Contrôleur autonome de flux d'énergie, dont l'aperçu général a déjà été réalisé dans article précédent, Il s'agit de la gestion optimale de l'énergie générée à partir de sources renouvelables, dans le but de maximiser l'efficacité du système. Plus précisément, le contrôleur fait partie d'un micro-réseau où la production et la consommation d'énergie coexistent, et son algorithme, en utilisant des données météorologiques, détermine l'utilisation de ladite énergie.
Les éléments structuraux du système, qui fonctionnent soit en tant que producteurs soit en tant que consommateurs d'électricité avec leurs caractéristiques électriques respectives, sont présentés en détail. De plus, le matériel (hardware) qui sera développé et qui gérera toutes ces données est décrit. Enfin, le contrôleur sélectionné pour le développement du système est introduit avec ses caractéristiques correspondantes.
Producteurs et Consommateurs d'Électricité
Le système hybride à développer est composé des éléments suivants:
- Panneaux photovoltaïques d'une puissance totale de 41,04 kW
- Panneaux photovoltaïques d'une puissance totale de 41,04 kW
- Château d'eau avec un générateur hydroélectrique de 2,00 kW
- Accumulateurs d'énergie plomb-acide (SER OPzS), d'une capacité totale de 220,00 kWh
- Réseau de Distribution d'Électricité
- Charges de consommation de l'installation d'une puissance totale de 10,00kW
Certains de ces éléments fonctionnent comme producteurs d'électricité et certains comme consommateurs
Plus spécifiquement, la production d'électricité provient des éléments suivants:
a. Plaques solaires
b. Éolienne
c. Système de château d'eau avec turbine hydroélectrique
d. Réseau de Distribution d'Électricité
e. Accumulateurs (pendant la phase de décharge)
L'énergie électrique est consommée par les éléments suivants.
a. Charges d'installation
b. e)Accumulateurs (pendant la phase de décharge)
c. Forage (pendant la phase de remplissage de la tour d'eau)
Ensuite, une présentation détaillée de toutes les parties du système avec leurs caractéristiques techniques et électriques sera fournie.
Panneaux photovoltaïques
Les panneaux photovoltaïques fonctionnent comme un générateur d'électricité. Le système photovoltaïque à installer aura une puissance totale de 41,04 kW et sera composé de 72 panneaux, chacun ayant une puissance de 570 Wp. Les panneaux utilisés seront à une face, monocristallins, en silicium, avec 72 cellules.
Les panneaux photovoltaïques génèrent de l'énergie électrique en absorbant le rayonnement solaire. Essentiellement, cela implique la conversion de l'énergie solaire en électricité. Le courant produit par les panneaux photovoltaïques est du courant continu (CC), tandis que la tension nominale en circuit ouvert pour un panneau est de 50,11V
Le système photovoltaïque est installé sur le sol et les panneaux seront placés sur un support stable en métal bases de soutien .À la sortie du système, les systèmes photovoltaïques seront connectés trois contrôleurs de charge 450/200 avec une tension d'entrée de l'pv jusqu'à 450V et le courant de sortie est 200A.
Les contrôleurs de charge sera de contrôler le processus de charge des batteries et de l'interrompre lorsqu'il est trouvé pour la pleine charge de ces.
Dans le même temps, pour permettre le redémarrage automatique du processus de charge de la pile lorsqu'il est constaté que la tension chute en dessous d'un certain niveau de charge. La sortie de tous les contrôleurs de charge sera connecté à un appareil du BUS continu avec 48V DC (BUS DC 48V) qui sera installé.
Éolienne
L'éolienne fonctionne en tant que générateur d'énergie électrique. L'éolienne à installer sera à axe vertical, d'une puissance de 5,00 kW et sera positionnée sur un poteau de soutien métallique de 12,00 mètres de haut.
Le courant généré par la turbine éolienne est ac (AC), la tension de 220V. À la sortie de l'éolienne sera connecté à un régulateur de charge avec une tension de sortie de 48 V, et le courant de sortie 105A.
Le contrôleur de charge sera de contrôler le processus de charge des batteries et le couper quand il est trouvé pour la pleine charge de ces. Dans le même temps, permet le redémarrage automatique du processus de charge de la pile lorsqu'il est constaté que la tension chute en dessous d'un certain niveau de charge. Aussi, la charge de la manette de contrôle du détournement de l'excédent d'énergie de l'éolienne pour le rejet de charge (charge à vide). La sortie de ce régulateur de charge sera connecté au BUS DC 48V à être installé.
Hydrogénérateur
La hydrogénérateur fonctionne comme producteur d'électricité. Un système sera installé, composé d'un réservoir d'eau et d'un hydrogénérateur d'une puissance de 2,00 kW. Le même système sera connecté à un puits d'une puissance de 4,50 kW, qui sera mis en service en fonction des besoins en énergie du système qui sera développé.
Le courant produit par l'hydrogénérateur est alternatif (AC), avec une tension de 38V, 75V, 150V ou 200V (selon le modèle).
À la sortie de l'hydrogénérateur, un régulateur de charge 48|105 avec une tension de sortie de 48V et un courant de sortie de 105A sera connecté
Le régulateur de charge contrôlera le processus de charge des accumulateurs et l'arrêtera lorsqu'il détectera que ceux-ci sont complètement chargés.
Le régulateur de charge contrôlera le processus de charge des accumulateurs et l'arrêtera lorsqu'il détectera que ceux-ci sont complètement chargés. La sortie de ce régulateur de charge sera également connectée au BUS 48V CC qui sera installé Ci-dessous le schéma de raccordement des circuits du générateur d'hydrogène et les caractéristiques techniques et électriques du régulateur de charge qui sera installé
À la sortie du générateur hydroélectrique, un régulateur de charge 48|105 avec une tension de sortie de 48V et un courant de sortie de 105A sera connecté. Le régulateur de charge surveillera le processus de charge de la batterie et l'interrompra une fois leur charge complète détectée. Simultanément, il permettra le redémarrage automatique du processus de charge de la batterie lorsque leur tension chute en dessous d'un niveau de charge spécifique. La sortie de ce régulateur de charge sera connectée au bus continu 48V installé. Vous trouverez ci-dessous le schéma de connexion des circuits du générateur hydroélectrique ainsi que les spécifications techniques et électriques du régulateur de charge installé.
Accumulateurs de stockage d'énergie
Les accumulateurs d'énergie fonctionnent en tant que générateur d'énergie électrique lors de la phase de décharge et en tant que consommateur d'énergie électrique lors de la phase de charge.
Dans les deux cas, le courant des batteries sera continu (CC), avec une tension de 48V.
Dans cette application nécessite l'installation de batteries avec un stockage d'énergie égale à 220kWh. Nous allons utiliser deux rangées parallèles de batteries plomb-acide RES OPzS.
Chaque ensemble est composé de 24 batteries d'une tension de 2V et d'une capacité de 2286AH
Les parcs de batteries seront connectés au BUS central (BUS DC 48V).
Réseau de Distribution d'Électricité
Le réseau de Distribution d'Électricité fonctionne comme un producteur d'électricité. Le courant du réseau est triphasé, alternatif (AC), avec une tension de 400V et une fréquence de 50Hz.
Le réseau de Distribution d'Électricité sera connecté à un système BUS AC, comme décrit ci-dessous.
Beaucoup de consommation
Les charges de l'installation fonctionnent comme consommateurs la puissance totale des charges de consommation est égale à 10,00 kWLes charges sont classées dans les trois catégories suivantes.
- Charges critiques 1,50 kW: Il s'agit des charges qui nécessitent une alimentation électrique continue et ininterrompue (ordinateurs, éclairage, alimentations électriques)
- Charges normales 4,00 kW: Ce sont les charges restantes de l'installation (PC)
- Charge géothermique 4,50 kW: Il s'agit du forage qui sera connecté au système tour d'eau-turbine hydraulique et qui sera opérationnel selon les besoins énergétiques du système.
Le tableau suivant présente tous les éléments du système à concevoir avec leurs caractéristiques électriques correspondantes.
Beaucoup de consommation
| Charge | Puissance (kW) | Type (triphasé/monophasé) |
|---|---|---|
| Charges critiques | ||
| 1 PCS | 0.25 | monophasé |
| PC 2 | 0.25 | monophasé |
| PC 3 | 0.25 | monophasé |
| Éclairage | 0.3 | monophasé |
| Transformateurs | 0.45 | monophasé |
| Total partiel | 1.5 | monophasé |
| Charges normales | ||
| 1 PCS | 0.45 | monophasé |
| PC 2 | 0.45 | monophasé |
| PC 3 | 0.45 | monophasé |
| PC 4 | 0.45 | monophasé |
| PC 5 | 0.45 | monophasé |
| PC 6 | 0.45 | monophasé |
| PC 7 | 0.45 | monophasé |
| PC 8 | 0.45 | monophasé |
| PC 9 | 0.4 | monophasé |
| Total partiel | 4 | monophasé |
| Charge de forage | ||
| Forage | 4.5 | triphasé |
| Total partiel | 4.5 | triphasé |
| Total | 10 | triphasé |
Caractéristiques électriques du système
| Éléments du système | Type (AC/DC) | Tension de sortie (V) | Puissance totale (kW) | Capacité (kWh) |
|---|---|---|---|---|
| Producteurs | ||||
| Panneaux photovoltaïques | DC | 50.11 | 7.4 | – |
| Éolienne | CA | 220 | 5 | – |
| Hydrogénérateur | CA | 38,00 V 75,00 V 150,00 V ou 200,00 V | 2 | |
| Accumulateurs | DC | 48 | – | 220 |
| Réseau de Distribution d'Électricité | CA | 400 | – | – |
| Consommateurs | ||||
| Accumulateurs | DC | 48 | – | 220 |
| Charges d'installation | CA | 400 | 10 | – |
Les charges consommateurs seront connectées au même arrangement BUS AC auquel le réseau de Distribution d'Électricité sera également connecté
Entre les deux BUS (AC BUS, DU BUS DC 48V) trois onduleurs/chargeurs monophasés seront connectés 15,00 KW chacun. Les onduleurs convertiront le courant continu en courant alternatif afin d'alimenter les charges de l'installation tout en étant utilisés en même temps pour charger les accumulateurs dans les cas où cela est jugé nécessaire par le contrôleur central du système. La sortie des onduleurs sera connectée à BUS CA Installer l'appareil pour alimenter la charge de l'appareil. Ce qui suit décrit les caractéristiques techniques et électriques de l'onduleur installé, ainsi que le schéma de connexion de tous les circuits liés au réseau et à la charge installée.
l est à noter que le système à développer est extensible et que des appareils supplémentaires peuvent être connectés tels que Groupe électrogène, générateur d'hydrogène, éolienne, photovoltaïque, etc.
Contrôleur de système
Le contrôleur du système pour le contrôle des micro-réseaux est un Raspberry Pi 4 Model B, qui est le dernier produit de la série d'ordinateurs Raspberry Pi. Il s'agit d'un système informatique complet sur une carte composé d'une unité centrale de traitement (CPU), d'un processeur graphique intégré (GPU), d'un espace de stockage, de mémoire RAM et de ports d'entrée/sortie (GPIO).
Plus précisément, le Raspberry Pi 4 Modèle B est composé d'un processeur quad-core ARM Cortex-A72, l'architecture 64 bits et une fréquence de 1,5 GHz. Mémoire RAM type de LPDDR4 et a une taille de 4 GO, ce qui rend-il possible pour l'exécution des complexes et des processus parallèles. La puissance est obtenue par l'intermédiaire d'un USB-C 5V et 3A. En outre, la mise en réseau peut être câblé par le biais de l'hôte Ethernet ou sans fil via une connexion Wi-Fi gratuite. Encore, il y a une possibilité de transfert de données via Bluetooth 5.0.
Per quanto riguarda l'utilizzo del controller nel sistema, il Raspberry Pi sarà collegato tramite i relè della scheda ai relè del quadro elettrico dell'impianto, fornendo così comandi per gestire i flussi di energia.
