Um termostato inteligente “Auxiliar” com ajuste linear de potência, “Controlador de Tensão Wi-Fi”

Projeto Open Source: Criando um "Auxiliar" de Termostato Inteligente com Ajuste Linear de Potência, "Controlador de Tensão Wi-Fi"

Resumo: Crie um dispositivo que pode controlar a potência de saída linearmente, ajustando a potência de saída em tempo real com base na potência da rede elétrica ao vivo do sistema fotovoltaico, visando minimizar a quantidade de energia que o sistema fotovoltaico exporta para a rede.

Introdução

A IAMMETER tem se comprometido a ajudar os clientes a otimizar a eficiência de seus sistemas fotovoltaicos. