2.11.2016 - Niekoľko dní som sa chystal na "slávnostné" pripojenie VAWT k hlavnej baterke v dome. Turbína doteraz nabíjala malú 24V  85 Ah baterku v búde pod stožiarom, z ktorej boli napájané rôzne malé spotrebiče, ako internet, meteostanica, alarm a kamera. Teraz, keď už aj do búdy prichádza napätie z domu, ktoré je už zálohovaným napätím z hlavnej baterky stala sa zbytočnou zálohou zálohy. Nehovoriac o tom, že turbína väčšinu svojho výkonu dávala do umelej záťaže, lebo táto malá baterka bola vždy rýchlo nabitá. Prípravy vlastne začali už pred týždňom, keď som poriadnym káblom konečne prepojil búdu - "strojovňu" turbíny s technologickou miestnosťou kde je zasa "strojovňa" fotovoltaiky. Kábel má dĺžku cca 35 m. Ďalšie kroky boli rozplánované na neskôr ale okolnosti to trochu urýchlili. Jednoducho večer fúkalo a  cez deň dalo slnko len 5 kWh. Bola už noc a ja som sa pozeral na pomaly klesajúce napätie hlavnej baterky a na turbínu ktorá svoj výkon dávala v búde ako obyčajne do umelej záťaže. Koho by to nezdvihlo z pohovky od počítača, keď už netreba urobiť vlastne nič iné, len zapojiť káble na oboch stranách? A tak asi po pol hodine začalo napätie hlavnej baterky

stúpať! Aspoň v momentoch, keď výkon z turbíny prevyšoval spotrebu domu. Tá je v noci priemerne 200 W. Vietor bol tak 5, 6, niekedy aj trochu viac m/s. Takže boli chvíle, keď prichádzajúci výkon do bateriek bol vyšší, ako odchádzajúci. Inak do rána turbína pridala 1 kWh, čím pokryla niečo viac ako polovicu nočnej spotreby. 

     Toto pripojenie je dúfam len dočasné, lebo som urobil to najjednoduchšie čo sa dalo. Hlavnú baterku som priviedol káblom do búdy. Ale v pláne je priviesť trojfázové napätie generátora do technologickej miestnosti, kam má byť presťahovaná aj všetka ovládacia elektronika turbíny s regulátorom, okrem spúšťača hlavnej elektrodynamickej brzdy (honosne nazvané skratovacie relé trojfázového výstupu generátora). Len aby to nedopadlo tak, ako sa mi občas stáva, že keď niečo funguje aj nedokončené, tak to už zostane tak... :-)

     Je tu aj otázka, čo je výhodnejšie. Na prvý pohľad by malo vyzerať výhodnejším prenášanie trojfázového výkonu tromi vodičmi, ako prenášanie rovnakého výkonu po usmernení dvomi vodičmi rovnakého prierezu ako v prvom prípade. Ale v skutočnosti to nie je tak. Je okolo toho kopec elektrikárskej fyziky, no a výsledkom je, že v tomto prípade zdanie klame. Najväčším dôvodom tu sú špičky a samotný sínusový priebeh striedavého prúdu, ktoré prevrátia logiku, že v troch drôtoch (v súčte väčší prierez) so striedavým prúdom vznikne menej strát ako v dvoch (v súčte menší prierez) s jednosmerným. Nakoniec straty vychádzajú v našich podmienkach (nie extrémne vzdialenosti ani extrémne prúdy) približne rovnaké, mierne lepšie pri vedení jednosmerného prúdu. Iná vec je, čo viac vyhovuje. Viac sa mi pozdáva vedenie 3 fáz, pretože aj v technologickej miestnosti bude ďalšia elektrodynamická brzda ovládaná Relay driverom na základe dát TriStaru - regulátora turbíny. Ono by sa dalo skratovať a teda brzdiť aj jednosmerné napätie, ale tu si priberiete ďalší prvok ktorý môže zlyhať - zničená dióda usmerňovacieho mostíka vysokým prúdom by mohla spôsobiť nefunkčnosť brzdenia skratom. A ani prúdové predimenzovanie mostíka mi nevezme zlý pocit, že to nie je celkom stopercentné.

     Ďalším námetom na premýšľanie je nastavenie regulátora TriStar MPPT60 s firmware pre veterné turbíny. V čom je problém? V tom, že som prešiel na vyššie systémové napätie, ako som pôvodne predpokladal. Keď sa povie, 12V, 24V, alebo 48V, tak si človek pod tým predstaví tieto čísla, a maximálne niečo navyše. Mám nastavené absorbčné napätie 56,6 V a to je trochu problém. Lebo toto napätie dosahuje generátor naprázdno až pri viac ako 130 RPM. Pričom pri 24 V systéme už od 85 RPM začínal nabíjať. Nie je to ale až tak zlé, lebo baterka sa môže vybíjať do menej ako 48 V, takže fungovať to celkom určite bude. Napríklad na dosiahnitie 120 RPM pri rýchlobežnosti 4 by mal stačiť vietor 2,8 m/s. A keďže energeticky zaujímavý je až vietor nad 3 m/s, nemal by som prísť ani o výkon zo slabého vetra. Maximálne sa môže stať, že tento spodný limitný vietor nevytočí turbínu do dostatočných otáčok pri nabitej baterke. A načo aj? 

     Zatiaľ zostalo aj pôvodné nastavenie výkonovej krivky turbíny v regulátore. Tá je podľa obrázku definovaná už od 30 V. Nevadí to, lebo tie riadky tabuľky, v ktorých napätie neprevyšuje momentálne napätie baterky sa jednoducho nebudú uplatňovať. Jediné čo môžem vylepšiť je  prepísať tabuľku so začiatkom od 46-47V a presnejšie rozpísať počiatočné fázy nabíjania. Alebo by tu bola druhá možnosť, a tou je vyrobiť nový stator s napätím o 20-30 % vyšším a podobne ako v 24 V systéme transformovať nadol v celom rozsahu výkonovej krivky. Malo by to zmysel aj kvôli relatívne dlhej ceste od turbíny k domu pre ktorú je vyššie napätie a nižší prúd výhodnejší.

     Poznatky z prvých dní sledovania súčinnosti dvoch regulátorov TriStar s FV panelmi s tretím regulátorom veternej turbíny sú celkom zaujímavé. V prvej fáze nabíjania baterky (Bulk) sa uplatnia všetky prichádzajúce výkony. V nasledujúcich režimoch Absorbtion a hlavne Float sa deje toto: Vo fáze Float je baterka udržiavaná  pri konštantnom napätí, nižšom ako absorbčné. Úlohou je v záverečnej fáze dobiť baterku na maximum. Regulátory FV panelov vtedy dávajú len taký výkon, ktorý pokrýva posledné štádium nabíjania plus okamžitú spotrebu domu. Postupne tečie do baterky menej a menej energie a regulátory nakoniec pokrývajú len spotrebu. Ak v tejto fáze pridá svoj výkon aj veterná turbína, regulátory FV znížia výkon, aby súčet prichádzajúcej energie zostal stále na úrovni požiadavky - spotreby. To znamená, že v tejto fáze, ale aj vo fáze absorbcie spôsobí prichádzajúca energia z VT zníženie využitia energie z FV. Jednoducho v tomto čase je VT celkom zbytočná. Samozrejme neplatí to vtedy, ak spotreba domu presiahne možnosti FV panelov, ďalej to neplatí v základnej nabíjacej fáze Bulk, ako som už spomenul, a samozrejme to neplatí keď je zamračené a v noci. A neplatilo by to vôbec, ak by bol systém doplnený riadením prebytkov, kedy je možné využíť kompletne všetku prichádzajúcu energiu jej ukladaním napríklad do ohrevu vody v bojleri alebo akumulačnej nádrži.

     Aby som to ešte viac skomplikoval, tak za predpokladu, že turbína by dávala väčší výkon ako je spotreba domu, by regulátory FV spadli výkonom na 0 a rozdielom výkonu turbíny a spotreby by sa začali nabíjať baterky na vyššie napätie, než majú nastavené regulátory FV. To preto, lebo iba nastavením vyššieho napätia na regulátore turbíny sa zaistí, že tento bude fungovať stále v základnej nabíjacej fáze Bulk a neprepne sa do nežiadúcej Absorbcie. (Z jeho pohľadu slnko nikdy baterku celkom nedobije.) Vtedy by mohol z turbíny požadovať menší výkon, než práve dodáva a tým by ju znížením zaťaženia pustil do nebezpečných otáčok. Rozdiel medzi nastavením absorbčných napätí regulátorov FV a VT stačí nasaviť malý, aby baterky neboli turbínou prebíjané. A do medzery medzi týmito napätiami  sa nasadí TriStar 45 s riadením prebytkov turbíny. Ten zmarí výkon ktorý by mohol prebíjať baterku radšej na umelej záťaži, alebo inom výhrevnom telese. Tým, že napätie pri ktorom začne TS45 prepúšťať výkon do umelej záťaže je o niečo vyššie, ako absorbčné napätie regulátorov FV sa zaistí, že nebude cez neho tiecť energia aj z FV panelov, ale len z VT. A to mu zachráni život, lebo 5100 kWp panely by mu dodali viac ako dvojnásobný výkon, než je schopný v 48V systéme preniesť.

     No, ak by ste náhodou nerozumeli niečomu v predchádzajúcich dvoch odstavcoch, tak si to skúste prečítať ešte raz, a ak to nepomôže, kľudne sa opýtajte v komentári ako som to vlastne myslel. Lebo aj ja som si to musel prečítať trikrát, priatelia! A to som mal drobnú výhodu, že som to čítal po sebe... :-)