Умен "помощник" за термостат с линейна регулировка на мощността, "Wi-Fi контролер на напрежение"

Проект с отворен код: Създаване на умен "помощник" за термостат с линейна регулировка на мощността, "Wi-Fi контролер на напрежение"

Резюме: Създаване на устройство, което може да управлява линейна изходна мощност, регулирайки изходната мощност в реално време въз основа на моментната мощност към мрежата от фотоволтаичната система, с цел да се минимизира количеството енергия, което фотоволтаичната система подава към мрежата.

Въведение

IAMMETER се стреми да помага на клиентите да оптимизират ефективността на своите фотоволтаични системи. С нарастващата разлика между цените за изкупуване на електроенергия и цените за потребление се появява желание да се минимизира потреблението на електроенергия от мрежата и да се максимизира степента на самоизползване на фотоволтаичните системи.

Обикновено има два подхода за повишаване на степента на самоизползване:

Въвеждане на система за съхранение на енергия с батерия. (IAMMETER предлага функция, която помага на клиентите да преценят дали въвеждането на система за съхранение с батерия е икономически изгодно Доклад: Прогнозиране на ползите от съхранение с батерия въз основа на реалното потребление)
Рационално управление на товара, в идеалния случай с регулиране в реално време въз основа на мощността към мрежата.

Тази статия разглежда основно втория подход – създаване на устройство, способно да управлява изходната мощност линейно, със следните характеристики:

Осигурява Wi-Fi функционалност (с помощта на ESP32) за управление на изходната мощност чрез Wi-Fi.
Управлява максималната изходна мощност линейно чрез режим на регулиране на напрежението (тъй като управлява напрежението, се препоръчва за чисто резистивни товари, като нагревателния елемент на бойлер).
Поддържа максимален еднофазен резистивен товар от 3.5kW, който може да се използва последователно с термостат.
Поддържа ръчен режим, позволяващ ръчно задаване на максималната изходна мощност. Поддържа автоматичен режим, който регулира настройката на максималната изходна мощност в реално време въз основа на данни от други измервателни уреди или от мощността на системата към мрежата.

Схема на системата

Диаграма, показваща разположението и връзките на системата за управление на мощността

Модул за регулиране на напрежението (поддържа резистивен товар до 3.5kW)

Използвахме стандартен модул за регулиране на напрежението, който може да поддържа резистивен товар до 3.5kW в еднофазна 220V система.

Този модул също предоставя стандартен вход за аналогов сигнал (4-20mA, 1-5V) и цифров интерфейс за управление RS485.

Вградихме Wi-Fi модула (ESP32) вътре в модула за регулиране на напрежението.

Изображения, показващи вътрешния и външния изглед на регулатора на напрежение с Wi-Fi модул

След добавянето на Wi-Fi модула целият модул за регулиране на напрежението изглежда така (Wi-Fi модулът вече е монтиран в пластмасова кутия).

Експеримент

За да направим решението по-отворено, първоначално го тествахме с фърмуера ESP Home.

След проста конфигурация можете директно да управлявате максималната изходна мощност в Home Assistant, със стъпка на регулиране на мощността от 10W.

По-късно ще публикуваме съответните конфигурационни файлове за ESP Home в Github.

линейно управление на изходната мощност

Интеграция с продуктите на IAMMETER

Една от основните цели при създаването на този "Wi-Fi контролер на напрежение" е да предостави товар, който може линейно да управлява изходната мощност за системата IAMMETER.

По-късно този "Wi-Fi контролер на напрежение" може да бъде интегриран с всички умни измервателни уреди на IAMMETER (WEM3080, WEM3080T,WEM3046T,WEM3050T) чрез единния API интерфейс на IAMMETER, като чете данни за моментната мощност към мрежата в реално време (1s/s) чрез modbus/tcp интерфейс и регулира в реално време максималната изходна мощност, подавана към нагревателя, за да се максимизира използването на енергията, която фотоволтаичната система подава към мрежата.

Разбира се, този "Wi-Fi контролер на напрежение" не е ограничен до използване само с продуктите на IAMMETER; на теория той може да се използва заедно с всеки хардуер, който може да бъде интегриран в Home Assistant.

Заявка за тестови мостри

Ако имате управляемо устройство у дома, например бойлер с резистивен нагревател, и се интересувате от това устройство, можете да се свържете с нас, за да кандидатствате за тестване на мостра.

Ще начислим такса от 100 USD, която включва разходите за доставка и за продукта.