Système de contrôle
Le but du projet de recherche est la conception et le développement d'un dispositif (matériel) qui offrira la capacité de gérer et de distribuer tous les flux d'énergie résultant des producteurs et des consommateurs ci-dessus. L'appareil recevra les données suivantes en entrée :
- Données climatiques avec une prévision de 4 à 5 jours (du soleil, la vitesse du vent, etc.)
- Consommation critiques de charges
- Consommation normales de charges
En fonction des données reçues, le dispositif pourra contrôler tous les éléments connectés et gérer la distribution de l'énergie pour atteindre une efficacité maximale. Par exemple, lors d'une journée ensoleillée, si les panneaux photovoltaïques d'un foyer produisent de l'énergie et que les accumulateurs ne sont pas complètement chargés, le dispositif prendra une décision. Si la prévision météorologique indique de la couverture nuageuse le lendemain, il chargera les accumulateurs pour maintenir une réserve d'énergie adéquate. En revanche, s'il est prévu d'avoir du soleil, le dispositif redirigera l'excédent d'énergie vers le réseau.
Toutes les données d'entrée seront introduites dans un logiciel sur un ordinateur qui recevra instantanément des données des circuits de l'appareil et déterminera les directions correspondantes du flux d'énergie. Pour cela, un contrôleur Raspberry Pi Model B de la série d'ordinateurs Raspberry Pi sera développé. Fondamentalement, le contrôleur recevra des commandes spécifiques pour ouvrir ou fermer les contacts des commutateurs (relais), contrôlant la distribution de l'énergie vers et depuis tous les éléments du système (panneaux solaires, éolienne, hydrogénérateur, accumulateurs, réseau de Distribution d'Électricité, charges de consommation et tout autre appareil pouvant être connecté).
Les relais sur la carte seront alimentés par une alimentation 12V, 3A, 36W. De plus, un écran tactile de 7 pouces avec une résolution de 1024×600 sera ajouté au schéma ci-dessus. Il sera connecté au Raspberry Pi à l'aide d'un câble HDMI, et son alimentation sera fournie via un câble USB. Ci-dessous, l'alimentation à utiliser (à gauche) est présentée, ainsi que l'écran à connecter au Raspberry Pi (à droite).
En ce qui concerne le fonctionnement du contrôleur pour le contrôle des relais du système, la procédure suivie est la suivante:
- Connexion des relais du système à ceux de la carte
- Développement de logiciels s'exécutant sur le Raspberry Pi.
- Dans le logiciel, lecture des données depuis le cloud.
- Selon les valeurs des données et la logique du programme (code), changement de l'état des relais sur la carte en Normal Close ou Normal Open pour une commande ultérieure (alimentation) des relais du système.
- Affichage des données sur l'écran connecté au Raspberry Pi et possibilité de contrôle supplémentaire, telles que la désactivation de l'ensemble du micro-réseau et la surveillance de divers flux énergétiques.
Sur l'écran du contrôleur dans lequel il y a toutes les informations au sujet de contrôler le système.
En observant les photos de la figure, il est conclu que l'application qui est responsable de la visualisation de données se compose de trois menus. Une caractéristique commune à tous les trois, c'est que l'écran est divisé en six petites fenêtres.
Enfin, il convient de noter que le type d'application développée pour le contrôle du système et l'affichage des données à l'écran peut être une application web, de bureau ou mobile..
Plus en détail, le système de contrôle et de décision est présenté dans le texte "Contrôleur autonome de flux d'énergie : Matériel“
Financement
Le AmEFC (EMION) est financé par le Secrétariat Général à la Recherche et à l'Innovation de la République Hellénique, avec le numéro de proposition [T2ΕΔΚ-02878], financé par l'Union européenne.
Le projet est mené sous l'égide du Service Spécial pour la Gestion et la Mise en Œuvre des Actions dans les domaines de la Recherche, du Développement Technologique et de l'Innovation (EYDE ETAKE), avec le cofinancement de la Grèce et de l'Union européenne.
Le Micro-réseau du Contrôleur d'Énergie Autonome
ΙΩΝΙΚΗ Autonomous
Contrôleur autonome de flux d'énergie, dont l'aperçu général a déjà été réalisé dans article précédent, Il s'agit de la gestion optimale de l'énergie générée à partir de sources renouvelables, dans le but de maximiser l'efficacité du système. Plus précisément, le contrôleur fait partie d'un micro-réseau où la production et la consommation d'énergie coexistent, et son algorithme, en utilisant des données météorologiques, détermine l'utilisation de ladite énergie.
Les éléments structuraux du système, qui fonctionnent soit en tant que producteurs soit en tant que consommateurs d'électricité avec leurs caractéristiques électriques respectives, sont présentés en détail. De plus, le matériel (hardware) qui sera développé et qui gérera toutes ces données est décrit. Enfin, le contrôleur sélectionné pour le développement du système est introduit avec ses caractéristiques correspondantes.
Producteurs et Consommateurs d'Électricité
Le système hybride à développer est composé des éléments suivants:
- Panneaux photovoltaïques d'une puissance totale de 41,04 kW
- Panneaux photovoltaïques d'une puissance totale de 41,04 kW
- Château d'eau avec un générateur hydroélectrique de 2,00 kW
- Accumulateurs d'énergie plomb-acide (SER OPzS), d'une capacité totale de 220,00 kWh
- Réseau de Distribution d'Électricité
- Charges de consommation de l'installation d'une puissance totale de 10,00kW
Certains de ces éléments fonctionnent comme producteurs d'électricité et certains comme consommateurs
Plus spécifiquement, la production d'électricité provient des éléments suivants:
a. Plaques solaires
b. Éolienne
c. Système de château d'eau avec turbine hydroélectrique
d. Réseau de Distribution d'Électricité
e. Accumulateurs (pendant la phase de décharge)
L'énergie électrique est consommée par les éléments suivants.
a. Charges d'installation
b. e)Accumulateurs (pendant la phase de décharge)
c. Forage (pendant la phase de remplissage de la tour d'eau)
Ensuite, une présentation détaillée de toutes les parties du système avec leurs caractéristiques techniques et électriques sera fournie.
Panneaux photovoltaïques
Les panneaux photovoltaïques fonctionnent comme un générateur d'électricité. Le système photovoltaïque à installer aura une puissance totale de 41,04 kW et sera composé de 72 panneaux, chacun ayant une puissance de 570 Wp. Les panneaux utilisés seront à une face, monocristallins, en silicium, avec 72 cellules.
Les panneaux photovoltaïques génèrent de l'énergie électrique en absorbant le rayonnement solaire. Essentiellement, cela implique la conversion de l'énergie solaire en électricité. Le courant produit par les panneaux photovoltaïques est du courant continu (CC), tandis que la tension nominale en circuit ouvert pour un panneau est de 50,11V
Le système photovoltaïque est installé sur le sol et les panneaux seront placés sur un support stable en métal bases de soutien .À la sortie du système, les systèmes photovoltaïques seront connectés trois contrôleurs de charge 450/200 avec une tension d'entrée de l'pv jusqu'à 450V et le courant de sortie est 200A.
Les contrôleurs de charge sera de contrôler le processus de charge des batteries et de l'interrompre lorsqu'il est trouvé pour la pleine charge de ces.
Dans le même temps, pour permettre le redémarrage automatique du processus de charge de la pile lorsqu'il est constaté que la tension chute en dessous d'un certain niveau de charge. La sortie de tous les contrôleurs de charge sera connecté à un appareil du BUS continu avec 48V DC (BUS DC 48V) qui sera installé.
Éolienne
L'éolienne fonctionne en tant que générateur d'énergie électrique. L'éolienne à installer sera à axe vertical, d'une puissance de 5,00 kW et sera positionnée sur un poteau de soutien métallique de 12,00 mètres de haut.
Le courant généré par la turbine éolienne est ac (AC), la tension de 220V. À la sortie de l'éolienne sera connecté à un régulateur de charge avec une tension de sortie de 48 V, et le courant de sortie 105A.
Le contrôleur de charge sera de contrôler le processus de charge des batteries et le couper quand il est trouvé pour la pleine charge de ces. Dans le même temps, permet le redémarrage automatique du processus de charge de la pile lorsqu'il est constaté que la tension chute en dessous d'un certain niveau de charge. Aussi, la charge de la manette de contrôle du détournement de l'excédent d'énergie de l'éolienne pour le rejet de charge (charge à vide). La sortie de ce régulateur de charge sera connecté au BUS DC 48V à être installé.
Hydrogénérateur
La hydrogénérateur fonctionne comme producteur d'électricité. Un système sera installé, composé d'un réservoir d'eau et d'un hydrogénérateur d'une puissance de 2,00 kW. Le même système sera connecté à un puits d'une puissance de 4,50 kW, qui sera mis en service en fonction des besoins en énergie du système qui sera développé.
Le courant produit par l'hydrogénérateur est alternatif (AC), avec une tension de 38V, 75V, 150V ou 200V (selon le modèle).
À la sortie de l'hydrogénérateur, un régulateur de charge 48|105 avec une tension de sortie de 48V et un courant de sortie de 105A sera connecté
Le régulateur de charge contrôlera le processus de charge des accumulateurs et l'arrêtera lorsqu'il détectera que ceux-ci sont complètement chargés.
Le régulateur de charge contrôlera le processus de charge des accumulateurs et l'arrêtera lorsqu'il détectera que ceux-ci sont complètement chargés. La sortie de ce régulateur de charge sera également connectée au BUS 48V CC qui sera installé Ci-dessous le schéma de raccordement des circuits du générateur d'hydrogène et les caractéristiques techniques et électriques du régulateur de charge qui sera installé
À la sortie du générateur hydroélectrique, un régulateur de charge 48|105 avec une tension de sortie de 48V et un courant de sortie de 105A sera connecté. Le régulateur de charge surveillera le processus de charge de la batterie et l'interrompra une fois leur charge complète détectée. Simultanément, il permettra le redémarrage automatique du processus de charge de la batterie lorsque leur tension chute en dessous d'un niveau de charge spécifique. La sortie de ce régulateur de charge sera connectée au bus continu 48V installé. Vous trouverez ci-dessous le schéma de connexion des circuits du générateur hydroélectrique ainsi que les spécifications techniques et électriques du régulateur de charge installé.
Accumulateurs de stockage d'énergie
Les accumulateurs d'énergie fonctionnent en tant que générateur d'énergie électrique lors de la phase de décharge et en tant que consommateur d'énergie électrique lors de la phase de charge.
Dans les deux cas, le courant des batteries sera continu (CC), avec une tension de 48V.
Dans cette application nécessite l'installation de batteries avec un stockage d'énergie égale à 220kWh. Nous allons utiliser deux rangées parallèles de batteries plomb-acide RES OPzS.
Chaque ensemble est composé de 24 batteries d'une tension de 2V et d'une capacité de 2286AH
Les parcs de batteries seront connectés au BUS central (BUS DC 48V).
Réseau de Distribution d'Électricité
Le réseau de Distribution d'Électricité fonctionne comme un producteur d'électricité. Le courant du réseau est triphasé, alternatif (AC), avec une tension de 400V et une fréquence de 50Hz.
Le réseau de Distribution d'Électricité sera connecté à un système BUS AC, comme décrit ci-dessous.
Beaucoup de consommation
Les charges de l'installation fonctionnent comme consommateurs la puissance totale des charges de consommation est égale à 10,00 kWLes charges sont classées dans les trois catégories suivantes.
- Charges critiques 1,50 kW: Il s'agit des charges qui nécessitent une alimentation électrique continue et ininterrompue (ordinateurs, éclairage, alimentations électriques)
- Charges normales 4,00 kW: Ce sont les charges restantes de l'installation (PC)
- Charge géothermique 4,50 kW: Il s'agit du forage qui sera connecté au système tour d'eau-turbine hydraulique et qui sera opérationnel selon les besoins énergétiques du système.
Le tableau suivant présente tous les éléments du système à concevoir avec leurs caractéristiques électriques correspondantes.
Beaucoup de consommation
| Charge | Puissance (kW) | Type (triphasé/monophasé) |
|---|---|---|
| Charges critiques | ||
| 1 PCS | 0.25 | monophasé |
| PC 2 | 0.25 | monophasé |
| PC 3 | 0.25 | monophasé |
| Éclairage | 0.3 | monophasé |
| Transformateurs | 0.45 | monophasé |
| Total partiel | 1.5 | monophasé |
| Charges normales | ||
| 1 PCS | 0.45 | monophasé |
| PC 2 | 0.45 | monophasé |
| PC 3 | 0.45 | monophasé |
| PC 4 | 0.45 | monophasé |
| PC 5 | 0.45 | monophasé |
| PC 6 | 0.45 | monophasé |
| PC 7 | 0.45 | monophasé |
| PC 8 | 0.45 | monophasé |
| PC 9 | 0.4 | monophasé |
| Total partiel | 4 | monophasé |
| Charge de forage | ||
| Forage | 4.5 | triphasé |
| Total partiel | 4.5 | triphasé |
| Total | 10 | triphasé |
Caractéristiques électriques du système
| Éléments du système | Type (AC/DC) | Tension de sortie (V) | Puissance totale (kW) | Capacité (kWh) |
|---|---|---|---|---|
| Producteurs | ||||
| Panneaux photovoltaïques | DC | 50.11 | 7.4 | – |
| Éolienne | CA | 220 | 5 | – |
| Hydrogénérateur | CA | 38,00 V 75,00 V 150,00 V ou 200,00 V | 2 | |
| Accumulateurs | DC | 48 | – | 220 |
| Réseau de Distribution d'Électricité | CA | 400 | – | – |
| Consommateurs | ||||
| Accumulateurs | DC | 48 | – | 220 |
| Charges d'installation | CA | 400 | 10 | – |
Les charges consommateurs seront connectées au même arrangement BUS AC auquel le réseau de Distribution d'Électricité sera également connecté
Entre les deux BUS (AC BUS, DU BUS DC 48V) trois onduleurs/chargeurs monophasés seront connectés 15,00 KW chacun. Les onduleurs convertiront le courant continu en courant alternatif afin d'alimenter les charges de l'installation tout en étant utilisés en même temps pour charger les accumulateurs dans les cas où cela est jugé nécessaire par le contrôleur central du système. La sortie des onduleurs sera connectée à BUS CA Installer l'appareil pour alimenter la charge de l'appareil. Ce qui suit décrit les caractéristiques techniques et électriques de l'onduleur installé, ainsi que le schéma de connexion de tous les circuits liés au réseau et à la charge installée.
l est à noter que le système à développer est extensible et que des appareils supplémentaires peuvent être connectés tels que Groupe électrogène, générateur d'hydrogène, éolienne, photovoltaïque, etc.
Contrôleur de système
Le contrôleur du système pour le contrôle des micro-réseaux est un Raspberry Pi 4 Model B, qui est le dernier produit de la série d'ordinateurs Raspberry Pi. Il s'agit d'un système informatique complet sur une carte composé d'une unité centrale de traitement (CPU), d'un processeur graphique intégré (GPU), d'un espace de stockage, de mémoire RAM et de ports d'entrée/sortie (GPIO).
Plus précisément, le Raspberry Pi 4 Modèle B est composé d'un processeur quad-core ARM Cortex-A72, l'architecture 64 bits et une fréquence de 1,5 GHz. Mémoire RAM type de LPDDR4 et a une taille de 4 GO, ce qui rend-il possible pour l'exécution des complexes et des processus parallèles. La puissance est obtenue par l'intermédiaire d'un USB-C 5V et 3A. En outre, la mise en réseau peut être câblé par le biais de l'hôte Ethernet ou sans fil via une connexion Wi-Fi gratuite. Encore, il y a une possibilité de transfert de données via Bluetooth 5.0.
Per quanto riguarda l'utilizzo del controller nel sistema, il Raspberry Pi sarà collegato tramite i relè della scheda ai relè del quadro elettrico dell'impianto, fornendo così comandi per gestire i flussi di energia.
Système de contrôle
Le but du projet de recherche est la conception et le développement d'un dispositif (matériel) qui offrira la capacité de gérer et de distribuer tous les flux d'énergie résultant des producteurs et des consommateurs ci-dessus. L'appareil recevra les données suivantes en entrée :
- Données climatiques avec une prévision de 4 à 5 jours (du soleil, la vitesse du vent, etc.)
- Consommation critiques de charges
- Consommation normales de charges
En fonction des données reçues, le dispositif pourra contrôler tous les éléments connectés et gérer la distribution de l'énergie pour atteindre une efficacité maximale. Par exemple, lors d'une journée ensoleillée, si les panneaux photovoltaïques d'un foyer produisent de l'énergie et que les accumulateurs ne sont pas complètement chargés, le dispositif prendra une décision. Si la prévision météorologique indique de la couverture nuageuse le lendemain, il chargera les accumulateurs pour maintenir une réserve d'énergie adéquate. En revanche, s'il est prévu d'avoir du soleil, le dispositif redirigera l'excédent d'énergie vers le réseau.
Toutes les données d'entrée seront introduites dans un logiciel sur un ordinateur qui recevra instantanément des données des circuits de l'appareil et déterminera les directions correspondantes du flux d'énergie. Pour cela, un contrôleur Raspberry Pi Model B de la série d'ordinateurs Raspberry Pi sera développé. Fondamentalement, le contrôleur recevra des commandes spécifiques pour ouvrir ou fermer les contacts des commutateurs (relais), contrôlant la distribution de l'énergie vers et depuis tous les éléments du système (panneaux solaires, éolienne, hydrogénérateur, accumulateurs, réseau de Distribution d'Électricité, charges de consommation et tout autre appareil pouvant être connecté).
Les relais sur la carte seront alimentés par une alimentation 12V, 3A, 36W. De plus, un écran tactile de 7 pouces avec une résolution de 1024×600 sera ajouté au schéma ci-dessus. Il sera connecté au Raspberry Pi à l'aide d'un câble HDMI, et son alimentation sera fournie via un câble USB. Ci-dessous, l'alimentation à utiliser (à gauche) est présentée, ainsi que l'écran à connecter au Raspberry Pi (à droite).
En ce qui concerne le fonctionnement du contrôleur pour le contrôle des relais du système, la procédure suivie est la suivante:
- Connexion des relais du système à ceux de la carte
- Développement de logiciels s'exécutant sur le Raspberry Pi.
- Dans le logiciel, lecture des données depuis le cloud.
- Selon les valeurs des données et la logique du programme (code), changement de l'état des relais sur la carte en Normal Close ou Normal Open pour une commande ultérieure (alimentation) des relais du système.
- Affichage des données sur l'écran connecté au Raspberry Pi et possibilité de contrôle supplémentaire, telles que la désactivation de l'ensemble du micro-réseau et la surveillance de divers flux énergétiques.
Sur l'écran du contrôleur dans lequel il y a toutes les informations au sujet de contrôler le système.
En observant les photos de la figure, il est conclu que l'application qui est responsable de la visualisation de données se compose de trois menus. Une caractéristique commune à tous les trois, c'est que l'écran est divisé en six petites fenêtres.
Enfin, il convient de noter que le type d'application développée pour le contrôle du système et l'affichage des données à l'écran peut être une application web, de bureau ou mobile..
Plus en détail, le système de contrôle et de décision est présenté dans le texte "Contrôleur autonome de flux d'énergie : Matériel“
Financement
Le AmEFC (EMION) est financé par le Secrétariat Général à la Recherche et à l'Innovation de la République Hellénique, avec le numéro de proposition [T2ΕΔΚ-02878], financé par l'Union européenne.
Le projet est mené sous l'égide du Service Spécial pour la Gestion et la Mise en Œuvre des Actions dans les domaines de la Recherche, du Développement Technologique et de l'Innovation (EYDE ETAKE), avec le cofinancement de la Grèce et de l'Union européenne.
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