Resistencia solar MPPT para termos o depósitos

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#11 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Homo_non_sapiens » 14 Feb 2019, 19:26

nikitto escribió:
14 Feb 2019, 19:15
Tal como ha planteado el esquema eléctrico Gabriel, no. Tampoco el título.
Probablemente tengas razón, nikitto. Pero creo que calentar un termo con 250Vdc de las placas FV es un tema de mucho interés práctico, porque no hay que cambiar la resistencia del termo, solo el termostato. Opto por ampliar el brico ...
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#12 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por nikitto » 14 Feb 2019, 19:47

Homo_non_sapiens escribió:
14 Feb 2019, 19:26
nikitto escribió:
14 Feb 2019, 19:15
Tal como ha planteado el esquema eléctrico Gabriel, no. Tampoco el título.
Probablemente tengas razón, nikitto. Pero creo que calentar un termo con 250Vdc de las placas FV es un tema de mucho interés práctico, porque no hay que cambiar la resistencia del termo, solo el termostato. Opto por ampliar el brico ...
Personalmente no me gusta nada la idea de meter > 230 VDC a una resistencia y menos si está en contacto con el agua.
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#13 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Homo_non_sapiens » 14 Feb 2019, 19:49

nikitto escribió:
14 Feb 2019, 19:47
Personalmente no me gusta nada la idea de meter > 230 VDC a una resistencia y menos si está en contacto con el agua
Te entiendo. Pero es lo que hacemos todos los que tenemos un termo eléctrico. Y cosas peores ...
.
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#14 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por nikitto » 14 Feb 2019, 19:55

Homo_non_sapiens escribió:
14 Feb 2019, 19:49
Te entiendo. Pero es lo que hacemos todos los que tenemos un termo eléctrico. Y cosas peores ...
La mayoría que tiene un termo eléctrico, entiendo que es a 230VAC. Porque, a mi entender, sale más rentable tener un regular/inversor con o sin baterías, y aprovechar la producción solar, también para otros menesteres.

No le veo sentido desaprovechar X paneles solares sólo para calentar agua. Más allá de aplicaciones concretas.
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#15 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Homo_non_sapiens » 14 Feb 2019, 20:02

nikitto escribió:
14 Feb 2019, 19:55
La mayoría que tiene un termo eléctrico, entiendo que es a 230VAC
230Vac son bastante más "peligrosos" que 250Vdc

nikitto escribió:
14 Feb 2019, 19:55
a mi entender, sale más rentable tener un regular/inversor con o sin baterías, y aprovechar la producción solar, también para otros menesteres
No le veo sentido desaprovechar X paneles solares sólo para calentar agua. Más allá de aplicaciones concretas
Un inversor cuesta dinero, tiene autoconsumo y puede averiarse. Además, en aislada se necesitan regulador y batería (carísima)
Conectando unos cuantos paneles FV directamente a un termo -todo bien dimensionado- no se desperdicia nada; toda la energía FV se emplea en calentar el agua, que sirve como ACS y a la vez hace el papel de batería. No se necesita regulador, ni inversor, ni batería
Si la finalidad es calentar agua, me parece una opción no interesante - más bien lo siguiente
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#16 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por jeopardize » 14 Feb 2019, 20:40

Todo y que no hay diferenciales para CC strictu sensu, hay series clase "B" que contemplan la componente contínua:

https://www.vmc.es/es/system/files/arch ... on_esp.pdf
https://www.schneider-electric.com/reso ... se%20B.pdf
https://es.geindustrial.com/print/node/208791

No sé hasta que punto puede tranquilizar la conciencia, porque esto de las protecciones es muchas veces un acto de fe.
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#17 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Homo_non_sapiens » 14 Feb 2019, 20:43

jeopardize escribió:
14 Feb 2019, 20:40
... esto de las protecciones es muchas veces un acto de fe
Has dicho algo muy cierto y muy importante, jeopardize

Redactaré un capítulo sobre las interacciones de la corriente eléctrica (DC y AC) con el organismo humano, en los "Fundamentos de la Electricidad"
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#18 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Gabriel_2018 » 14 Feb 2019, 23:59

Vitriolo escribió:
14 Feb 2019, 18:08
He estado mirando lo de la fuente de alimentación, he supuesto que se alimentará de los mismos paneles ?
Un modulo DC DC con salida 12Vdc, 250mA :
https://es.rs-online.com/web/p/converti ... s/1742334/
o uno de la misma serie o marca.
no es muy barato, pero algunos la cantidad mínima es 10 u.
El arduino cómo se alimentará ?

Por temas que se comentaron en SW, conectarlos directamente puede llegar a ser delicado con tensiones de 250Vdc, además del problema del termostato cuando abre.
Pensándolo bien, para el disparo de los Mosfet no hace falta una fuente, con una resistencia, un Zener y un condensador puede ser suficiente.

Sí que hace falta fuente a 5 V para el Arduino, creo que el cargador de un móvil podría valer conectado a las placas.
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#19 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Gabriel_2018 » 15 Feb 2019, 00:01

Si se quiere utilizar la resistencia del termo, a unos 230 V, es mejor meter un puente H e incluso utilizar SPWM, con lo que funcionaría cualquier diferencial. Pero eso lo dejaremos para otro brico.
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#20 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Homo_non_sapiens » 15 Feb 2019, 08:17

Gabriel_2018 escribió:
15 Feb 2019, 00:01
Si se quiere utilizar la resistencia del termo, a unos 230 V ... lo dejaremos para otro brico
Genial; gracias
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#21 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Homo_non_sapiens » 15 Feb 2019, 11:42

Homo_non_sapiens escribió:
14 Feb 2019, 20:43
Redactaré un capítulo sobre las interacciones de la corriente eléctrica (DC y AC) con el organismo humano, en los "Fundamentos de la Electricidad"
Ya está escrito! Es el capítulo (17) en el subforo "Fundamentos de Electricidad y FV"
viewtopic.php?f=14&t=150
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#22 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Muhurtam » 16 Feb 2019, 09:42

Buenos dias, le digo que vaya encargando los componentes, y que compre la resistencia de 48V.
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#23 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Gabriel_2018 » 16 Feb 2019, 10:07

Muhurtam escribió:
16 Feb 2019, 09:42
Buenos dias, le digo que vaya encargando los componentes, y que compre la resistencia de 48V.
Si quieres en el transcurso del día, actualizo la lista de la compra con todos los componentes.
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#24 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Mleon » 17 Feb 2019, 00:03

Viendo por internet veo esta gráfica que entiendo hace una comparativa de si se usa una resistencia fija o una "Resistencia MPTT"
Resistor_MPPT.JPG
La mayor diferencia obviamente es en días con nubes

Reconozco que no he visto como funciona eso de la "Resistencia MPTT" ... me lo pongo en el TO-DO :P
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#25 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Gabriel_2018 » 17 Feb 2019, 00:51

No se les ve muy rigurosos a los de Electrodacus.
resistor.jpg
Considera que en ambos casos la intensidad es de 28 A, pero no es así, en el primero, la intensidad rondará los 30 A, no 28 A, dado que la intensidad no es constante a la izquierda del punto de máxima potencia.

Del mismo modo, en el gráfico que adjuntas, uno puede pensar que todos los días del año, en las horas centrales, coincide la potencia de una resistencia fija y de una MPPT y no es así, puesto que la temperatura de las células también afecta, así como la irradiación, que no tiene el mismo máximo todos los días.
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#26 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Gabriel_2018 » 17 Feb 2019, 01:26

Ésta es una simulación que tiene en cuenta lo que comentaba antes. He tomado las radiaciones cada cuarto de hora según PVGIS, en un día de Enero por la zona de @Muhurtam , para 2100 w de placas y una resistencia de 1500 w nominales:

calc.jpg
La diferencia es importante y ronda el 37%
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#27 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Gabriel_2018 » 18 Feb 2019, 09:33

Reanudamos para incorporar la lista de la compra definitiva.

Teníamos ya seleccionados condensadores y mosfets:

Los condensadores podrían ser tres en paralelo como este: https://es.rs-online.com/web/p/condensa ... o/1734247/

En cuanto a los transistores, parece que con un par de estos en paralelo podría ser suficiente: https://es.rs-online.com/web/p/mosfet/1107116/

Lo siguiente a seleccionar sería la fuente del driver de los mosfet. En la hoja de datos de los transistores vemos que la carga de la puerta es de unos 160 nC y la velocidad de conmutación es de 8 Khz, por lo que la intensidad necesaria mínima de la fuente es de 2 x 160 x 10xepx(-9) C x 8000 / s = 2,56 mA. Para evitarnos una fuente a +12 V, dada la baja corriente necesaria, utilizamos una resistencia un diodo Zéner y un condensador como bomba del driver, con una corriente de 10 mA, para tener suficiente margen.
Estimamos una tensión máxima de placas de 80 V, por lo que la resistencia ha de tener una caída de tensión de 80-12 V para una intensidad de 10 mA, por lo que la R ha de ser de unos 68 V / 0.01 A = 6800 Ohm. La potencia a disipar es de 68 V x 0.01 A = 0.68 w, por lo que seleccionaremos una resistencia de 2 W.

Una como ésta nos podría valer: https://es.rs-online.com/web/p/resisten ... e/0135392/

La tensión mínima de placas de diseño es de 40 V, por lo que la corriente en ese caso sería de 40-12 V / 6800 Ohm = 4.11 mA, que resulta suficiente.

En cuanto al diodo Zéner, uno de 12 V. La potencia máxima a disipar, tensión de placas de 80 V, sería de 12 V x 0.01 A = 0.12 W.

Seleccionamos uno como éste: https://es.rs-online.com/web/p/diodos-zener/5444477/

En cuanto al condensador, seleccionaremos unos cuya capacidad sea unas 100 veces la capacitancia de puerta, por lo que sería suficiente con unos 4 uF.

Seleccionamos uno como éste: https://es.rs-online.com/web/p/condensa ... o/4149008/

Con los elementos anteriores ya tenemos una bomba para el driver a +12 V.

Para alimentar Arduino podemos utilizar un cargador de móvil conectado directamente a las placas.

Como driver de los mosfets podemos utilizar éste : https://www.infineon.com/dgdl/Infineon- ... 7bb02f285c

La velocidad de conmutación no es alta, por lo que no es una decisión crítica la anterior.
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#28 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Gabriel_2018 » 18 Feb 2019, 11:37

Algo importante que queda por determinar es la necesidad, o no, de disipador para los transistores.

Para ello, hemos de estimar las pérdidas por conducción y por conmutación.

Conducción:

Suponemos que no hace falta disipador y una temperatura en la unión de 80ºC. En ese caso, viendo la hoja de datos, para dicha temperatura, la resistencia de drenador a surtidor es de unos 3 mOhm. La intensidad máxima de diseño, (posible efecto borde de nube), es de 20 A por transistor y en ese caso las pérdidas por conducción serían de 20Ax20Ax0.003 Ohm = 1.2 W.

Conmutación:

Según el simulador, incluyendo todas las capacitancias de las hojas de datos, para una intensidad de drenaje de 20 A, una Vds de 60 V y una R Gate de 10 Ohm, el tiempo de subida más el de bajada es de 180 ns.
En tal caso, las pérdidas estimadas por conmutación en cada transistor serán: 1/2 I x V x t(subida+bajada) x f = 1/2 x 20 x 60 x 180 exp(-9) x 8.000 = 0.864 W

El caso más desfavorable se da con un alto ciclo de trabajo, en cuyo caso las pérdidas son 1.2+0.864 = 2.064 W.

Volviendo a la hoja de datos, vemos que es necesario disipador, pequeño en este caso, pero necesario.

Utilizaremos una pletina de aluminio que nos permitirá atornillar el cable que proviene de la resistencia hacia el mosfet con algo de pasta conductora en la unión del drenador y la pletina. Seleccionamos una de 60x30x3 mm que nos hará las funciones de unión con la resistencia-drenador y disipador.
Última edición por Gabriel_2018 el 18 Feb 2019, 12:09, editado 1 vez en total.
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#29 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Gabriel_2018 » 18 Feb 2019, 12:09

Hardware para el control:

Para determinar el punto de máxima potencia del campo solar necesitamos conocer la tensión del campo solar, así como la intensidad.

Para ello, utilizaremos un shunt, 50 A/50 mV y un divisor de tensión. Dado que utilizaremos la referencia interna de Arduino para medir tensión, necesitamos que la tensión en el divisor sea inferior a 1.1 V. Por ejemplo, podemos tomar un par 220 Ohm 22 K.

Como filtros, en ambos casos, podemos utilizar una R de 1 K y un condensador de 1 uF.
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#30 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Gabriel_2018 » 18 Feb 2019, 12:24

Elementos de seguridad:

En principio, para un depósito aislado de 500 L e instalación a muy baja tensión, no parecen necesarias medidas de seguridad especiales. En el caso de que uno de los transistores se quedase en corto, la potencia del campo solar parece insuficiente para elevar la temperatura hasta más allá de los 80 ºC, puesto que a partir de 60ºC las pérdidas por la superficie externa del depósito aumentan de forma exponencial. Aún así, quizás fuese conveniente, instalar una valvula de descarga tarada a unos 80 ºC. Puede ser que si tenemos un transistor en corto y no demandamos agua unos cuantos días seguidos en verano, lleguemos a una temperatura de agua demasiado elevada.
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