Wszechstronny falownik hybrydowy GEN24 Plus uzupełnia portfolio firmy Fronius o rozwiązanie typu “wszystko-w-jednym” zapewniające kompleksowe zasilanie własne przy użyciu energii pochodzącej ze słońca. Nowy akumulator BYD Battery-Box Premium i falownik hybrydowy GEN24 Plus stanowią system gromadzenia energii, wyznaczający nowe standardy w dziedzinie wszechstronności i wydajności.
Rozwiązania do gromadzenia energii ze słońca, zapewniające maksymalny stopień zasilania własnego
Falowniki Primo GEN24 Plus (3 do 6 kW) oraz Symo GEN24 Plus (6 do 10 kW) będą dostępne od drugiego kwartału 2020 roku. Wszystkie falowniki hybrydowe GEN24 Plus będą przy tym seryjnie wyposażone w:
przyłącze akumulatora,
system zarządzania energią,
zasilanie awaryjne PV Point,
system monitorowania i otwarte interfejsy.
Akumulatory wysokonapięciowe BYD Battery-Box Premium można dostosować do indywidualnego zapotrzebowania za pomocą pojedynczych modułów bateryjnych. Z falownikami GEN24 Plus można łączyć następujące modele:
Battery-Box Premium HVS (5,12 do 10,24 kWh)
Battery-Box Premium HVM (11,04 do 22,08 kWh)
Szczegółowe warianty połączeń przedstawiono w tabeli poniżej.
Bezpieczeństwo energetyczne w falownikach Fronius GEN24 Plus jest z jednej strony zapewniane przez zintegrowane podstawowe zasilanie awaryjne PV Point, a z drugiej strony jest osiągane dzięki funkcji Multi Flow Technology. Wydajny Symo GEN24 Plus połączony z akumulatorem o odpowiednich parametrach wyróżnia się pełnym zasilaniem awaryjnym (jako opcja do rozbudowy). Umożliwia to zasilanie np. pomp ciepła, co zapewnia maksymalną niezależność i elastyczność na wypadek awarii sieci energetycznej.
„GEN24 Plus to naprawdę hybrydowy falownik, dzięki któremu — w połączeniu z BYD — będziemy realizować na całym świecie doskonałe rozwiązania do gromadzenia energii zarówno na rynku systemów jedno- i trójfazowych. Dzięki temu jesteśmy pierwszą firmą, która przychodzi na myśl, gdy chodzi o rozwiązania do gromadzenia energii dostosowane do indywidualnych wymagań klientów” — Martin Hackl, kierownik jednostki biznesowej Solar Energy w firmie Fronius International GmbH.
Inteligentne połączenie pompy ciepła i fotowoltaiki
O korzyściach wynikających z montażu pompy ciepła i fotowoltaiki w jednym budynku napisano już wiele. Polecamy kampanię społeczną „Dom bez rachunków” wraz z poradnikiem, który można pobrać na końcu. Natomiast w tym artykule skupimy się nad tym, jak inteligentnie sprząc te dwa światy.
WPROWADZENIE
Integrując pompę ciepła Smart Grid Ready („SG Ready”) z funkcją zarządzania energią w falownikach firmy Fronius, łatwo jest zwiększyć stopień zużycia własnej energii fotowoltaicznej w gospodarstwie domowym. W tym celu łączy się falownik z pompą ciepła poprzez jej wejście logiczne „zasilania PV” lub „zasilania tanią energią”. Informuje to regulator pompy ciepła, kiedy powinien ładować zasobnik, aby wykorzystać jak najwięcej nadwyżek mocy fotowoltaicznej. Pompa ciepła jest w ten sposób przełączana przez falownik w tryb pracy, który powoduje wzrost temperatury zadanej. Wielkość tego wzrostu jest różna w zależności od producenta i znajduje się w instrukcji obsługi odpowiedniej pompy ciepła.
W porównaniu do bezpośredniego sterowania pompą ciepła, przełączenie na tryb podwyższonej temperatury ma tę zaletę, że parametry sterowania pompą ciepła (minimalne czasy pracy, ustawione czasy pracy, nastawy temperatury, itp.) pozostają nienaruszone, a zatem komfort użytkownika nie jest ograniczony. Warunkiem wstępnym dla sterowania Smart Grid Ready jest jednak to, że pompa ciepła musi być podłączona do tego samego punktu zasilania energią, co falownik – tak jak pokazano to na Rys. 1.
Rys. 1. Schemat połączenia pompy ciepła Smart Grid Ready w wariancie ze sterowaniem i monitorowaniem zużytej energii
Pompy ciepła Smart Grid Ready – tryby pracy
Wejście Smart Grid Ready pompy ciepła na podstawie sygnałów otrzymanych z zewnątrz (np. od OSD) może aktywnie wpływać na jej tryb pracy. Wszystkie pompy ciepła Smart Grid Ready mają cztery tryby pracy, z których Fronius zaleca przełączanie między trybem 2 i 3. Przełączanie jest realizowane poprzez zamknięcie zewnętrznego przekaźnika, który jest wysterowany przez falownik Fronius.
Stan pracy 1: BLOKADA
Ten stan wymusza zablokowanie pracy pompy ciepła. Ten stan roboczy jest wykorzystywany przy współpracy ze sterownikiem OSD, jest włączany o stałych porach i obejmuje maksymalnie 2 godziny „twardego” czasu blokowania.
Stan pracy 2: NORMALNY
W tym stanie roboczym pompa ciepła pracuje w normalnym trybie energooszczędnym z proporcjonalnym ładowaniem zasobnika ciepła. Pompa ciepła załącza się i wyłącza w zależności od potrzeb cieplnych budynku i wody użytkowej. Aby aktywować ten stan pracy, zewnętrzny przekaźnik sterujący pompą ciepła pozostaje otwarty.
Stan pracy 3: PODWYŻSZONY
W tym stanie roboczym sterownik pompy ciepła pracuje w trybie wydłużonej pracy w celu podgrzewania wody i/lub ogrzewania pomieszczenia. W ten sposób można wykorzystać tanią taryfę energii i/lub energię pochodzącą z fotowoltaiki. To nie jest bezpośrednie polecenie uruchomienia, ale zalecenie, które dopuszcza podniesienie temperatury w budynku o 1°C lub podwyższenie temperatury w zbiorniku wody użytkowej w celu zmagazynowania nadwyżek energii w formie ciepła. Aby aktywować ten stan pracy, zewnętrzny przekaźnik do sterowania pompą ciepła jest zamknięty.
Stan pracy 4: PODWYŻSZONY I WYMUSZAJĄCY WŁĄCZENIE
Jest to ostateczne polecenie uruchomienia, o ile jest to możliwe w zakresie dopuszczalnych ustawień regulatora. Tryb ten wykorzystywany jest przez OSD w celu odbioru nadwyżek energii z sieci. Regulator może wymuszać pracę w kilku modelach sterowania:
/ Wariant 1: Pompa ciepła (sprężarka) jest aktywnie włączona
Fronius Smart Meter (model 63A-3, 63A-1, 50kA-3 w zależności od mocy przyłączeniowej budynku i ilości faz) do wykrywania nadmiaru energii PV
przekaźnik 12V DC (maksymalna moc cewki 3,2 W) do separacji potencjałów, dopuszczalne napięcie dla styków przełączania: max. 230V AC
opcjonalnie drugi Fronius Smart Meter (model 63A-3, 63A-1 w zależności od mocy elektrycznej pompy ciepła i ilości faz) do monitorowania zużycia energii przez pompę na portalu Solar.Web
Funkcjonalność po podłączeniu do wyjścia cyfrowego w urządzeniu Datamanager 2.0
Sterowanie wejściem Smart Grid Ready pompy ciepła jest realizowane za pomocą cyfrowego wyjścia zarządzania obciążeniem na karcie Datamanager 2.0. W tym celu wykorzystywane jest jedno wejście Smart Grid Ready pompy ciepła, które przełącza między trybem pracy 2 (normalne działanie: przekaźnik otwarty) i trybem pracy 3 (zwiększona praca: przekaźnik zamknięty). Zmiana między trybami pracy następuje automatycznie, w zależności od ustawionego algorytmu regulacji. Do sterowania karta Datamanager można wykorzystać wartość mocy w punkcie zasilania budynku (np. nadwyżka energii) lub bezpośrednio wartość mocy wyjściową falownika. Zalecamy jednak sterowanie na podstawie wartości mocy w punkcie zasilania budynku, ponieważ uwzględnianie jest zużycie energii wszystkich odbiorników domowych, które jest tutaj rejestrowane przez licznik inteligentny Fronius Smart Meter.
KROKI DO REALIZACJI STEROWANIA POMPĄ CIEPŁA SMART GRID
Krok 1. Podłączenie licznika inteligentnego Fronius Smart Meter
Skąd wiemy, że mamy nadwyżkę energii? Aby to zmierzyć, potrzebny jest inteligentny licznik energii Fronius Smart Meter, który instalujemy zaraz za zabezpieczeniem głównym budynku (czyli na “wejściu” do budynku). Po podłączeniu do Datamanager’a 2.0 będziemy mieli pełny wgląd w to, co się dzieje z naszą produkowaną energią, jak wygląda profile produkcji oraz zużycia energii.
Rys. 2. Miejsce montażu głównego licznika inteligentnego Fronius Smart Meter
Krok 2: Instalacja i podłączenie zewnętrznego przekaźnika
Wystarczy zastosować prosty przekaźnik zasilany z 12V napięcia stałego o mocy cewki < 1W. Wyjście przekaźnika podłączamy do odpowiedniego wejścia pompy ciepła.
przekaźnik otwarty (brak połączenia pomiędzy stykami K2-1 i K2-2 pompy ciepła)
Stan pracy 3 – PODWYŻSZONY
przekaźnik zamknięty (połączenie pomiędzy K2-1 i K2-2 pompy ciepła)
Tabela 1: Opis rozwiązania sterowania pompą ciepła Smart Grid Ready na przykładzie
Krok 3: Nawiąż połączenie z falownikiem
WAŻNE! Aby połączyć się z menu Fronius Datamanager, odpowiednie urządzenie (na przykład laptop, smartfon, tablet) należy ustawić w następujący sposób:
– Uzyskaj adres IP automatycznie – DHCP musi być aktywowany
Procedura:
1. Wybierz pozycję menu „SETUP” na wyświetlaczu falownika
2. Wybierz pozycję menu „Punkt dostępu WiFi”
3. Podłącz laptop do punktu dostępu WiFi
a. Wyszukaj punkt dostępowy o nazwie „FRONIUS_240.xxxxx”
b. Nawiąż połączenie z tą siecią
c. Wprowadź hasło: 12345678
d. Wprowadź w przeglądarce terminal http://datamanager lub http://192.168.250.181 (adres IP połączenia WLAN). W przypadku połączenia LAN wprowadź http://169.254.0.180.
Więcej informacji na temat nawiązywania połączenia można znaleźć w instrukcji obsługi falownika Fronius lub Fronius Datamanager 2.0.
Krok 4: Wprowadź ustawienia zarządzania obciążeniem w falowniku
W ustawieniach Datamanager’a w zakładka “Zarządzanie obciążeniem” można ustawić warunki dotyczące aktywacji ce portu wyjściowego I/O1 na dużej pomarańczowej kostce Datamanager’a. Stan aktywny: na wyjściu I/O1 jest napięcie 12V DC, stan nieaktywny: 0V.
Pompa ciepła o poborze mocy 2730 W powinna być kontrolowana przez falownik Fronius przy użyciu wejścia Smart Grid Ready, aby zoptymalizować zużycie produkowanej własnej energii. W tym celu cyfrowe wyjście zarządzania obciążeniem urządzenia Fronius Datamanager 2.0 jest połączone z połączeniem Smart Grid Ready pompy ciepła za pomocą przekaźnika (dla separacje potencjałów). Konfiguracja połączenia pompy ciepła znajduje się w odpowiednich instrukcjach instalacji modelu pompy ciepła.
Poprzez interfejs www karty Fronius Datamanager parametry dla sterowania Smart Grid Ready są wprowadzane w ustawieniach „Zarządzanie obciążeniem”. Rysunek 2 pokazuje ustawienia dla przykładu opisanego poniżej.
W tym przykładzie, jeśli moc oddawana do sieci przekroczy wartość 3300 W (moc pompy ciepła + 10% = 3 000 • 1,1 = 3 300 W), wyjście cyfrowego zarządzania obciążeniem karty Datamanager 2.0 zostanie aktywowane. Pompa ciepła przejdzie w stan pracy 3 – PODWYŻSZONY. Pompa będzie w tym trybie tak długo, aż zostanie zmierzona wartość mocy oddawanej do sieci poniżej 500 W. Przy tym ustawieniu minimalny czas pracy pompy ciepła jest zapewniony przez regulator pompy ciepła, ponieważ ten tryb pracy jest tylko zaleceniem. Progi zależą również od zainstalowanej mocy PV, więc wartość progowa załączenia nie powinna przekraczać 70% zainstalowanej mocy PV.
DODATEK
Oprogramowanie Datamanager w wersji 3.2.2 (lub starsze)
Należy pamiętać, że starsze wersje oprogramowania Fronius Datamanager mogą mieć mniej funkcji. Aby otrzymać wszystkie bieżące funkcje, konieczna może być aktualizacja oprogramowania. Więcej informacji na ten temat można znaleźć na naszej stronie głównej pod tym linkiem.
Zdalne sterowanie
Możliwe jest również zdalne zmienianie ustawień komputera w tej samej sieci LAN. W tym celu należy użyć statycznego adresu IP w ustawieniach sieciowych urządzenia Fronius Datamanager. Ten adres IP może być przechowywany w przeglądarce, a tym samym łatwo dostępny. Nowe routery bezprzewodowe umożliwiają również użycie adresu URL http://datamanager/.
Aby uzyskać dostęp do systemu z zewnątrz, potrzebny jest zewnętrzny adres IP, który należy uzyskać od administratora IT. W przypadku dzielenia tego samego adresu IP z innymi urządzeniami konieczne będzie przekierowanie portów na adres IP karty Datamanager, port 80.
Przykłady typów przekaźników
Przy wyborze przekaźnika należy przestrzegać specyfikacji technicznych (maksymalna moc cewki: 3,2 W, napięcie cewki: 12V DC, napięcie przełączania styków i maksymalny prąd obciążenia styków). Bardzo dobrze sprawdzają się przekaźniki interfejsowe, inaczej zwane przekaźnikowymi modułami sprzęgającymi. Pełnią one funkcję separującą pomiędzy wejściem pompy ciepła a wyjściem karty Datamanager, jednocześnie chroniąc przed przepięciami i krótkotrwałymi przeciążeniami.
Na przykład odpowiednie są następujące typy:
Przekaźnikowy moduł sprzęgający Finder 1P 6A 12V DC, 38.51.7.012.0050
Schemat połączeń liczników Fronius Smart Meter oraz pompy ciepła SG Ready do karty Datamanager 2.0
Rys. 5. Przykładowy schemat połączeń liczników Fronius Smart Meter oraz pompy ciepła SG Ready.
MONITOROWANIE ZUŻYCIA ENERGII POMPY CIEPŁA
Falowniki Fronius zawierają funkcję Fronius Energy Profiling, która w połączeniu z dodatkowymi licznikami inteligentnymi Fronius Smart Meter oprócz monitorowania zużycia energii w całym budynku, pozwala na szczegółowe monitorowanie zużycia energii aż do trzech wybranych odbiorników. Dzięki temu dane pomiarowe dotyczące produkcji i konsumpcji energii wyświetlanie są w jednym miejscu: na portalu monitorującym Solar.web.
Na zaciskach pompy ciepła można zainstalować dodatkowy licznik inteligentny Fronius Smart Meter. Nie musi być tego samego typu, co licznik główny zainstalowany na wejściu do budynku. Jeśli mamy pompę jednofazową wystarczy Fronius Smart Meter 63A-1. Przy pompie trójfazowej: Fronius Smart Meter 63A-3. W ten sposób będziemy mieli pełny wgląd w zużycie energii przez pompę ciepła na portalu Solar.Web. Przykład takiej kompleksowej instalacji przedstawiono na Rys. 1, a sposób prezentacji danych – poniżej.
Rys. 6. Przykładowa prezentacja danych dotyczących produkcji i zużycia energii na portalu Solar.Web
PODSUMOWANIE
Polecamy również lekturę następujących materiałów:
Oczywiście wszystkie prace elektryczne, podłączenie liczników, przekaźnika, czy sterowanie pompą ciepła należy bezwzględnie powierzyć wykwalifikowanemu instalatorowi!
Systemy fotowoltaiczne są zwykle wyposażone w kontrolowane obciążenia w celu zwiększenia stopnia samodzielnego zużycia i autonomii. Wysoka konsumpcja własna oznacza zużywanie jak największej ilości energii produkowanej ze źródła energii odnawialnej, podczas gdy autonomia oznacza czerpanie jak najmniejszej ilości energii z sieci, tzn. bycie tak samowystarczalnym, jak to tylko możliwe.
Aby osiągnąć te cele, należy zainstalować inteligentny licznik energii, Fronius Smart Meter, na styku budynku i sieci OSD. To urządzenie mierzy, ile mocy jest oddawane do sieci lub ile mocy z tej sieci jest pobierane. Jeśli system PV generuje więcej energii, niż jest zużywane w gospodarstwie domowym, daje to nadwyżkę energii PV. Jeśli wymagana jest większa moc niż jest wytwarzana przez system PV, energia elektryczna jest pobierana z sieci.
Firma Fronius oferuje produkty takie jak Fronius Ohmpilot czy Fronius Energy Package, które można dostosować do konkretnego systemu, aby zwiększyć poziom konsumpcji własnej i/lub zapewnić większą autonomię. Rozwiązania te umożliwiają m.in. produkowanie ciepła z nadwyżki energii, na przykład do podgrzewania ciepłej wody i pozwalają na gromadzenie nadwyżki energii uzyskanej w ciągu dnia, dzięki czemu można ją wykorzystać w nocy.
I to nie wszystko: wraz z wydaniem oprogramowania Datamanager w wersji 3.12.1.x i Hybridmanager w wersji 1.10.1.x, odbiorniki energii mogą być teraz kontrolowane za pomocą czterech cyfrowych wyjść w taki sposób, aby wykorzystać energię PV w sposób najbardziej efektywny.
Fronius Datamanager 2.0 (karta rozszerzenia) jest standardowo zintegrowana z falownikami Fronius Galvo, Primo, Symo, Eco i Symo Hybrid i może zostać dołożona do falowników Fronius IG, IG Plus i CL. Urządzenie Datamanager dostępne jest również jako samodzielne urządzenie, w tzw. wersji Box.
OKABLOWANIE
Schemat
Schemat połączeń przedstawiony poniżej jest typowym przykładem aplikacji z zewnętrznym przekaźnikiem i ręcznym przełączaniem, np. do załączenia grzałki w celu podgrzania wody w przypadku jej dodatkowego zużycia. Można również użyć przekaźników ze zintegrowanym przełączaniem Auto-On-Off.
Rysunek 1 – Typowy schemat połączeń
Przykładowe typy przekaźników
Podczas doboru przekaźnika należy zapoznać się ze specyfikacją techniczną (moc cewki, napięcie cewki, napięcie przełączania i prąd przełączania). Przykłady odpowiednich przekaźników pokazano poniżej:
Rysunek 2 – Przekaźnik FINDER – 10 A, 12 VDC + montaż na szynie DIN: seria 62
Rysunek 4 – Przekaźnik Finder serii 19 z ręcznym przełączaniem pomiędzy Auto-On-Off
Datamanager 2.0
Karta Fronius Datamanager 2.0 oferuje kilka dodatkowych funkcji, takich jak interfejs Modbus RTU (RS-485) do inteligentnego licznika (D-, D+, GND). Więcej informacji na temat instalacji i uruchomienia licznika Fronius Smart Meter można znaleźć na stronie www.fronius.pl oraz www.forum-fronius.pl.
Datamanager 2.0 jest instalowany we wszystkich falownikach począwszy od numeru seryjnego 25490000. Starsze falowniki można zmodernizować dokładając do nich tę kartę rozszerzeń.
Rysunek 5 – Datamanager 2.0 – karta rozszerzeń
Całkowita moc przełączania dla wszystkich 4 wyjść cyfrowych przy napięciu DC: 10,8…12,8 V to 3,2 W.
1. Wybierz pozycję menu “USTAWIENIA” na wyświetlaczu falownika
2. Wybierz punkt menu “Punkt dostępu Wi-Fi”
Rysunek 6 – Aktywacja dostępu Punkt na wyświetlaczu falownika
3. Podłącz urządzenie końcowe do punktu dostępu Wi-Fi
a. Wyszukaj sieć “FRONIUS_xxx.xxxxx” na urządzeniu końcowym
b. Nawiąż połączenie z tą siecią
c. Wprowadź hasło: 12345678
d. Wprowadź http://datamanager lub 192.168.250.181 (adres IP połączenia WLAN) z przeglądarki na
urządzeniu końcowym. Jeśli korzystasz z sieci LAN, wpisz 169.254.0.180.
Odbiornikami można sterować na podstawie nadwyżki energii z instalacji PV lub ilości wytworzonej energii fotowoltaicznej poprzez aktywację czterech wyjść cyfrowych na falowniku. Odbiornikami takimi jak pompy basenowe, fontanny, punkty ładowania pojazdów elektrycznych, systemy klimatyzacji itp. można sterować za pomocą podłączonych przekaźników.
Pierwszym krokiem jest aktywacja wyjść cyfrowych, które będą wykorzystywane do kontroli odbiorników. Można to zrobić za pomocą webowego interfejsu kart Datamanager lub Hybridmanager.
Rysunek 7 – Aktywacja wyjść cyfrowych do zarządzania odbiornikami
KONFIGUROWANIE WYJŚĆ CYFROWYCH
Drugi krok polega na skonfigurowaniu każdego wyjścia indywidualnie.
Sterowanie
Wyjście może być sterowane na podstawie informacji o nadwyżce produkowanej energii w punkcie wprowadzania energii do sieci lub bezpośrednio ilości wyprodukowanej energii PV. Ta pierwsza opcja może być wybrana tylko wtedy, gdy jest podłączony licznik inteligentny Fronius Smart Meter i został on aktywowany w interfejsie Datamanager / Hybridmanager.
Rysunek 8 – Aktywacja inteligentnego licznika Fronius Smart Meter
Rysunek 9 – Konfiguracja systemu z wykorzystaniem Fronius Smart Meter. Sterowanie na podstawie nadwyżki PV.
Rysunek 10 – Konfiguracja systemu bez licznika Fronius Smart Meter. Sterownie na podstawie wartości produkcji PV. Inteligentny licznik Fronius Smart Meter nie jest wymagany.
Progi
Progi muszą zostać zdefiniowane, aby falownik wiedział, na jakim poziomie mocy wyjście ma być aktywowane lub dezaktywowane. Należy zauważyć, że jeżeli wybrano sterowanie “na podstawie nadwyżki mocy”, przy ustawianiu progu aktywacji należy uwzględnić moc podłączonego odbiornika. Należy również określić histerezę, aby zapobiec zbyt częstemu przełączaniu obciążenia, gdy w punkcie wprowadzania energii do sieci pojawią się niewielkie zmiany.
Przykładowo: pompa basenowa o mocy 1000 W może działać z progiem aktywacji 1200 W i progiem dezaktywacji 0 W, dając histerezę o wartości 200 W.
Czas trwania
Wybór minimalnego czasu trwania zapobiega zbyt częstemu przełączaniu w sytuacjach, gdy promieniowanie słoneczne lub wartość nadwyżki energii stale się zmieniają, ponieważ nadmierne przełączanie skraca żywotność sterowanego urządzenia. Określenie minimalnego czasu trwania zapewnia, że gdy odbiornik zostanie aktywowany, pozostanie włączony przez zadany czas, nawet jeśli odpowiedni parametr spadnie poniżej wartości dezaktywacji.
Natomiast maksymalny czas trwania ogranicza czas, w jakim odbiornik jest załączany co dzień. Na przykład, nie ma potrzeby, aby pompa basenowa pracowała dłużej niż osiem godzin dziennie, nawet jeśli wciąż dostępna jest nadwyżka energii pod koniec dnia. Indywidualne czasy pracy dla każdego odbiornika są sumowane w ciągu dnia.
Zadany czas trwania gwarantuje, że odbiornik będzie działał przez co najmniej określony czas przed określoną godziną. Ponownie biorąc przykład pompy basenowej, pompa powinna pracować co najmniej cztery godziny dziennie, aby utrzymać jakość wody. Zalecamy ustawienie punktu, w którym czas docelowy zostanie osiągnięty w pewnym momencie przed zachodem słońca, aby zapewnić wykorzystanie części nadwyżki energii do napędzania pompy. Jeśli czas ustawiony jest na godzinę 18:00, a pompa pracowała tylko w tym dniu przez dwie i pół godziny, wyjście zostanie aktywowane o godzinie 16.30, tj. na półtorej godziny (brakujące) przed godziną 18:00.
Status
Przesuwanie kursora nad stanem powoduje wyświetlenie powodu dla aktualnego statusu.
Dla baterii, Fronius Ohmpilot i zarządzania obciążeniem przez wyjścia I/O powinny zostać określone priorytety. Należy zauważyć, że wyjścia I/O zarządzania obciążeniem są priorytetowo traktowane zgodnie z ich progami aktywacji, co oznacza, że najpierw następuje przełączenie wyjścia I/O zarządzania obciążeniem z zadaną najniższą wartością mocy. Jeśli dwa wyjścia I/O zarządzania obciążeniem mają ten sam próg aktywacji, najpierw zostanie przełączony ten znajdujący się wyżej na liście.
PRZYKŁADY ZASTOSOWAŃ
Bateria, Fronius Ohmpilot i pompa basenowa
Pompa basenu podłączona do zarządzania obciążeniem na wyjściu I/O1 za pośrednictwem stycznika musi być aktywowana, zanim w akumulatorze będzie można zgromadzić energię, która ma być używana głównie w nocy. Grzałka ma najniższy priorytet, ponieważ minimalna temperatura wody jest dostarczana z centralnego systemu ogrzewania i jest regulowana przez Fronius Ohmpilot.
Priorytety:
Zarządzanie obciążeniem I/O1 z pompą basenową o mocy 1000 W, maksymalny czas pracy dziennie = 4 godziny
Akumulator
Fronius Ohmpilot z elementem grzejnym 9 kW
Rysunek 12. – Rozdział energii
Fronius Ohmpilot, pompa basenowa, samochód elektryczny
Pompa basenu i ładowarka samochodu elektrycznego są połączone poprzez zarządzanie obciążeniem: I/O1 i I/O2. Zarządzanie obciążeniami I/O ma przydzielony najwyższy priorytet. Niższy próg mocy oznacza, że pompa basenu jest aktywowana przed ładowarką samochodu.
