0

Onderzoek naar mogelijkheden STK inverter

Idee_stroom_terug_kastjeIn mijn vorige Blog-post (Idee voor Stroom Terug Kastje: STK inverter) schreef ik (Toine Fennis) dat ik in contact was gekomen met de vermogens-elektronica ontwikkelaar / ingenieur Rien Mertens uit Rosmalen.

Ik heb hem mijn ideeën en vragen over het idee van een stk inverter voorgelegd en we hebben hierover meerdere mails uitgewisseld. Ik ben hem zeer dankbaar voor zijn uitgebreide antwoorden. Hieronder het grootste deel van de mailwisseling tot nu toe; ik heb de onderwerpen met vragen en antwoorden bij elkaar gezet, en tussenkopjes toegevoegd voor betere leesbaarheid:
Over eerste idee STK inverter
> Indien mogelijk zou ik graag nader contact hebben over de mogelijkheid om een dergelijke STK inverter zoals ik die voorstel te maken en/of te produceren.

Het stk zoals u dat beschrijft, zijn er een aantal verschillende of eentje met veel accesoires.
Ik zou zelf kiezen voor het laatste, dus een bestaande of nieuw te ontwerpen kleine inverter, waarbij je een aantal opties aanbied.

Omdat een kleine inverter relatief duurder is dan een grotere, zal het idee economisch niet direct interessant zijn, maar ik ben met je eens dat het wel stimulerend kan zijn.

Ik wil best een keer samen met u een idee concreet maken door het maken van keuzes, en zo’n idee kan dan eventueel tot een product leiden.

Ik kan me voorstellen dat je uitgaat van een bestaande inverter omdat je dan de kostbare keuring voor inverters niet meer hoeft te doorlopen.
Maar voor grootschalige verkoop van een nieuw product is die keuring een logisch deel van de ontwikkel-kosten, en kan het product mogelijk uiteindelijk aantrekkelijker worden.

Windmolen + inverter
> Ook zou ik graag meer informatie willen over de kleine windmolen-toepassing.

Daarvoor kunt u terecht bij http://SWEA.nl

Daar staan veel producten beschreven, ook de inverter met beveiliging die gebruikt is voor de home-trainer spinfiets uit het filmpje op LLink. Kijk daarvoor naar Grid tie inverters, ‘starterkit’, dat is de inverter samen met de beveiliging.

 
Over minimum-stroom op bestaande inverter
> van de bestaande inverters begrijp ik is het minimum voltage 25 V en dus minder geschikt voor kleine stroompjes

Het is technisch geen probleem om een eenvoudige schakeling toe te voegen die maakt dat vanaf een paar tiende volt tot 52V op de inverter gebruikt kan worden.

Dat is dan een voorbeeld van een optie die je los kunt aanbieden.

> Is dat dan van 1 bron of gelijktijdig meerdere bronnen (m.a.w. kan ik iedere stroombron apart aansluiten of moet ik eerst zelf combineren en dan aansluiten op 1 punt?
> Mijn voorkeur zou zijn meerdere aansluitingen met eigen meetkanaal.

Praktisch is om iedere bron zijn eigen omzetter te geven, maar ik vermoed dat je geen idee hebt en nog moet ondervinden of uitzoeken wat je kunt verwachten.

Probeer dat eerst maar eens te bedenken, daar heb je wat geduld, wat eenvoudige natuurwetten en een rekenmachine voor nodig.

 
> Hoeveel onafhankelijke ingangen kan de 250 W inverter nu hebben?

Deze eenvoudige inverter heeft 1 ingang. Het vermogen is zo klein dat het normaal ook nauwelijks voorkomt dat je daar nog tewe bronnen op zou willen aansluiten.

> Ik begreep dat er nu max. 4 in serie kunnen worden geplaatst of samen met een aparte PV-module (naast de windmodule) bij de starterkit; heeft deze nu 2 ingangen (en kunnen deze nu afzonderlijk gemeten worden?)

Nee, er is veel ervaring met 4 inverters parallel en er is ervaring met twee inverters met een AP-box zoals in de starterkit al meegeleverd wordt in serie.

Maar er kunnen in principe ook andere combinaties gemaakt worden. dat heeft niets met het aantal ingangen te maken, maar helpt om meer vermogen te kunnen omzetten.

Extra features van de STK inverter
Opschalen en opladen Accu
> Een kleine inverter met opschaalmogelijkheid (en met name ook de mogelijkheid om ook een accu op te laden)
Deze gedachte kronkel kan ik niet volgen. wanneer je energie terug levert aan het net, dat is de functie an een INVERTER, dan heb je dus de beschikking over een lichtnet. Een accu laden is dan in het algemeen geen probleem, en of je de energie nu vanaf bron a b of c aanbied, en naar het net levert, of vanaf die bron a, b of c direct aan een acculader toevoert, is vooral een kwestie van goed op een rij zetten wat je wilt en wat je voorkeur heeft.
> Zoals ik aangaf: het acculaden zelf is niet de primaire reden van deze functiewens, het op lokatie kunnen meten en testen van stroombronnen los van het net (ook op plekken waar op dat moment geen netstroom beschikbaar is) lijkt mij nuttig

Daar heb je geen accu voor nodig; energie meten kan met een geschikt meetinstrument of met wat ervaring en inzicht is een schatting van wat zinnig en haalbaar is snel gedaan.

> en het laden van een accu kan (op lokatie) functioneel zijn (evenals in noodsituaties).
Tja, groot, klein, wat voor ‘nood’?
Laden en Noodstroom
> is een (extra) functionaliteit die daarmee ook voor hobbyisten en noodvoorzieningen gebruikt kan worden. Als zo’n inverter onderdeel wordt van een (middelgroot) noodpakket pak je ook een nieuwe markt.
Een INVERTER is juist GEEN nood-voorziening, omdat die ontworpen is en daar alleen voor bedoeld, om energie aan een werkend net af te geven.

Een nood-voorziening is in Nederland op dit moment helemaal niet nodig, maar er zijn veel mensen die het een aardig idee vinden om te spelen met net onafhankelijke elektriciteit-opwekking.

Dat is een geheel andere benadering dan terug leveren. Dat kan, maar het is NIET de zelfde elektronica, omdat het om veilligheids redenen zo niet MAG werken. OF het in terugleveren wanneer het net er is, OF het is een apparaat wat zelfstandig een losstaande groep “een eiland” kan en mag voeden.
Beide in een apparaat verenigen is niet toegestaan, zonder relatief lastige en beveiligde omschakeling tussen die twee functies.
Dat is voor kleine en goedkope toepassing niet haalbaar, vanwege de kosten.

 
> Zou het dan dan in theorie mogelijk zijn twee aparte basis-apparaten te maken (inverter en noodstroom / acculader) die gebruik kunnen maken van dezelfde Add-on modules (low voltage input, multi-channel measured input (min. 4 kanalen), bestaande extra PV input) zodat je die modules maar 1 keer hoeft aan te schaffen?
Ja.
Wind en Zonne-energie combineren

> Juist die extra features maken het een mooi product. Ik begreep dat een combinatie met windenergie en zonne-energie ook mogelijk is met een extra inverter module die vervolgens wel met elkaar kunnen worden verbonden.

Wind- en zonne-energie kunnen samen op 1 inverter aangeboden worden, maar dan wordt van 1 van beide niet het optimale vermogen gebruikt, tenzij de inverter twee onafhankelijke ingangen heeft, dan kan dat weer wel.

High Sensitive Module voor low voltage
> Een modulaire uitbreiding van een basismodel inverter met een “high-sensitive module” voor kleine voltages of stroom,
Dat kan met een te bouwen voorschakel module bij de 250W inverter van 150 Euro.
 
> Hoeveel zou dat ongeveer extra gaan kosten?
Dat ligt aan de exacte specificaties, maar zo’n te ontwerpen module kan bij een geschikte productie-grootte liggen tussen een paar tientjes tot 150 euro of zo.
USB & Bluetooth link
> een “meet & display-module met USB of Bluetooth link”
Dat is leuk, maar kost elektriciteit, en kan in verhouding tot de kleine vermogens die je wilt gebruiken erg veel uitmaken.
> Dit is vooral voor research en monitoring zoals eerder aangegeven. USB zou ook via externe bron kunnen maar ik verwacht dat Bluetooth of evt. wifi meer gewenst is zodat je evt. ook via smartphones e.d. kunt monitoren.

Dat is erg in de mode blijkbaar. Echt iets voor de hobbie-programmeur en/of de open source community.
Ik ben vooral hardware man, en heb diverse contacten met programmeurs.
Als hardware man zie ik vooral dat er meer aandacht gaat naar de presentatie en minder naar het DOEL van een apparaat. Een meetinstrument waarmee je vermogen kunt meten is te koop voor lichtnet-gebruikers voor minder dan 25 euro. Een universeelmeter ook, en daarmee kun je met verstand van zaken al heel veel doen.
Een vermogensmeter geschikt voor eenvoudige vergelijkende metingen aan laag-spanning, beperkt vermogen bijvoorbeeld tot maximaal 60V en maximaal 50W kan gemaakt worden voor een redelijke prijs.
Wanneer je daar dan ook nog allerlei computer communicatie bij wilt hebben, kost dat direct een veelvoud aan (programmeer-)tijd. de hardware bouw ik in twee dagen, de software afspraken maken kost al gauw een week en het kiezen van een platform en dan werkelijk beginnen met programmeren moet dan nog beginnen.
Een ervaren programmeur maakt waarschijnlijk ook wel wat in een paar dagen, maar dat werkt dan weer niet samen met de hardware.
Maar wanneer je eenmaal goed weet wat je zou willen hebben, kun je een offerte aanvragen.

Oplader batterijen en accu
> en een “oplader module voor batterijen en accu” zouden de prijs van de basismodule misschien wat lager kunnen houden en commerciële mogelijkheden openen?
Een oplader module is al in vele vormen te koop, voor kleine afnemers zoals GSM en MP3 spelers.
 
> Als je ook een 12 V (auto-aansteker) en een USB (oplaad) aansluiting toevoegt aan een net-inverter maak je volgens mij een hoop mensen blij omdat het een (of meerdere) USB-adapters scheelt.

Het begrip “inverter” is kennelijk nog niet duidelijk. Een inverter maakt van gelijkspanning een wisselstroom die je aan het net levert, of aan een net gebruiker.
(letwel: OF, niet beide zonder bijzondere maatregelen in 1 apparaat.)
Een inverter heeft dus geen DC uitgang, alleen een AC uitgang. Hij heeft zelf DC nodig.

> Als dat bij de net-inverter niet mag (wat ik me kan voorstellen) zou dit bij de Accu-laad module misschien wel kunnen (al is de geleverde stroom dan ook variabel).

DC/DC omvormers bestaan ook, en er bestaan ook DC/DC omvormers die als doel accu’s laden hebben.
Beide hebben praktisch niets gemeen met inverters, behalve een kastje, en ze gebruiken beide meestal een printplaat en elektronica.

API of IDL
> Als er een soort API (Application Programming Interface) of IDL (Interface Definition Language) beschikbaar is voor de basismodule kunnen hobbyisten zelf hardware (en bij gebruik voor specifieke toepassingen ook software) modules gaan ontwikkelen.
De “API” van de 250W inverter is eenvoudig: een hoger spanning betekent meer vermogen, de curve kan wel meer en minder stijl gemaakt worden, instelbaar om te werken tussen 25 en 52V.

Indien gewenst, bij gereduceerd maximum vermogen zelfs tussen 25 en 28V, tot tussen 45 en 52V met beter rendement en tot het maximum vermogen.

De inverter kan tussen 25 en 30V met een behoorlijk rendement 10W aan het net afgeven.

> Ik zat hierbij vooral te denken aan manieren om de verschillende stroomkanalen te schakelen en te monitoren, op afstand uit te kunnen schakelen, log en melding te geven bij storingen. Voor een multikanaal meetmodule is een API onmisbaar.

Een meetmodule is niet nodig voor het gebruik van een inverter, maar je kunt natuurlijk altijd meten en aan en uit zetten naar behoefte, of de curve aanpassen, of de ingangsspanning regelen om daarmee het inverter vermogen te regelen.

> De vraag is dus wat wordt er gemeten en welke variabelen kunnen (nu al) worden uitgelezen en gebruikt. (zonder dat er opnieuw geprogrammeerd moet worden, eventueel met een toe te voegen module). Voor deze extra features moet dan een kosten/baten afweging worden gemaakt.

Uit mijn hoofd dacht ik:
De in en uigangs-spanning;
De net frequentie;
De ingangstroom;
Totaal geproduceerd kwh (bij benadering, niet nauwkeurig)
aantal van de verschillende voorgekomen fouten, zoals netspanning afwezig, te laag te hoog frequentieafwijking, te warm, stroom te groot.

Opslag en gebruik geheugen van inverter
> Als de inverter de stroom-gegevens in een geheugenchip opslaat kan deze input ook voor andere toepassingen worden gebruikt; bijvoorbeeld om een melding te geven bij een piek of onverwacht effect

De inverter slaat wel wat gegevens op, maar dat ga je niet aanpassen of gebruiken omdat je de inverter dan opnieuw zou moeten keuren. Ieder wijziging betekent dat je daar rekening mee moet houden. Bovendien is een software wijziging in veel gevallen zeker zo kostbaar en tijdrovend als een hardware aanpassing, al wil men graag anders doen geloven..
 
