maken. Niet zichtbaar is het rigide zonnepaneel dat als dak voor de accubank gaat dienen en de converter en booster droog moet houden in de tropische regenbuien. Ik kan weer eens lekker knutselen!

De generator is er ook in diesel en dan zou je op een wat grotere boot nooit meer zonder stroom zitten. Verder is er dan doorlopend 5kW voor aandrijving beschikbaar en met de accu kun je dan eventueel 'oppompen' tot 15kW om snel even uit de voeten te maken.

Groeten, Peper.

Ik heb enkele bedenkingen, niet negatief bedoelt, die ik in deze discussie wil inbrengen.
Zonnecellen wekken energie op door de zon, maar worden er ook door beschadigd.
In een land waar de straling 3 a 4 keer hoger is als hier, moet je dan ook rekening houden met een slijtage die 3 a 4 keer hoger is. M.a.w. gaan de zonnecellen daar dan ook 3 a 4 keer sneller aftakelen en minder opbrengst leveren als in het begin.
Als bijkomende energie voorziening gebruiken jullie stroomgeneratoren op benzine, id er ook gekeken of er met alcohol stroom gedraaid kan worden. ( Die kan opgewerkt worden met fruit dat gefermenteerd is, en daarna gedestilleerd. m.a.w. iets wat lokaal en hernieuwbaar gemaakt kan worden. )

Tony, dank voor je input!
Het zonnepaneel is voor Suriname gemaakt. Ik heb het ook niet in China besteld, maar het is al eerder vanuit Suriname geleverd. Uiteindelijk komt het natuurlijk wel uit China... De anesthesioloog die dit project in Suriname heeft gestart, heeft daarvoor zelf de zonnepanelen aangeschaft en heeft 6 jaar ervaring met zonnepanelen in Suriname. Daar moet ik het maar mee doen.

Deze set is een eerste opzet. Men wilde in Suriname niet eens een diesel versie uitproberen. (iets waarvan ik dacht dat dat minder verdamping en vergomming zou opleveren). Het idee dat er iets anders zou komen dan benzine stond de bewoners van de dorpen in het binnenland erg tegen. Zij kennen de benzine motor als buitenboordmotor van de korjaal en ze zijn niet te bang om een 80 pk motor achter deze groot uitgevallen kano's te hangen. Van mijn voorstel een diesel te gebruiken (in nood kan die zelfs op slaolie lopen) wilden ze niet eens horen! Ze willen geen injectie, maar een carburateur die ze zelf kunnen schoonmaken en repareren. Dus een alcohol of gas motor (was ook nog een probeersel van mij) werd afgewezen.
Voor wat betreft 'hernieuwbaar', daar is niet veel naar gekeken of aandacht aan besteed. Ik heb ook voorgesteld om in de snel stromende Surinaamse rivieren een hydrogenerator te plaatsen. Dat zou bijna 24/7 energie opwekken. Ook daarvoor kreeg ik de handen niet op elkaar...
Mijn ideeën zijn kennelijk te progressief om daar te kunnen wortelen. Het is ook een kwestie van vertrouwen winnen en dat moet je verdienen en dat duurt een tijdje.

Groeten, Peper.

Peper schreef :
Me een beetje verplaatsende in die bewoners (ik heb er een keer een vakantie doorgebracht en ben sinds die tijd gek op dat land) heb ik het idee (zonder je te willen beledigen) dat je "progressief" zou kunnen vervangen door "onpraktisch".

Dick

Knar schreef :
Nou een hydrogenerator zou daar wel praktisch kunnen zijn. Maar de onbekend is onbemind kant van dit verhaal kan ik me wel voorstellen. Je zou al mensen moeten hebben die daar wonen en die zo een generator kunnen onderhouden en herstellen, vooraleer het zou kunnen aanslaan.
En ze hebben gelijk, er staan honderden mooie projecten in Afrika te roesten omdat er geen mensen bij de lokale bevolking zijn die weten hoe die mooie spullen werkend te houden.
Laat staan dat ze de wisselstukken zouden kunnen betalen, of zelfs kunnen bestellen.
PostNL levert daar niet aan huis.

Ik woon en werk(!) al 14 jaar rond de evenaar, wel andere kant oceaan. Sommige landen hebben GDP die maar 10% van Suriname is...

Als het makkelijker/praktischer is, zou het er lang zijn. 'Wij' zijn niet dom! Maar hebben andere prioriteiten dan in het westen...

Nog wat misverstanden:
- Ja, PostNL komt gewoon aan (duurt wat langer)
- Kunnen meer repareren (oke, fixen) dan in NL

Maar, zolang de wit neuzen gratis spullen blijven sturen, nemen wij die graag aan. Ook een leuk moment voor een feestje, en de foto's plaatsen wij met mobiel op Insta!

Ik verwacht dat de eletronica naar 6 maanden uitvalt (hitte/vocht/dust) en de generator gewoon wordt gebuitk voor directe stroomvoorziening..

Peper, ik wil je niet ontmoedigen en ga vooral door met het project (en verdient er je geld mee).

De accubank van de nano centrale is klaar.

8 x 330Ah luchtvaart kwaliteit aluminium behuizing cellen
In serie geschakeld door 3,5mm aluminium strips.

Nu moeten ze nog in een Surinaams hardhouten kist met een regelpaneel en aansluitingen voor het zonnepaneel en de sinus omvormer. De 24V generator blijft apart en kan zo nodig worden aangesloten.
Groeten, Peper.

Harvesting laden met een boost converter

De accubank zit in de prototype behuizing en nu is het nog een kwestie van laden. Vanuit het topic 'Li-ion opslag' is gekozen voor een boost converter met instelbare uitgang. De uitgang van de boost converter is afgeregeld op 27,2V als eind laadspanning. De boost converter start bij 9V ingangsspanning en de ingangsspanning mag oplopen tot ca 26V, zodat er tenminste 1V 'regelruimte' overblijft.



Een ordinaire gelijkrichter voor 12V accu's levert iets van 15V uit (onbelast). Bij 2A is dat 13,6V op de klemmen en dit wordt aan de converter toegevoerd. Aan vermogen is dat ruim 26W en de converter kan zonder extra koeling 100W aan. Niets aan het handje!



Onbelast levert de converter 27,2V (daar is de converter op ingesteld), belast met de 8 330Ah LFP cellen in serie, blijft daar maar 26,51V van over, maar er loopt 1A aan laadstroom de accubank in. Gewoon een kwestie van geduld en de accubank wordt langzaam geladen.

Ja, maar Peper, moet je dan niet balanceren... Nee, dat doen de cellen zelf op basis van het spanningsverschil van de individuele cellen in de serieschakeling.
En moet je niet uitkijken voor overladen... Nee, want 27,2V = 8 x 3,4V en dat is dan 8 volle cellen of een volle accubank van 8 LFP cellen en de converter houdt zich strak aan die 27,2V.
Maar met 1A laadstroom duurt het wel heel lang voordat de bank vol zit!
Dat klopt, maar je hoeft er niet bij te staan wachten, je mag wel wat anders doen of zelfs niets doen en slapen. Indien je 300Ah nodig hebt is dat in Nederland al gauw 3 dagen laden, in Suriname is dat 1,5 dag laden.

De anesthesioloog die dit project in Suriname begeleidt, gaat een 'beestjes-proof' behuizing ontwikkelen in Suriname. Dit komt neer op een frame van aluminium hoeklijn en kunststof platen die als een aquarium waterdicht aan elkaar zijn gekit.
Het prototype is van hout en dat is voor de Surinaamse hout etende insecten niet meer dan een 'toetje'.
Groeten, Peper.

Proof of concept

Het laden van de 8 LFP cellen in de accubank via een boost converter uit een eenvoudig gelijkrichtertje werkt.
Nu moeten de accu's voldoende kunnen leveren om de 24V > 220V omvormer te laten werken. Dat is een kwestie van draadjes leggen. De omvormer heeft voor een vollast 2000W ongeveer 100A uit de 24V accubank nodig. Dat vraagt minimaal 16mm² voor een korte afstand. Alles in elkaar gezet ziet het er zo uit:



De gelijkrichter laadt de accubank en de accubank levert de energie voor de 220V omvormer. Deze geeft keurig de spanning op de ingang en de uitgang weer.
Nu nog een belasting voor de omvormer en de stekker van de acculader/gelijkrichter ligt het dichtste bij...
De acculader/gelijkrichter wordt op de omvormer aangesloten. Dat werkt! De acculader/gelijkrichter laadt met 2A via de boost converter de accubank, die weer wordt belast door de omvormer die acculader/gelijkrichter van stroom voorziet. De accu's worden er niet voller van, maar de proef vraagt maar heel weinig energie.
De omvormer heeft een mooie aanduiding van de ingang- en uitgangsspanning en kan als monitor dienen.
Morgen het 100Wp zonnepaneel erop en zien wat dit paneel aan de accu's levert.
Groeten, Peper.

Prototype

Op de accubak komt een kantelbaar frame met een 100Wp rigide zonnepaneel. Dit biedt de mogelijkheid het paneel te kantelen voor een optimale instralingshoek. Voor Suriname is dat niet echt nodig aangezien het land bijna op de evenaar ligt. Wat wel een optie is, het paneel kan wel naar de ochtendzon en de avondzon worden gericht. Mijn contact in Suriname heeft al aangegeven dat dit niet heel zinvol zal zijn omdat er zon in overvloed zal zijn. Misschien is het voor het testen in Nederland wel zinvol.



Voor het plaatsen van het zonnepaneel worden eerst de leidingen naar het zonnepaneel gelegd. Nu wordt het op het frame gelegd en op het oog horizontaal gehouden. Ondanks dat het buiten bewolkt is en de opstelling binnen staat onder 'bovenlichten' die sinds 1968 niet meer zijn 'gesopt', geeft het paneel 17,5V aan klemspanning. Het zonnepaneel wordt aangesloten op de 'kale' converter. Het ledje op de converter gaat meteen aan en de spanning op het zonnepaneel zakt terug naar 10,5V. Op de uitgang van de converter staat 27,26V... De converter werkt zoals het moet.



En dat terwijl het buiten bewolkt is. Het is hiermee duidelijk dat 'solar harvesting' werkt en er zelfs bij minimale condities al laadspanning wordt opgewekt en dat de laadstroom evenredig is met het opvallende licht. Op de aangesloten omvormer staat 26,5V als ingangsspanning.
Na een uur is de belasting door de omvormer de oorzaak van een spanningsval van 100mV op de accu's. Het wordt dichter bewolkt en de laadstroom uit het zonnepaneel loopt terug.

Het project is hiermee af. Het prototype is functioneel. Nu is het nog zaak het 24VDC generatortje te installeren en te laten werken. Dat heeft in China al proef gedraaid en zal geen probleem geven.

Groeten, Peper.

Oh ja, ik noem deze opstelling:
胡椒的户外电池
Hújiāo de hùwài diànchí
ofwel
Peper's outdoor accu.
Groeten, Peper.

Klaar, af en werkend

Lichte vorst, helder blauwe hemel, mooi weer om de nano centrale eens uit te proberen. Op de 'steekfiets' naar buiten in de zon...

Er is zon genoeg om bijna 5A uit het 100Wp paneel te laten komen. De paneelspanning onder belasting loopt op naar 15,2V

De converter maakt er een laadstroom van 2A bij 26,6V van en na een uurtje staan de accu's op 26,9V. Dat lijkt geen forse toename, maar het gaat hier om 330Ah cellen!

Het generatortje is gevuld met 15W40 en een liter benzine om uit te proberen. Het starten gaat in pogingen van 10 krukasomwentelingen. Dit moet genoeg zijn om aan te slaan. Nadat de carburateur is gevuld, is het inderdaad genoeg en doet het generatortje ronkend zijn werk. De generator is nog ingesteld op loodzwavelzuur accu's en slaat pas af bij 30V. Dat is teveel voor 08 LFP cellen, maar bij het lostrekken van de Anderson stekker verdwijnt de belasting en loopt de spanning onbelast snel op naar boven de 30V en de generator stopt.

Samenvattend:
Een 24V solar centrale met een energie collector van 100Wp.
Een energie opslag met een nuttige capaciteit van 7,2kWh.
Een optioneel in te schakelen omvormer van 2kW naar 220V, gebruiksduur van ruim 3 uur bij volle cellen.
Een auto start/auto stop generator van 3kW bij 24V maakt het tot een UPS.
Project is klaar!

Groeten, Peper.

Goed gedaan, Peper. Zullen ze daar veel plezier van hebben. Hoe gaat de definitieve vorm er uit zien?

Er wordt gesproken van een kunststof regendichte behuizing binnen aluminium ribben als 'battery box' met een aluminium buis en een soort kruiskoppeling als 'gewricht' onder het zonnepaneel.

Het stalen frame om de generator zal waarschijnlijk worden vervangen door een aluminium frame met horrengaas tegen insecten. Dit moet voorkomen dat er 'beestjes' in de motor kruipen en tussen de koeribben komen.

Voor de converter en de omvormer moet ook een 'klamboe' worden gemaakt om dezelfde reden.
Voor de converter zit ik nu te denken aan 8 20W DC-DC converters naar 3,4V, één per cel.
Iets anders dat de opbrengst van het zonnepaneel ook sterk kan verbeteren is een goede regelaar voor een doorlopende verstelling naar de zon. Op een boot is dat niet zinvol want dan gaat de verstelling ook de deining volgen en zou de verstelling meer energie kunnen verbruiken dan dat het paneel kan leveren.

Een systeem als dit zou voor Sunday 'autonomie tot de benzine op is' betekenen. Ik weet nog niet of er al diesel generators zijn met vergelijkbare spec's. Dat zou ik op een boot fijner vinden dan een benzine generator. In Suriname willen ze benzine en een carburateur, dat kunnen ze repareren. Injectors en injectiesystemen zijn niet makkelijk te repareren in het oerwoud.

Groeten, Peper.

PS: de plaatsing van het zonnepaneel in Suriname kan horizontaal en hoeft niet op een paal. Het kan ook op elk 'riet gedekt dak' liggen.
P

Een "simpel" maar goed doordacht systeem, klasse!