Priorytet:
Zarządzanie obciążeniem I/O1 z pompą basenową o mocy 1000 W, maksymalny czas pracy dziennie = 4 godziny
Zarządzanie obciążeniem I/O2 z ładowarką samochodową z progiem aktywacji 3000 W i progiem dezaktywacji -1000 W
Patrz “Profilowanie energetyczne Fronius” w celu wizualizacji indywidualnych odbiorników w Solar Web.
Fronius Ohmpilot to idealne rozwiązanie do podgrzewania ciepłej wody lub wytwarzania dowolnego ciepła z własnej elektryczności, ponieważ może płynnie zużywać nadwyżkę energii PV aż do 9 kW.
Dla odbiorników, którzy są głównie załączane w nocy, zaleca się Fronius Energy Package, ponieważ nadwyżka energii jest tymczasowo przechowywana w baterii.
Inne białe księgi:
“Rozwiązania E-Mobility – Inteligentne ładowanie samochodu elektrycznego w domu za pomocą energii fotowoltaicznej”
“Podłączanie pompy ciepła do systemu zarządzania energią Fronius z Datamanager 2.0”
Produkcja energii elektrycznej w instalacji fotowoltaicznej jest dobrze znana (odczytywana bezpośrednio z falownika). Można ją rówież przedstawić w formie atrakcyjnych wykresów na portalu Solar.web. Jeżeli natomiast zainstalujemy dodatkowe liczniki energii, pozwolą nam one na stworzenie profilu zużycia energii w budynku. Można zatem ustalić, co się dzieje z produkowaną energią: które odbiorniki z niej korzystają bezpośrednio, a ile energii oddajemy do sieci. Dzięki profilom zużycia można “wyłapać” np. nieprawidłowo działające odbiorniki (zamrażarka w piwnicy z zepsutym termostatem – z życia wzięte!). W instalacjach z falownikiem Fronius można zainstalować nawet 4 dodatkowe liczniki energii: 1 podstawowy (w torze zasilania) oraz trzy dodatkowe, które mogą mierzyć energię wybranych odbiorów (np. pompy ciepła) lub innych źródeł energii (np. falownik wiatraka).
UWAGA! W jednej instalacji można wykorzystać różne typy liczników, np.:
Fronius Smart Meter 50kA-3 jako licznik główny,
Fronius Smart Meter 63A-1 do monitorowania jednofazowej pompy ciepła
licznik S0 do monitorowania zużycia energii przez grzałkę w zbiorniku c.w.u.
Fronius Smart Meter 63-3 do monitorowania drugiego źródła energii (np. wiatraka)
Poniżej wyjaśniamy, jak skonfigurować podłączenie licznika Fronius Smart Meter oraz licznika S0 na stronie www karty Datamanagera. Informacje te zostały zaczerpnięte z instrukcji obsługi karty Datamanagera, która może zostać pobrana ze strony Fronius Polska.
Informacje ogólne
WAŻNE! Ustawienia w pozycji menu „Liczniki” może konfigurować wyłącznie przeszkolony personel specjalistyczny!
W pozycji menu „Liczniki” konieczne jest podanie hasła serwisowego (login: service).
Menu “Licznik”
Rys.1. Ustawienia licznika w menu karty Datamanager
(1) Pole wyboru licznika:
– brak wybranego licznika;
– Fronius Smart Meter;
– falownik S0 (tylko w przypadku modeli Fronius Galvo, Fronius Symo i Fronius Primo).
(2) Odnośnik do schematu połączeń liczników
(3) Przycisk „Zastosuj/zapisz”
(4) Przycisk „Anuluj / odrzuć wprowadzone dane”
Fronius Smart Meter
Rejestracja zużycia własnego przez urządzenie „Fronius Smart Meter”.
Rys.2. Wybór licznika Fronius Smart Meter w menu karty Datamanager
(1a) Lokalizacja licznika w punkcie zasilania sieci (na styku budynku i OSD)
Nastąpi pomiar mocy i energii dostarczonej do sieci. Na podstawie tych wartości oraz danych instalacji określane jest zużycie.
(1b) Lokalizacja licznika w punkcie poboru energii (w torze odbiorników)
Nastąpi bezpośredni pomiar zużytej mocy i energii. Na podstawie tych wartości oraz danych instalacji określana jest moc i energia przekazana.
Rys.3. Możliwe lokalizacje instalacji licznika Fronius Smart Meter
Można używać urządzeń „Fronius Smart Meter” w wersji trój- lub jednofazowej. W obu przypadkach wyboru dokonuje się w pozycji „Fronius Smart Meter”. Urządzenie „Fronius Datamanager” automatycznie określa typ licznika.
Rys. 4. Podłączenie urządzenia „Fronius Smart Meter” do urządzenia „Fronius Datamanager 2.0”
Licznik S0
Rys. 5. ustawienia licznika S0 podłączego do Falownika nr 1 (“Falownik S0 1“)
(1a) Lokalizacja licznika w punkcie zasilania sieci (na styku budynku i OSD)
Nastąpi pomiar mocy i energii dostarczonej do sieci. Na podstawie tych wartości oraz danych instalacji określane jest zużycie.
Licznik S0 musi być skonfigurowany w tym miejscu tak, aby zliczał energię przekazaną do sieci.
WAŻNE! W przypadku licznika S0 w punkcie zasilania dane licznika nie będą wyświetlane w platformie „Fronius Solar.web”. Opcja ta jest przewidziana do zastosowania tylko dla dynamicznej redukcji mocy. W przypadku zasilania sieci wartości zużycia można określać tylko w ograniczonym stopniu.
(1b) Lokalizacja licznika w punkcie poboru energii (w torze odbiorników) – ZALECANA
Nastąpi bezpośredni pomiar zużytej mocy i energii. Na podstawie tych wartości oraz danych instalacji będzie określana moc i energia przekazana.
Licznik S0 musi być skonfigurowany w tym miejscu tak, aby zliczał energię zużytą.
(1c) Pole wprowadzania przelicznika impulsów na kWh
Rys. 6. Możliwe lokalizacje instalacji licznika S0
Do falownika przez S0 można bezpośrednio podłączyć licznik w celu rejestracji wartości zużycia własnego (dotyczy tylko falowników Fronius Galvo, Fronius Symo, Fronius Primo i Fronius Eco).
WAŻNE! Licznik S0 jest podłączany do wejściowego interfejsu falownika. Podłączenie licznika S0 do falownika może wymagać aktualizacji oprogramowania sprzętowego.
Rys. 7. Lokalizacja kostki wejścia S0 w falowniku oraz schemat połączeń licznika
UWAGA: “Wejście S0”, wbrew swojej nazwie, jest tak naprawdę małym źródłem prądowym. Dzięki temu falownik może wykryć na tym styku, czy jest ono zwarte, czy też rozwarte, a dzięki temu: potrafi wykrywać i liczyć impulsy. Źródło to ma polaryzację, czyli “+” i “-“.
Natomiast nowe liczniki z interfesjem S0 mają wyjście impulsowe w formie transoptora (dzięki temu można zachować izolację galwaniczną), a dokładniej złącza Kolektor-Emiter w opto-tranzystorze. Złącze to może przewodzić prąd tylko w jednym kierunku. Dlatego należy zwrócić uwagę na polaryzację przewodów! W praktyce: jeżeli licznik S0 nie zostanie wykryty przez Datamanager, należy zamienić bieguny przewodów.
Schemat połączeń przedstawiono poniżej.
Inwestorzy indywidualni – prosumenci – korzystają w Polsce z dobrodziejstw net-meteringu, którego założeniem jest możliwość oddania do sieci energetycznej nadwyżek wyprodukowanej w instalacji OZE energii, a następnie odbierania jej w miarę potrzeb. Nie odzyskujemy jednak całej oddanej energii, a jedynie – za sprawą systemu tzw. opustów: 80% (dla instalacji do 10kWp) lub 70% (dla instalacji powyżej 10kWp). Dodatkowo, jeśli nie odbierzemy oddanej energii w okresie 1 roku – przepada ona bezpowrotnie. Dlatego coraz częściej właściciele instalacji fotowoltaicznych zastanawiają się nad optymalnym wykorzystaniem produkowanej energii. Tanim i wygodnym rozwiązaniem jest opisany w niniejszym artykule Fronius Ohmpilot.
Opis aktualnego stanu prawnego
Zmiany w rozliczaniu wyprodukowanej energii elektrycznej przez prosumentów (właścicieli przydomowych mikroinstalacji o mocy do 40kW) w postaci tzw. net-meteringu połączonego z systemem opustów weszły w życie od dnia 1.07.2016r.
Klient indywidualny, spełniając warunek m.in. posiadania umowy kompleksowej, będzie podlegać rozliczeniu ilości energii elektrycznej wprowadzonej do sieci wobec ilości energii elektrycznej pobranej z sieci w stosunku 1:0,8 (dla mocy instalacji PV nie większej niż 10 kW) lub 1:0,7 (dla mocy instalacji PV większej niż 10 kW). Aktualny stan prawny dla prosumentów przewiduje brak zapłaty za nadwyżkę ilości energii wprowadzonej do sieci elektroenergetycznej w stosunku do ilości energii pobranej z tej sieci. A zatem w sytuacji, w której oddamy do sieci więcej energii niż będziemy w stanie odebrać w okresie 1 roku, energia ta „przepada”.
Aktualny system opustów można porównać do magazynu energii, w którym za 1000kWh energii oddanej do sieci możemy odebrać tylko 800kWh. Przy samowystarczalności budynku na poziomie 25% i rocznym zużyciu 3000kWh, tracimy więc 75% x 3000kWh x (1-0,8) = 450kWh, gdzie: 75% to ilość oddanej, a następnie pobranej energii, 3000kWh ilość energii wyprodukowanej w ciągu roku przez elektrownię fotowoltaiczną, a 0,2: to różnica wynikająca z „opustu” 1:0,8. Po przeliczeniu ilości traconej energii na wartość jej zakupu wraz z ceną za usługę jej przesłania, otrzymujemy równowartość 270 zł rocznie.
Zobaczyć znaczy zrozumieć
Wszystkie falowniki Fronius nowej generacji SnapINverter (rodziny Fronius Symo, Primo, Galvo, Eco) standardowo wyposażane są w nowoczesną kartę Datamanager 2.0. Karta ta umożliwia proste w obsłudze i wizualnie atrakcyjne monitorowanie działania instalacji fotowoltaicznej na portalu Solar.Web (http://www.solarweb.com). Użytkownik uzyskuje wgląd we wszystkie najważniejsze parametry instalacji, przede wszystkim w aktualnie oddawaną przez falownik moc oraz wykresy prezentujące ilości wyprodukowanej energii. Obserwując wyłącznie pracę falownika lub falowników nie wiemy jednak, co się dalej z tą energią dzieje. Przy dodatkowej, niewielkiej inwestycji w licznik inteligentny Fronius Smart Meter, otwierają się zupełnie nowe, znacznie bardziej interesujące możliwości: właściciel instalacji PV może obserwować bilans energii w budynku (produkcję i zużycie energii). A to już tylko krok do nadzorowania i sterowania produkowaną z PV energią.
Ciepła woda jako magazyn energii
Coraz ważniejszym tematem staje się wytwarzanie ciepła, także pod względem możliwości jego włączenia w zarządzanie energią. W nowoczesnych zbiornikach ciepłej wody użytkowej w zasadzie nie jest istotny moment pozyskania energii wykorzystanej do podgrzewania wody – potrafią one utrzymywać uzyskaną temperaturę przez kilkadziesiąt godzin. Co ważne, zbiorniki ciepłej wody (bojlery) bardzo często są już częścią instalacji grzewczej i mogą jedynie wymagać uzupełnienia o dodatkową grzałkę elektryczną. W ten sposób niedużym kosztem można przystosować je do sterowania, a co za tym idzie – inteligentnego magazynowania wytwarzanej energii w postaci ciepła.
Dzięki zastosowaniu płynnej regulacji mocy, energia słoneczna generowana przez system PV może być wykorzystana w 100% w gospodarstwie domowym. W miesiącach od kwietnia do października nie będzie potrzebny tradycyjny system grzewczy (np. kocioł gazowy), ponieważ pełne zapotrzebowanie na gorącą wodę może pochodzić z własnej wytworzonej energii elektrycznej w systemie PV.
W tabeli 1 pokazano jak można wykorzystać dzienną nadwyżkę energii do podgrzewania wody. Jako przykład wybrano 4-osobowe gospodarstwo domowe z 300-litrowym zasobnikiem c.w.u. oraz 5 kWp instalację PV wyposażoną w regulator Fronius Ohmpilot:
Tab. 1. Dzienną nadwyżkę energii PV można wykorzystać do przygotowanie ciepłej wody użytkowej.
Dla lepszej analizy powyższej tabeli warto przypomnieć, że na jedną kąpiel pod prysznicem średnio potrzebne jest 50 litrów ciepłej wody.
Fronius Ohmpilot
Fronius Ohmpilot jest regulatorem inteligentnie sterującym odbiornikami rezystancyjnymi. Jego głównym przeznaczeniem jest wykorzystanie nadmiaru energii słonecznej w celu podgrzania wody np. w kotłach i zbiornikach buforowych, ale może być także stosowany do grzejników na podczerwień lub grzejników łazienkowych na ręczniki. Dzięki płynnie regulowanej mocy w zakresie od 0 do 9 kW, nadmiar energii PV można spożytkować do bezpośredniego zasilania odbiorników w gospodarstwie domowym w takim stopniu, aby energia nie była ani oddawana do sieci, ani z niej pobierana.
Energia słoneczna może dostarczyć domowi rodzinnemu o średnim poziomie zużycia wody większość zapotrzebowania na gorącą wodę w okresie od kwietnia do października. Gdy tylko Twój system PV generuje więcej energii, niż jest obecnie zużywane w gospodarstwie domowym, Fronius Ohmpilot kieruje dostępny nadmiar do elementu grzejnego, suszarki lub innego rezystancyjnego odbiornika wybranego przez użytkownika. Wynikiem jest maksymalny poziom samowystarczalności, zmniejszenie emisji CO2 w gospodarstwie domowym i mniejsze zużycie energii w głównym systemie dostarczania ciepła w budynku w miesiącach letnich.
Jak to działa?
System PV zasila domowe odbiorniki energii elektrycznej, ale nadmiar energii PV – czyli energia, której nie jesteśmy w stanie zużyć bezpośrednio – jest oddawana do publicznej sieci energetycznej (rysunek 1).
Rys. 1. Słoneczny dzień przed instalacją Fronius Ohmpilot
Rys. 2. Słoneczny dzień po instalacji Fronius Ohmpilot
Na rysunku 3 przedstawiono komponenty instalacji z Fronius Ohmpilot oraz diagram połączeń pomiędzy nimi. Inteligentny licznik energii Fronius Smart Meter precyzyjnie mierzy aktualną wartość mocy chwilowej na styku budynku oraz sieci i przekazuje tę wartość – za pośrednictwem karty Fronius Datamanager – do regulatora Fronius Ohmpilot.
Fronius Ohmpilot płynnie, w przedziale od 0 do 9kW, steruje mocą oddawaną do podłączonej grzałki. Dzięki temu nadmiar energii PV nie jest odprowadzany do sieci energetycznej, ale zużywany do przygotowywania ciepłej wody. Ponieważ regulacja odbywa się płynnie, na styku budynku i sieci energetycznej energia nie będzie ani oddawana, ani pobierana: chwilowa moc będzie równa 0W. Zużycie własne produkowanej w instalacji PV energii może wzrosnąć w słoneczny dzień nawet do ponad 60% (rysunek 2).
Dzięki czujnikowi temperatury PT1000, Fronius Ohmpilot kontroluje również osiągnięcie zadanej temperatury w zbiorniku wody. Cały system można także wykorzystać do regularnego podgrzewania wody do temperatury > 70°C, czyli dezynfekcji termicznej, która jest jedną z podstawowych metod zwalczania bakterii Legionella.
Warto nadmienić, że komunikacja pomiędzy Fronius Datamanager a Fronius Ohmpilot może odbywać się zarówno za pomocą przewodowego połączenia Modbus RTU (RS485), jak i wewnętrznej komputerowej sieci domowej – w tym bezprzewodowej WiFi. Zdecydowanie ułatwia to wybór miejsca montażu Fronius Ohmpilot, np. w bezpośrednim otoczeniu bojlera.
Rys. 3. Diagram połączeń
Instalacja Fronius Ohmpilot jest niezwykle łatwa dzięki konfiguracji za pośrednictwem wbudowanej strony internetowej, a także prostemu połączeniu przez sieć LAN i WLAN. Fronius Ohmpilot chroni również instalację elektryczną dzięki niezakłóconemu i niezawodnemu uruchamianiu odbiorników. Fronius Ohmpilot może współpracować ze wszystkimi falownikami firmy Fronius. Do poprawnego działania wymagany jest Fronius Datamanger 2.0 oraz licznik Fronius Smart Meter. Karta Datamanager 2.0 jest standardowo wbudowana w falowniki Fronius Symo, Fronius Primo, Fronius Galvo oraz Fronius Eco. Natomiast zarówno Datamanager 2.0, jak i licznik Fronius Smart Meter mogą zostać w każdej chwili dołożone do istniejącego systemu PV z falownikiem Fronius.
Dzięki karcie Datamanager 2.0 możliwe jest proste w obsłudze i wizualnie atrakcyjne monitorowanie działania instalacji fotowoltaicznej na portalu Solar.Web (http://www.solarweb.com), gdzie użytkownik uzyskuje wgląd we wszystkie najważniejsze parametry instalacji. W instalacji z licznikiem i Fronius Ohmpilot dodatkowo dostępne są wykresy prezentujące bilans energii i stopień wykorzystania energii na potrzeby własne.
Podsumowanie
Dzięki Fronius Ohmpilot maksymalizuje się wykorzystanie energii elektrycznej pochodzącej z PV we własnym gospodarstwie domowym. A to przekłada się bezpośrednio na zmniejszenie całkowitego kosztu energii zużywanej w domu, oszczędza się tradycyjny system ogrzewania w miesiącach letnich i zmniejsza się nakład pracy na jego konserwację.
Najważniejsze zalety Fronius Ohmpilot:
Płynnie regulowana moc od 0 do 9 kW
Niezwykle prosta instalacja
Ustawienie temperatury minimalnej c.w.u.
Koordynacja z innymi źródłami ciepła, np. gazowymi podgrzewaczami wody
Współpraca z pompami ciepła
System zapobiegania Legionelli
Największą zaletą Fronius Ohmpilot jest oszczędzanie tradycyjnego systemu podgrzewania wody. Przykładowo, w domu, w którym ciepło uzyskujemy z kotła na pelet, podgrzewanie c.w.u. w miesiącach letnich jest nieekonomiczne. Nie wspominając o jego ponadnormatywnym zużyciu i wymaganych przeglądach. W instalacji z Fronius Ohmpilot kocioł na pelet może być przez ponad połowę roku wyłączony, co bezpośrednio przekłada się na wydłużenie jego żywotności.
Jak połączyć falownik Fronius z Fibaro Home Center 2
Poniższy artykuł przedstawia szczegółowy opis metody połączenia elektrowni fotowoltaicznej bazującej na falownikach Fronius oraz instalacji inteligentnego domu bazującej na centrali Fibaro Home Center 2. Zamieszczono również przykładowy kod skryptu w języku Lua.
Aby zrozumieć korzyści płynących z tego połączenia należy uprzednio zapoznać się z wpisem wyjaśniającym podstawy fotowoltaiki: “Podstawy fotowoltaiki w pigułce”
Zobaczyć znaczy zrozumieć
Wszystkie falowniki Fronius nowej generacji SnapINverter (rodziny Fronius SYMO, PRIMO, GALVO, ECO) standardowo wyposażane są w nowoczesną kartę Datamanager 2.0. Karta ta umożliwia proste w obsłudze i wizualnie atrakcyjne monitorowanie działania instalacji fotowoltaicznej na portalu Solar.Web (http://www.solarweb.com) należącym do firmy Fronius. Użytkownik uzyskuje wgląd we wszystkie najważniejsze parametry instalacji, przede wszystkim w aktualnie oddawaną przez falownik moc oraz wykresy prezentujące ilości wyprodukowanej energii. Obserwując wyłącznie pracę falownika lub falowników nie wiemy jednak, co się dalej z tą energią dzieje. Łącząc te dane z systemem inteligentnego domu, otwierają się zupełnie nowe, znacznie bardziej interesujące możliwości: właściciel instalacji PV może obserwować bilans energii w budynku (zarówno produkcję i zużycie energii), a w kolejnym kroku – także nadzorować wykorzystanie energii produkowanej.
Optymalizacja zużycia produkowanej energii na własne potrzeby
Oddawanie do sieci niewykorzystanej energii wiąże się z wymiernymi stratami finansowymi. W przypadku mikronstalacji, dzięki wprowadzonemu net-meteringowi możemy „odzyskać” tylko 80% (do mocy 10kW) lub 70% (do mocy 40kW) oddanej energii wraz z kosztem jej dystrybucji. A stopień samowystarczalności (opisany powyżej) to zaledwie 25-30%.
Wprowadzając inteligentne włączanie niektórych urządzeń w godzinach największej produkcji energii ze słońca, możemy uzyskać poprawę takiego stanu, a stopień samowystarczalności podnieść nawet do 50%. Dlatego współpraca pomiędzy firmą Fibar Group a firmą Fronius przynosi zupełnie nowe rozwiązania w dziedzinie optymalizacji zużycia produkowanej energii na potrzeby własne.
Rys. 1. Idea zarządzana zużyciem energii w budynku jednorodzinnym w celu zwiększenia stopnia wykorzystania produkowanej energii.
Coraz ważniejszym tematem staje się wytwarzanie ciepła, także pod względem możliwości jego włączenia w zarządzanie energią. W nowoczesnych zbiornikach ciepłej wody użytkowej w zasadzie nie jest istotny moment pozyskania energii wykorzystanej do podgrzewania wody – potrafią one utrzymywać uzyskaną temperaturę przez kilkadziesiąt godzin. Podobnie w przypadku energooszczędnych, dobrze izolowanych budynków, załączenie pompy ciepła do ogrzewania lub chłodzenia pomieszczeń może być przesunięte w czasie. Urządzenia te idealnie zatem nadają się do sterowania, a co za tym idzie – inteligentnego magazynowania wytwarzanej energii w postaci ciepła (lub chłodu).
Zastosowanie Fibaro
Odpowiednio zaprogramowane urządzenia wykonawcze w systemie Fibaro pozwalają na załączanie i wyłączanie dowolnych odbiorników energii (np. poprzez przekaźnik FGS-2×1 lub FGS-2×3, a w przypadku większych mocy w instalacji trójfazowej – dodatkowy stycznik). Najprostszy algorytm może wykorzystywać w tym celu wartość aktualnie wytwarzanej w instalacji PV mocy. Poprzez odpowiednio ustawione wartości załączenia i wyłączenia następuje sterowanie podłączonym odbiornikiem.
System Fibaro może dawać jednak znacznie więcej możliwości. Mając dokładną wiedzę o aktualnym bilansie energii elektrycznej w budynku, można z łatwością zaprogramować załączenie urządzeń na bazie wartości mocy oddawanej do sieci oraz ich wyłączenie – w przypadku gdy energia z sieci jest pobierana.
Ale możliwości kontroli i regulacji jest więcej. W przypadku pomp ciepła bardzo ważne jest, aby kompresor po załączeniu pracował przez określony, minimalny czas. Taki parametr możliwy jest do ustawienia w przypadku wykorzystania skryptów LUA, a nawet zwykłych scen.
Można również, jako priorytet wybrać przygotowanie c.w.u. nie później, niż do określonej godziny, np. 18:00, gdy domownicy wracają po pracy. Fibaro będzie sterował grzałką c.w.u. w zależności od dostępnego nadmiaru produkowanej energii, a jeśli będzie on w pochmurne dni niewystarczający – załączy podgrzewanie wody z odpowiednim czasowym wyprzedzeniem.
Monitorowanie pracy instalacji PV i podejmowanie różnorodnych akcji na bazie np. aktualnie uzyskiwanej mocy, czy tez możliwość sterowania pracą instalacji PV daje projektantom instalacji inteligentnego budynku nieograniczone pole możliwości.
Połączenie Fibaro i Fronius – zagadnienia techniczne
Fronius Datamanager 2.0
Standardowo każdy falownik nowej generacji SnapINverter (Fronius SYMO, GALVO, ECO i PRIMO) wyposażany jest w zaawansowaną kartę Datamanager 2.0. Oprócz podstawowej funkcji, jaką jest przesyłanie danych na portal Solar.Web (http://www.solarweb.com) karta ta posiada wiele interfejsów, które mogą z łatwością zostać wykorzystane do integracji instalacji fotowoltaicznej z systemem inteligentnego budynku. Są to m.in.:
interfejs JSON
Modbus RTU (via RS-485) oraz Modbus TCP (via Ethernet)
Push FTP / HTTP POST
Szczególnie ten pierwszy interfejs wydaje się być idealny do połączenia z systemem Fibaro. Prosty skrypt w języku LUA umożliwi odczyt bieżącej wartości mocy czy też ilości wyprodukowanej energii. Te dwie liczby na początkowym etapie w zupełności wystarczą do zaspokojenia podstawowych potrzeb użytkowników takich połączonych instalacji:
wizualizacji
sterowania odbiornikami energii
Fibaro HC2 / HCL
Najwygodniejszą formą połączenia interfejsu Fronius z Fibaro byłoby wykorzystanie mechanizmu plug-inów, który daje łatwość instalacji i kompatybilność z HC2 oraz HCL.
Niestety, w obecnej wersji Fibaro nie jest możliwe tworzenie własnych plug-inów, ani pobieranie danych ze „zwykłych” plug-inów, które mogłyby służyć do sterowania, np. do wyzwalania scen opartych o bloki. Wyjątkiem jest plug-in pogodowy (YR i/lub Yahoo Weather), który zarówno zintegrowany jest z pulpitem, jak i stanowi osobną sekcję wśród wyzwalaczy.
Rozwiązaniem alternatywnym mogą być urządzenia wirtualne (VD), w których może zostać umieszczony odpowiedni skrypt w języku LUA. Takie rozwiązanie niestety wyklucza możliwość użycia centrali Home Center Lite (HCL), ale jest akceptowalne, ze względu na duży stopień wykorzystania Home Center 2 (HC2) w instalacjach.
Inteligentne liczniki Z-Wave
Docelowo w instalacji inteligentnego domu należy przewidzieć zastosowanie licznika energii Z-wave, który zainstalowany na styku budynku i OSD (np. szeregowo z licznikiem OSD) dokonywałby pomiarów zużycia energii we wszystkich fazach dla całego budynku. Aktualnie istnieją takie rozwiązania, np. licznik Aeon Labs HEM Gen 5. Licznik ten w wersji 3-fazowej posiada 3 przekładniki prądowe do założenia na przewodach w celu pomiaru prądu oraz 4 przewody do pomiaru napięć. Dokładność pomiaru jest wystarczająca na potrzeby wizualizacji i/lub sterowania. Licznik ten umożliwia pomiar dwukierunkowy, tzn. zarówno energii pobieranej z sieci (ze znakiem „+”), jak i energii oddawanej do sieci (ze znakiem „–”)
W systemie Fibaro nie ma aktualnie możliwości ustawienia poziomów / priorytetów w urządzeniach mierzących zużycie energii elektrycznej. To znaczy, że pomiar dokonany przez WallPlug zostanie dodany do pomiaru dokonanego przez licznik energii pobieranej przez cały budynek.
Dodatkowym problemem jest prezentacja/wizualizacja ujemnych wartości energii, symbolizujących nadwyżkę produkowanej energii oddawanej do sieci. Taka opcja nie jest na chwilę zaimplementowana w systemie Fibaro.
Inteligentne liczniki Fronius Smart Meter
Alternatywnie, dane dotyczące oddawanej i pobieranej energii do/z sieci elektroenergetycznej OSD mogą być pobierane (również w skrypcie LUA) z licznika inteligentnego Fronius Smart Meter poprzez interfejs JSON Datamanagera. Ograniczone możliwości wizualizacji w panelu energii Fibaro mogą być zastąpione przez zaawansowany interfejs graficzny portalu Solar.Web, pozwalający na zaawansowaną analizę produkcji oraz zużycia energii, w tym bilans energetyczny.
KONCEPCJA POŁĄCZENIA
Możliwość integracji pomiędzy automatyką budynkową Fibaro, a instalacją PV bazującą na falownikach Fronius jest niezwykle łatwa do uzyskania.
Od strony falownika można tego dokonać poprzez protokół JSON (ang. Java Script Object Notation), standardowo dostępny w urządzeniu Fronius Datamanager 2.0. Firma Fronius udostępnia obszernie udokumentowane API (link do pliku), które daje możliwość odczytania praktycznie wszystkich kluczowych danych instalacji PV, począwszy od parametrów pracy falowników (w tym najważniejszych: aktualnej mocy i oddanej energii), ale również danych ze stacji pogodowej, przepływów energii przez inteligentny licznik Fronius Smart Meter, czy też magazynu energii Fronius Solar Battery.
Przykładowe kody umożliwiające odczyt danych dotyczących całego systemu, poszczególnych urządzeń oraz przepływów energii w układzie.
Gdzie: <IPAddress:TCPPort> to adres IP (zaleca się nadawanie adresu statycznego!) oraz port (standardowo: 80) karty Datamanager 2.0 w sieci wewnętrznej.
Jako przykład została wybrana funkcja „GetPowerFlowRealtimeData”, która w jednym zapytaniu umożliwia odczyt najważniejszych danych dla całego systemu:
Przykładowo, wartość mocy wytwarzanej w instalacji PV („P_PV”):
fronius Body Data Site P_PV
może zostać odczytana w skrypcie w następujący sposób:
P_PV = fronius[“Body”].Data.Site.P_PV
lub
P_PV = fronius.Body.Data.Site.P_PV
Do poprawnego działania skryptu konieczne jest zdefiniowanie w VD następujących etykiet („Label”):
load
pv
grid
eday
Zaznaczenie „Label” jako „Main” spowoduje wyświetlanie wartości w oknie głównym.
Natomiast, aby używać danych w scenach, należy je zapisać do uprzednio zdefiniowanych zmiennych globalnych w panelu „Variables”. Przykładowo:
-- set the global variables
fibaro:setGlobal ('PV_plant_load', P_Load)
fibaro:setGlobal ('PV_plant_grid', P_Grid)
fibaro:setGlobal ('PV_plant_pv', P_PV)
fibaro:setGlobal ('PV_plant_eday', E_Day)
Przykładowy kod skryptu do Virtual Device
Do pobrania po akceptacji regulaminu. Wyłącznie dla zarejestrowanych użytkowników!
Kod napisany jest w taki sposób, aby adres IP Datamanagera w sieci lokalnej oraz port (standardowo 80) był podawany w panelu kontrolnym Virtual Device. W przypadku zaimportowania VD do centrali HC2 są to jedyne dane, które powinny zostać skonfigurowane (poza definicją zmiennych globalnych), co ułatwia proces instalacji.
Rys. 3. Panel konfiguracyjny Virtual Device z polami na adres IP oraz port, pod którym dostępny jest Datamanager 2.0
Niestety, w chwili obecnej wykorzystanie podstawowej funkcjonalności i stworzenie odpowiednich powiązań wymaga od firmy instalacyjnej umiejętności pisania kodu w języku „Lua”, dla instalatorów systemów automatyki domowej nie powinna być to jednak przeszkoda.
Niemniej jednak, wykorzystanie bardziej zaawansowanych funkcji, takich jak umieszczenie źródła energii w „Energy Panel” będzie wymagało stworzenia dedykowanego plug-inu.
Przykład wizualizacji urządzenia wirtualnego zbierającego dane z elektrowni fotowoltaicznej przedstawiono na rysunkach od 4 do 6:
Rys. 4. Przykład wizualizacji danych pobieranych z elektrowni PV
Rys. 5. Dane dostępne w urządzeniu wirtualnym (VD)
Rys. 6. Dane pochodzące z elektrowni dostępne jako zmienne globalne
Powiązanie danych pochodzących z instalacji PV (poprzez zmienne globalne) ze sterowaniem najprostszym urządzeniem jakim jest Fibaro Wall Plug daje nam nieograniczone możliwości zaprogramowania „scen”: alarmy, progi zadziałania, zależności czasowe, monitorowanie, zaawansowana analiza produkcji i zużycia energii oraz bazujące na tych informacjach inteligentne sterowanie odbiornikami energii. Nic nie stoi na przeszkodzie, aby odpowiednio sterować również bardziej zaawansowane urządzenia, choćby ściemniacze (ang. dimmer) czy kontrolery LED RGBW, których w sieci Z-Wave może być nawet 232.
Właśnie została dodana długo oczekiwana funkcjonalność podłączenia kilku liczników Fronius Smart Meter do jednego Datamanagera. Daje to bardzo ciekawe możliwości analizy profilu produkcji i zużycia energii z wyszczególnieniem najważniejszych z nich (np. pompy ciepła, bojlera., itp.). Przykładowo, jeśli włączymy dodatkowy licznik do toru zasilania bojlera:
Na portalu Solar.Web uzyskamy precyzyjną informację o zużywanej energii:
Krok 1 – podłączenie liczników
Ważne jest, aby liczniki inteligentne Fronius Smart Meter zostały wpięte do instalacji elektrycznej we właściwy sposób:
/licznik pierwotny (na styku budynku i OSD) włączamy w taki sposób, aby energia pobierana przez budynek była liczona ze znakiem “plus”.
/ liczniki wtórne również włączmy w taki sposób, aby zużywana energia była liczona ze znakiem “plus”. Jeśli monitorujemy dodatkowy generator – jego energia będzie liczona ze znakiem “minus”.
Innymi słowy: zawsze wyjście licznika w kierunku tego, co mierzymy. Zgodnie ze schematem elektrycznym poniżej:
Krok 2 – adresowanie liczników
Do poprawnej pracy należy skonfigurować odpowiednio liczniki (nadać im różne adresy Modbus). Jest już polska instrukcja wyjaśniająca, jak to zrobić. Dla zarejestrowanych użytkowników forum do pobrania tutaj:
W skróconej wersji instrukcja postępowania jest następująca:
Krok 3 – połączenia magistrali Modbus (RS-485)
Proszę pamiętać, że połączenia magistrali RS-485 wykonujemy skrętką, najlepiej ekranowaną (np. Li2YCY), a na początku i na końcu linii umieszczamy rezystor terminujący 120Ω. Aby aktywować rezystor terminujący w Datamanagerze, DIP-switch koło anteny WiFi należy ustawić na ON (tak jest ustawiony fabrycznie).
Kolejność podłączania liczników na magistrali RS-485 (Modbus RTU) nie ma znaczenia. Wszystkie połączenia elektryczne wykonujemy zgodnie z zaleceniami opisanymi w artykule: “Poprawne połączenie przewodów w magistrali RS-485“.
Krok 4 – dodawanie liczników do Datamanagera
W interfejsie webowym Datamanagera definiujemy, czy dany licznik odpowiada za odbiornik energii (grzałka c.w.u., pompa ciepła), czy za dodatkowy generator (falownik innego producenta, wiatrak). Konfiguracja jest niezwykle prosta, wybieramy licznik “pierwotny” (to ten na styku budynku i operatora OSD”, musi mieć numer 1), a następnie dodajemy liczniki wtórne:
W instalacji musi być jeden licznik główny – zainstalowany na styku budynku i OSD. Zawsze z adresem 1.
Dodatkowych liczników może być trzy:
Jak widać ze schematu powyżej nowa funkcjonalność daje również możliwość monitorowania innych urządzeń wytwórczych, np. falownika od wiatraka lub falownika PV innego producenta.
Rolę licznika w układzie może również pełnić sterownik Fronius Ohmpilot. Jeśli chcemy połączyć go z Datamanager’em przy pomocy łącza Modbus RTU (RS-485), włączamy go równolegle z innymi licznikami, stosując zasady poprawnego łączenia urządzeń na magistrali Modbus opisane w artykule: “Poprawne połączenie przewodów w magistrali RS-485“.
W jednej instalacji można mieszać różne typy liczników:
Fronius Smart Meter 63A-3,
Fronius Smart Meter 50kA-3,
Fronius Smart Meter 63A-1 (np. do jednofazowych pomp ciepła),
a także licznik S0 podłączony do wejścia falownika (nie jest to opcja zalecana).
Jak prosto można sterować mocą czynną i bierną falownika
W ostatnich dniach pojawiły się informacje, że Prezes URE nie podpisze aktualizacji kart IRiESD w ich obecnym kształcie. Musimy jednak pamiętać, że Ustawa z dnia 10 kwietnia 1997 r. Prawo energetyczne, Art. 7. ust 8d10 mówi wyraźnie:
Nie ma jeszcze doświadczeń z rynku polskiego, jak miałoby wyglądać takie ograniczenie mocy. Jeśli jednak polscy OSD skorzystaliby z rozwiązań znanych na rynku niemieckim, to sterowanie takie jest bardzo proste w swojej idei: z “czarnej skrzynki” (nazywanej ripple controller) wyprowadzone są styki, które mogą być “zamknięte” lub “otwarte”. Operator Systemu Dystrybucyjnego definiuje jakie jest znaczenie tych stanów, np.:
Analiza tych stanów jest niezwykle prosta do zrealizowania przez kartę Datamanagera i jej cyfrowe wejścia/wyjścia. Wystarczy wykonać połączenia jak na rysunku poniżej a w Edytorze EVU zdefiniować odpowiednie reguły. I tak:
Rys. 1. Wszystkie styki otwarte = 100% mocy.
Rys. 2. Styk 1 zamknięty = 75% mocy.
Rys. 3. Styk 2 zamknięty = 50% mocy i cos φ = 0.95 indukcyjny.
Na ostatnim diagramie pokazano również w jaki sposób można przekazać informację zwrotną o zastosowaniu danej reguły.
Szczegółowy opis konfiguracji zamieszczamy poniżej.
Ustawienia — Edytor EVU
Informacje ogólne
W pozycji menu „Edytor EVU” konfiguruje się ustawienia istotne dla dostawców energii elektrycznej.
Można tu ustawić ograniczenie mocy czynnej w % i/lub ograniczenie współczynnika mocy. WAŻNE! Ustawienia w pozycji menu „Edytor EVU” mogą konfigurować wyłącznie osoby upoważnione, np. instalatorzy lub serwisanci instalacji fotowoltaicznej!
W pozycji menu „Edytor EVU” konieczne jest podanie hasła serwisowego.
Edytor EVU — sterowania we./wy.
Edytor EVU — ustawienie fabryczne 100%, 60%, 30% i 0% mocy czynnej.
Ustawienia można zmienić w dowolnym czasie.
Opis:
(1) Uaktywnianie reguł
(2) Wzorzec wejściowy (przypisanie poszczególnych we./wy.)
kliknięcie jednokrotne = biały
kliknięcie dwukrotne = niebieski
kliknięcie trzykrotne = szary
Wirtualne przyporządkowanie we./wy. wyświetlane jest zgodnie z informacjami zawartymi w rozdziale „Ustawienia — przyporządkowanie we./wy.” (patrz “Instrukcja użytkowanie Datamanager 2.0”).
W przypadku starszych wersji oprogramowania wygląd ekranu może różnić się od przedstawionego.
(3) Najpierw uaktywnić moc czynną, a następnie wprowadzić żądaną moc czynną w %.
(4) Najpierw uaktywnić współczynnik mocy cos phi , a następnie wprowadzić żądany współczynnik mocy i na koniec wybrać “ind” lub “poj.”.
ind = charakter indukcyjny
poj. = charakter pojemnościowy
(5) Wyjście EVU (wyjście komunikatów zwrotnych) przy aktywnej regule uaktywniane jest wyjście I/O 0 (np. w celu umożliwienia pracy urządzenia sygnalizującego)
(6) Wykluczone falowniki
Tutaj należy podać numery falowników, które mają być wykluczone z regulowania. Większą liczbę falowników oddzielić przecinkami.
(7) Skasuj / Dodaj regułę
+ = dodawanie nowej reguły
– = skasowanie aktualnie wybranej reguły
(8) Legenda kolorów
(9) Kliknąć przycisk „Importuj”, aby zaimportować reguły w formacie FPC.
Funkcja przycisku „Importuj” jest uzależniona od używanej przeglądarki internetowej, np. obsługują ją przeglądarki Firefox i Google Chrome.
(10) Kliknąć przycisk „Eksportuj”, aby zapisać reguły oddzielnie w formacie FPC.
(11) Przycisk „Zastosuj / zapisz”
(12) Przycisk „Anuluj / odrzuć wprowadzone dane”
WSKAZÓWKA! Dzięki funkcji wydruku z poziomu przeglądarki internetowej można wygenerować ustawienia w pozycji menu „Edytor EVU” jako dokument w formacie PDF lub je wydrukować (np. w formie protokołu uruchomienia).
Przykład podłączenia
2 odbiorniki sygnału sterowania częstotliwością akustyczną, podłączone do wejść/wyjść urządzenia Fronius Datamanager 2.0
(1) Odbiornik sterowania zdalnego wyposażony w 3 przekaźniki, do ograniczania mocy czynnej
(2) Odbiornik sterowania zdalnego wyposażony w 3 przekaźniki, do ograniczania współczynnika mocy
(3) Wejścia/wyjścia w urządzeniu Fronius Datamanager 2.0
(4) Odbiornik (np. lampa sygnalizacyjna, przekaźnik sygnalizacyjny)
Odbiornik sterowania zdalnego i wtyczka urządzenia Fronius Datamanager 2.0 są połączone ze sobą za pomocą 4-stykowego kabla, zgodnie ze schematem połączeń. W przypadku, gdy odległość między urządzeniem Fronius Datamanager 2.0 a odbiornikiem sterowania zdalnego jest większa niż 10 m, zalecane jest zastosowanie kabla ekranowanego.
W przypadku takiego zastosowania, w punkcie menu „Przypisanie IO” dla opcji Sterowanie WE/WY trzeba zdefiniować 6 styków. Odpowiednie ustawienia w edytorze EVU:
Przykładowe ustawienia w edytorze EVU dla 2 odbiorników sygnału sterowania częstotliwością akustyczną:
(1) Ograniczenie mocy czynnej,
(2) Ograniczenie współczynnika mocy
* … wirtualne przypisanie IO zgodnie z opisem w rozdziale „Ustawienia — przypisanie IO” (patrz strona 83 podręcznika “Fronius Datamanager – instrukcja obsługi”).
Firma Fronius Polska i WAGO nawiązały współpracę w zakresie technicznej integracji rodziny sterowników PLC typu WAGO PFC200 przeznaczonych do zarządzania i sterowania obiektami energetycznymi oraz karty Datamanager 2.0 standardowo instalowanej w falownikach Fronius.
Takie połączenie daje możliwość zbudowania kompleksowej oferty dla:
klastrów energetycznych (więcej informacji na stronach bloga WAGOdirect oraz Smart-Grid),
dużych projektów gminnych, szczególnie wymagających integracji i monitorowania wielu źródeł OZE,
zaawansowanego sterowania falownikami, np. mocą bierną, w oparciu o analizatory sieci,
monitorowania i regulacji dużych elektrowni fotowoltaicznych (>40kWp), również ze względu na wymagania Operatorów Systemów Dystrybucyjnych (OSD).
Zalety rozwiązań WAGO Solar Park Management:
bezpośrednia komunikacja między instalacją obsługiwaną zdalnie i falownikiem
lub rejestratorem danych elektrowni solarnej
integracja urządzeń pomiarowych/wykonawczych (stacje pogodowe, inwertery, zabezpieczenia elektroenergetyczne, analizatory sieci)
komunikacja z OSD: DNP3.0, IEC60870-5-104
osobne interfejsy ETHERNET pozwalają na budowanie równoległych sieci.
Cyber Security: kodowanie zgodnie z wymogami bezpieczeństwa informatycznego
Cloud Connectivity: połączenie z chmurą dzięki zastosowaniu protokołu MQTT
zarządzanie przez stronę WWW z ochroną hasłem uniemożliwia zmianę ustawień systemu przez osoby niepowołane
realizacja założeń konkretnego operatora sieci odnośnie zmagazynowanej mocy czynnej oraz zapewniania mocy biernej
cos ϕ lub regulacja U i Q (napięcia i mocy biernej) zgodnie z charakterystyką
odczyt wartości mocy w układach niskiego napięcia przy pomocy moduł pomiaru mocy 3-fazowe
Wszystkie firmy zainteresowane uzyskaniem szczegółowych informacji w kontekście prowadzonych przez siebie projektów prosimy o kontakt:
Facebook
Twitter
YouTube
LinkedIn