Keuringsproces inverter
> Moet voor een proefmodel of testmodel inverter ook een keuringsproces worden doorlopen?
Een experiment moet wel veilig zijn; maar er zijn mogelijkheden om voor een experiment de keuring nog niet geheel te hebben doorlopen en toch al metingen te doen. Anders zou nooit een nieuw product ontwikkeld kunnen worden. Maar dat is dan niet zonder meer ook te gebruiken door een willekeurige leek.
 
Over Rien Mertens
Ik ben ZZPer en ontwerp vermogens-elektronica.
> Bouwt u dit dan ook zelf of besteed u het bouwen (deels) uit?
Samples op prototypes kan ik zelf in elkaar zetten, series bouwen besteed ik uit. Een idee door anderen zelf in elkaar laten zetten kan ook, waarbij ik dan begeleiding kan geven.

Wanneer men daar iets voor over heeft, kunnen we het daar vast over eens worden.

Educatieve waarde
> Ik stelde me voor dat dit (in tegenstelling tot wat ik tot nu toe heb gezien voor vaste installaties) een portable apparaat zou zijn waarmee je op lokatie (buiten, tuin, garage, schuurtje, open veld, klaslokaal) eerst energie / vermogen / opbrengst kunt testen en meten met diverse kleine en grotere energiebronnen (en in dat geval eerst doorsturen naar een normale 12V accu om praktische en veiligheidsredenen), en vervolgens (als het naar behoren blijkt te werken) aan te (kunnen) sluiten op het net via een vast stopcontact (die dan dus wel in de buurt moet zijn).
> Als dit niet mag of kan dan zou ik die test en meetmodule (inclusief Bluetooth / Wifi of USB) naar Accu graag als apart (of losgekoppeld) apparaat willen hebben.
> Dat zou namelijk voor mij stap 1 zijn: wat / welke constructie levert hoeveel energie op. Of meest optimale instelling zoeken voor een fixed / vaste constructie.
> Ik realiseer me dat zo’n meter (of uitleeszender) ook stroom vraagt, maar dit is voor mij wel een belangrijke stap in het leerproces en bewustworden van energie opwek-mogelijkheden, daarbij: meten is weten. Lijkt mij voor educatieve toepassingen (scholen e.d.) ook belangrijk.

Je haalt er van alles bij. Educatief is wat anders als illustratief of stimulerend.
Het is pas echt educatief wanneer je kinderen of oudere studenten stimuleert zelf onderzoek te doen.
Daarbij helpt het om met ze mee te denken.
Dat werkt beter wanneer je in direct contact bent en minder via e-mail.

Prijsstelling eindproduct
> Ik denk zelf dat zo’n STK-inverter met alle voorgestelde modules ca. € 250-300 zou mogen kosten. En een aparte stroom-research module met multi-channel measurement en accu-lader ca. €120 (afhankelijk van de gemaks-features zoals USB die erop zitten). Is dit realistisch? De terugverdientijd bij gemiddeld gebruik zou max. 10 jaar mogen zijn.

Het lijkt me niet onrealistisch, maar de uitvoering en de specificaties hebben natuurlijk veel invloed.
terugverdienen doe je het niet denk ik, omdat het zover ik je tot nu toe begrepen heb, vooral om kleine vermogens-bronnen zou gaan.

Investeerders & productontwikkeling
> Als ik geïnteresseerden moet zoeken om dit te laten ontwikkelen, waar moet ik dan aan denken (financieel, constructie, licentie; is bijvoorbeeld open source een mogelijkheid?

Ja, het zou vooral een kwestie zijn van mensen stimuleren om samen te werken en op die manier meer voor elkaar te krijgen dan ze alleen waar kunnen of willen maken.
dat is in onze drukke maatschappij niet zo eenvoudig, ondanks de vele moderne manieren om met elkaar in contact te komen. Of misschien wel juist door die middelen, die erg veel tijd kosten.
Dit e-mailtje beantwoorden kost immers ook tijd…

> Ik denk aan een techniek-(kennis-deel constructie zoals http://opensourceecology.org/ zou dat kunnen of zitten er patenten / licenties op?

Ach, ik zou die typisch amerikaanse site eens nader moeten bekijken, maar ideeen uitwisselen kan nooit kwaad.

Open source maak je vanaf de start, niet achteraf van bestaande producten. Voor veel zaken is dat ook niet handig, omdat je juist rekening witl houden met nieuwe wensen.
Wanneer ik nu opnieuw een inverter zou ontwerpen zou er een andere, waarschijnlijk weer betere uitkomen.

 
 

Toine Fennis

Mijn missie: To Connect, Heal & Inspire. Ik verbind systemen, mensen en informatie.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *