Védekezzünk okos töltővel a napelemes túlfeszültség ellen

Egyre több otthoni napelem-tulajdonos panaszkodik a napelemes termelés jelentős csökkenésére, melynek oka gyakran a túl magas hálózati feszültség. Jómagam már harmadik éve küzdök a jelenséggel. Idén a legderűsebb napokon csupán fele annyit termel a 9 éves napelemes rendszerem, mint az első 6 évben.

A probléma oka, hogy 253 V hálózati feszültségnél az inverterek lekapcsolnak. A feszültség akkor emelkedik meg ennyire, ha egy trafókörzetben sok napelemes rendszer próbál egyszerre visszatermelni, helyi fogyasztás viszont nincs a körzetben. A hivatalos megoldás a hibabejelentés, melynek hatására a szolgáltató általában először megpróbál a trafón feszültségszintet állítani, esetleg hálózatot fejleszteni, szerencsésebb helyeken okos trafókat telepítenek, amely nem egy fix feszültség értékre van beállítva, hanem dinamikusan szabályoz. Nálunk három év alatt még nem sikerült javítaniuk a helyzetet.

Saját magunk úgy orvosolhatjuk a problémát, ha a nagyobb fogyasztókat a napelemes termelés idején használjuk, ezt azonban nem árt automatizálni. Télen már beszámoltam egy sikeres próbálkozásomról: okoskonnektorral a feszültségtől függően kapcsoltam hősugárzót házunk fűtésére. Tavasztól persze nincs szükség fűtésre, így a legnagyobb fogyasztónk az elektromos autó töltése lett.

Bár a Teslánk jóval többet fogyaszt, mint előző autóink, még így sem autózunk annyit, hogy minden nap üres legyen az akku, ezért a lehető legkisebb teljesítménnyel kellene tölteni az autót, közben figyelve, hogy a hálózati feszültség ne érje el a bűvös 253 voltos értéket. Manuálisan ez gyakorlatilag megvalósíthatatlan.

Az említett okoskonnektoros-hősugárzós cikkemre figyelt fel a a Voltie töltők gyártója és felajánlották segítségüket egy napelemes termelést védő funkció kifejlesztésével. Nyár elején kaptam a cégtől egy töltőt, és elkezdődött a szoftverfejlesztés. Először „laboratóriumi körülmények között” tesztelték a funkciót, a feszültség kézi szabályozásával, majd a gyakorlatban is tesztelni kezdtem az új szoftvert. A részletekkel most senkit sem untatnék, a lényeg, hogy néhány hete elkészült a harmadik verzió, amely nem csak az én tapasztalataim szerint működik remekül. Sajnos idén Tibor invertere is elkezdett lekapcsolgatni, így nemrég ő is tesztelni kezdte a Voltie töltő „napelemvédő” funkcióját, és első tapasztalatai egyértelműen pozitívak.

A narancssárga grafikonon egyértelműen láthatók augusztus 11-én délelőtt a termelés megszakadásai. Az autó délutáni töltőhöz csatlakoztatása után megszűntek a kiesések, és másnap is hibátlan a termelési görbe. 12-én a napelemek 7 kWh-val többet termeltek, mint az előző napon, amikor kora délutánig nem volt töltőn az autó.

Olyan töltők már korábban is elérhetők voltak a piacon, melyek a napelemes inverterrel kommunikálva arra törekedtek, hogy a házunk által fel nem használt napelemes termeléssel töltsük az autót, nekünk viszont ennél több elvárásunk van: a lehető legkisebb teljesítménnyel szeretnénk tölteni, hogy minél hosszabb ideig maradjon elegendő hely az akkuban, de közben a feszültséget a kritikus szint alatt tartsuk.

A Voltie töltőkhöz egy rendkívül sokoldalú mobiltelefonos applikációt kapunk, így a napelemes termelést védő funkciót is az alkalmazásban paraméterezhetjük. Megadhatunk három feszültségszintet, a legmagasabb értéknél elindul a töltés először 6 amper áramerősséggel. Ha ennek ellenére a határérték felett marad a feszültség, akkor a töltő egy amperenként növeli a töltőáramot akár az általunk megadott áramerősség-tartomány felső szintjéig.

Amikor a feszültség a középső érték alá csökken, akkor a Voltie töltő 1 amperrel csökkenti a töltőáramot. A töltés leállításához megadhatunk egy harmadik (logikusan legalacsonyabb) feszültség értéket. Mivel a feszültség – nálunk legalábbis – gyorsan és nagy tartományban ingadozik, szükséges volt a harmadik érték bevezetése, mivel két értéknél túlságosan gyakran állna meg, majd percekkel később indulna újra a töltés, ezt pedig az autó fedélzeti töltőjének hosszabb élettartama érdekében kerülni szerettük volna.

A töltés délelőtt 11-kor indult, ebédidőben a villanytűzhely használata miatt 20 percre leállt, végül délután három után sötét felhők érkeztek. (Adatok forrása: Teslafi)

A túl gyors töltőáram változtatás megelőzése érdekében késleltetési idő is került a szoftverbe, külön az amper növeléséhez és a csökkentéshez is. Erre azért volt szükség, mert az autók töltése sem ezredmásodpercek alatt indul el, így a hálózati feszültség ingadozása is némi késéssel követi a fogyasztás növekedését.

A fenti töltésről a Voltie töltő által mért adatok. Az 5 perces naplózás miatt tűnik kisebbnek a feszültség ingadozása (Adatok forrása: Voltie)

A felső határérték logikusan 253 V kellene legyen, de az inverterek magas feszültségre való érzékenysége és a feszültségmérése sem teljesen azonos. Amennyiben az inverter és a töltő távol van egymástól, néhány volt eltérés lehet a feszültségben, így előfordulhat, hogy valakinek akár már 250 voltra érdemes beállítani a töltés indítását ahhoz, hogy az invertere biztosan ne álljon le.

Középső határként nekem a 245 voltos érték vált be, de ezt időnként le szoktam csökkenteni 238-240 voltra: amikor gyorsabban szeretnék tölteni egy várható indulás miatt. A tökéletes kikapcsolási feszültséget még keresem, az aktuális beállításom 235 V. Ezzel már nagyon ritkán történik meg, hogy napon belül többször leáll és újraindul a töltés, kizárólag nagyon változékony időjárás vagy a szomszédok hektikus fogyasztása esetén.

Az áramerősség-növelés késleltetési idejével egyelőre szintén kis gondban vagyok még: ha túl alacsony az érték, megeshet, hogy mire „felpörögne” a töltőáram, már leáll az inverter, túl alacsony késleltetési értéknél pedig felszalad 20-24 amperre a töltőáram, majd az egyensúly a lefelé ágban áll be.

Az áramerősség csökkentés késleltetési idejeként az én autóm és hálózatom esetében 30 másodperc vált be: ha fel is pörög a töltőáram a Tesla Model X esetében maximális 24 amperre, negyed órán belül biztosan elérjük a szükséges értéket.

A gyakorlatban nálunk szikrázó napsütésben egy fázisú töltésnél a töltőáram 10-19 amper tartományban mozgolódik, de az esetek többségében 11-14 amper elegendő ahhoz, hogy a feszültség maximuma szépen a 249-252 volt tartományban maradjon és az inverter se álljon le. Borongósabb időjárás mellett, illetve a naplementét megelőző órákban a Voltie töltő általában 6-8 amper között tartja a töltőáramot.

A funkció természetesen egy gombnyomással kikapcsolható a Voltie mobiltelefonos applikációjában, így ha hosszabb utazás előtt gyorsabb töltésre van szükségünk, esetleg éjjel szeretnénk tölteni, az sem probléma.

Az én esetemben egy fázisú napelemes rendszert kell védeni, de a szoftver természetesen a háromfázisú rendszert is kezeli. Ilyenkor a három fázis eltérő feszültségértékeinek maximuma alapján szabályoz, hiszen a cél, hogy egyik fázison se lépjük túl soha a 253 voltos határértéket. Eleinte három fázissal teszteltem az eszközt. A napelem védelem úgy is tökéletesen működött, számomra hátrány volt, hogy túlságosan gyorsan tele lett az akku, így egy fázisra bekötve használom a töltőt.

A Voltie töltőről és a szolgáltatásairól bővebb információ ide kattintva érhető el.

Szűcs Gábor

2017 óta aktív villanyautós, a Villanyautósok Közösségének oszlopos tagja, a miskolci találkozók szervezője. Környezettudatos családapaként nem csak az autó üzemanyagát, de a háztartás fogyasztását is igyekszik otthon, a háztetőn (áram) és a kertben (zöldség, gyümölcs) megtermelni. Mert nem mindegy, hogy mit eszünk meg és milyen levegőt szívunk be.