Jak obniżyć napięcie przy fotowoltaice za pomocą gniazdka SP111?
Gdy napięcie w sieci rośnie zbyt wysoko, falownik może ograniczać produkcję albo chwilowo się wyłączać. W takiej sytuacji samo monitorowanie to dopiero początek — kolejnym krokiem może być automatyczne załączanie obciążenia, które pomoże obniżyć napięcie na danej fazie i lepiej wykorzystać energię w domu.
Dlaczego napięcie rośnie w instalacji fotowoltaicznej?
Aby falownik mógł oddawać energię do sieci, napięcie po jego stronie musi być wyższe niż napięcie w sieci energetycznej. W praktyce oznacza to, że podczas pracy falownik podnosi napięcie, żeby prąd mógł popłynąć z instalacji fotowoltaicznej do sieci.
Problem pojawia się wtedy, gdy takich instalacji w okolicy jest więcej albo gdy w danym momencie jest zbyt mało odbiorników, które mogłyby zużyć wyprodukowaną energię na bieżąco. W takiej sytuacji napięcie zaczyna rosnąć coraz bardziej, ale nie może rosnąć bez końca.
Jeżeli na jednej z faz napięcie osiągnie poziom 253 V, falownik zgodnie z zabezpieczeniami musi ograniczyć pracę lub całkowicie się wyłączyć. Wystarczy przekroczenie tej wartości tylko na jednej fazie, aby zatrzymać produkcję energii z całej instalacji.
Właśnie dlatego tak ważny jest pomiar napięcia i możliwość załączenia dodatkowego obciążenia na tej fazie, na której napięcie rośnie najbardziej. Dzięki temu można lepiej wykorzystać nadmiar energii, obniżyć napięcie i zmniejszyć ryzyko wyłączenia falownika. Jeśli chcesz najpierw sprawdzić, kiedy i na której fazie pojawia się problem, zobacz wcześniejszy wpis: monitorowanie napięcia w sieci przy fotowoltaice.
Co zrobić z nadmiarem energii, zamiast tracić produkcję?
W praktyce najbardziej sensowne jest wykorzystanie tej energii w domu. Jednym z najlepszych zastosowań jest podgrzewanie ciepłej wody użytkowej, czyli po prostu przygotowanie ciepłej wody do codziennego korzystania w łazience i kuchni.
Dzięki temu energia nie przepada w chwili, gdy napięcie zaczyna rosnąć. Zamiast dopuścić do ograniczenia pracy falownika, można automatycznie uruchomić urządzenie, które pobierze część mocy i odciąży sytuację na tej fazie.
Najbardziej praktyczny scenariusz to właśnie grzanie wody. Jeśli jednak w danym miejscu nie ma takiej możliwości, obciążeniem może być także inne urządzenie rezystancyjne, na przykład grzejnik elektryczny. To rozwiązanie mniej użytkowe niż CWU, ale nadal bywa lepsze niż tracenie produkcji z instalacji.
Jaką rolę pełni tutaj gniazdko SP111?
Gniazdko SP111 z oprogramowaniem SUPLA może jednocześnie mierzyć napięcie i sterować podłączonym odbiornikiem. To ważne, bo nie trzeba budować skomplikowanego układu tylko po to, aby sprawdzić, kiedy napięcie rośnie, a następnie automatycznie włączyć dodatkowe obciążenie.
W praktyce wygląda to tak: po przekroczeniu ustawionego progu gniazdko załącza urządzenie podłączone do kontaktu. Gdy napięcie spadnie do bezpieczniejszego poziomu, obciążenie może zostać wyłączone. Dzięki temu rozwiązanie działa automatycznie i nie wymaga ręcznej reakcji w środku dnia.
To dobre podejście dla osób, które chcą zacząć od prostego rozwiązania: bez przeróbek rozdzielni, bez skomplikowanego sterownika i bez zgadywania, czy napięcie rzeczywiście rośnie wtedy, gdy falownik ogranicza produkcję.
Jak to działa w praktyce?
Jakie obciążenie podłączyć?
Najbardziej praktyczne będzie takie urządzenie, które realnie przyniesie korzyść w domu. Dlatego pierwszym wyborem najczęściej jest grzanie ciepłej wody użytkowej. Jeśli energia i tak ma zostać zużyta, lepiej przeznaczyć ją na przygotowanie CWU niż oddać ją bez korzyści albo dopuścić do ograniczenia pracy falownika.
Drugą opcją jest zwykłe obciążenie grzejne, które pomaga dociążyć fazę wtedy, gdy napięcie rośnie. To może być przydatne jako rozwiązanie testowe albo tam, gdzie nie ma prostego sposobu na włączenie grzania wody.
Ważne: najlepiej sprawdzają się odbiorniki przewidywalne i rezystancyjne, czyli takie, które pobierają moc w stabilny sposób.
Jeśli urządzenie do grzania wody jest podłączone na stałe albo ma większą moc niż typowe gniazdkowe obciążenie, wtedy warto potraktować SP111 jako element sterujący i dobrać wykonanie instalacji z elektrykiem.
O czym trzeba pamiętać przed uruchomieniem?
- Gniazdko działa na tej fazie, do której jest podłączone. Jeśli problem dotyczy instalacji 3-fazowej, trzeba najpierw ustalić, na której fazie napięcie rośnie najbardziej.
- Urządzenie powinno być dobrane do możliwości gniazdka i do warunków pracy. Nie każde obciążenie nadaje się do częstego załączania.
- Najpierw warto obserwować wykresy i upewnić się, że problem rzeczywiście pojawia się regularnie o określonych porach.
- Jeżeli celem jest sterowanie większym odbiornikiem, najlepiej podejść do tematu jak do automatyki, a nie jak do zwykłego „przedłużacza z Wi-Fi”.
Konfiguracja w SUPLA Cloud – funkcja Reakcje
Poniżej pokazujemy dwa praktyczne sposoby automatycznego sterowania gniazdkiem SP111 w SUPLA Cloud. Pierwszy wariant opiera się na dwóch progach napięcia, a drugi uruchamia obciążenie na określony czas po przekroczeniu wybranego poziomu.
Dokładne ustawienia trzeba dobrać samodzielnie do konkretnej instalacji, przyrostu napięcia oraz zastosowanego obciążenia. Nie ma jednego uniwersalnego zestawu progów, który będzie prawidłowy w każdym przypadku.
Konfiguracja pracy automatycznej – sposób 1
Konfigurację wykonujemy na swoim koncie w cloud.supla.org. Wchodzimy w opcje gniazdka i wybieramy zakładkę Reakcje.
W tym wariancie tworzymy dwa osobne warunki:
- pierwszy dla napięcia, przy którym gniazdko ma się włączyć,
- drugi dla napięcia, przy którym gniazdko ma się wyłączyć.
Klikamy Utwórz nową reakcję i przechodzimy do konfiguracji warunku.
Następnie konfigurujemy zakładkę jak na zdjęciu poniżej, zwracając uwagę na symbole < i >, aby były ustawione we właściwą stronę. W polu Gdy napięcie będzie > wpisujemy wartość, przy której przekaźnik ma się włączyć. Dla przykładu może to być 252 V.
W polu „wtedy wykonaj akcję i nie wykonuj ponownie tej reakcji, aż osiągnie” wpisujemy wartość kilka woltów niższą, na przykład 242 V. To ustawienie nie wyłącza gniazdka, tylko blokuje ponowne wykonanie tej samej reakcji, dopóki napięcie nie spadnie do wskazanego poziomu.
Aby uniknąć przypadkowych włączeń, dobrze jest ustawić także czas w opcji Warunek musi być spełniony przez co najmniej, na przykład 5 sekund.
Po ustawieniu kryteriów przechodzimy niżej do sekcji WTEDY, wybieramy Kanały i z rozwijanej listy wskazujemy kanał sterujący gniazdkiem.
Zmiany potwierdzamy, klikając Zapisz zmiany. W ten sposób tworzymy warunek włączający obciążenie.
Następnie tworzymy drugą, osobną reakcję odpowiedzialną za wyłączenie gniazdka. Ponownie klikamy Utwórz nową reakcję i w warunku Gdy napięcie będzie < wpisujemy wartość, przy której przekaźnik powinien się wyłączyć.
Tutaj wiele zależy od zastosowanego obciążenia i od tego, jak szybko po jego załączeniu spada napięcie. W praktyce dobrze jest ustawić co najmniej około 10 V różnicy względem progu włączenia, aby ograniczyć zbyt częste włączanie i wyłączanie przekaźnika.
W sekcji WTEDY ponownie wybieramy ten sam kanał sterujący gniazdkiem, ale tym razem ustawiamy akcję wyłączenia.
Na koniec powinniśmy mieć dwie reakcje: jedną do włączenia i drugą do wyłączenia gniazdka, jak na zdjęciu poniżej.
Przykład działania automatyki napięciowej
Poniższy wykres pokazuje przykładową zasadę działania. Gniazdko włącza się po przekroczeniu 252 V, a wyłącza dopiero wtedy, gdy napięcie spadnie poniżej 240 V. Taka różnica między progami pomaga ograniczyć zbyt częste przełączanie przekaźnika.
Minusy takiego rozwiązania
Minusem tego rozwiązania jest to, że nie wykrywa ono, czy nasza instalacja fotowoltaiczna rzeczywiście produkuje energię w danym momencie. Automatyka opiera się wyłącznie na poziomie napięcia, a nie na informacji o kierunku przepływu prądu.
Może więc dojść do sytuacji, w której mimo załączenia naszego obciążenia napięcie w sieci i tak przekroczy 253 V, a falownik wyłączy się zgodnie z zabezpieczeniem. Jeżeli jednak napięcie wciąż będzie podnoszone przez instalacje fotowoltaiczne sąsiadów, gniazdko może nadal pozostać włączone, ponieważ warunek napięciowy nadal będzie spełniony.
W praktyce oznacza to, że będziemy dalej dociążać sieć, mimo że nasza instalacja w tym momencie już nie produkuje energii. Aby uniknąć takich sytuacji, potrzebna jest bardziej rozbudowana automatyka, która potrafi rozpoznać nie tylko poziom napięcia, ale również kierunek przepływu prądu — na przykład z wykorzystaniem dodatkowych mierników energii lub przekładników prądowych.
Konfiguracja pracy automatycznej – sposób 2
Drugim sposobem sterowania gniazdkiem jest włączenie obciążenia na ustalony czas po przekroczeniu określonego napięcia. Takie rozwiązanie może być przydatne na przykład przy grzaniu ciepłej wody użytkowej, gdy chcemy uruchomić odbiornik po rozpoczęciu intensywniejszej pracy instalacji fotowoltaicznej.
W tym wariancie warunkiem uruchomienia nadal jest przekroczenie zadanego progu napięcia, ale wyłączenie następuje po upływie ustawionego czasu, a nie po spadku napięcia do określonej wartości. To rozwiązanie jest prostsze w konfiguracji, ale mniej precyzyjne niż sterowanie typowo napięciowe.
Aby to zrobić, należy najpierw stworzyć scenę, która będzie włączać obciążenie na określony czas. W scenie ustawiamy 3 operacje: włączenie przekaźnika, opóźnienie oraz wyłączenie przekaźnika.
1. Tworzenie sceny
W SUPLA Cloud tworzymy nową scenę, w której pierwszą operacją jest włączenie gniazdka, drugą opóźnienie o wybrany czas pracy, a trzecią wyłączenie gniazdka. Dzięki temu po uruchomieniu sceny obciążenie zostanie załączone tylko na ustalony wcześniej czas.
2. Uruchamianie sceny z poziomu Reakcji
Następnie przechodzimy do ustawień Reakcji. Tutaj nie wybieramy już bezpośrednio kanału gniazdka, lecz wskazujemy akcję uruchomienia przygotowanej wcześniej sceny.
Po przekroczeniu ustalonego napięcia SUPLA uruchomi scenę, która włączy obciążenie, odczeka ustawiony czas i wyłączy je automatycznie. To wygodny sposób wtedy, gdy chcemy, aby urządzenie pracowało przez określony czas, niezależnie od tego, jak szybko później zmieni się napięcie.
To rozwiązanie sprawdza się szczególnie tam, gdzie chcemy po prostu uruchomić grzanie wody na określony czas po starcie produkcji z fotowoltaiki. Trzeba jednak pamiętać, że jest to tryb mniej precyzyjny niż sterowanie zależne od napięcia wyłączenia.
Podsumowanie
Jeśli napięcie przy fotowoltaice rośnie zbyt wysoko, samo wykrycie problemu to dopiero pierwszy krok. Kolejny to wykorzystanie tej sytuacji na swoją korzyść — na przykład do podgrzania ciepłej wody w domu.
Gniazdko SP111 z SUPLA pozwala połączyć monitoring i prostą automatyzację w jednym urządzeniu. Dzięki temu można nie tylko zobaczyć, kiedy napięcie rośnie, ale też uruchomić obciążenie, które pomoże je obniżyć i ograniczyć straty z produkcji PV.
Szukasz prostego rozwiązania do testów, wykresów napięcia i późniejszego sterowania obciążeniem w SUPLA? Sprawdź gotowe gniazdko SP111 z wgranym oprogramowaniem SUPLA i kalibracją.
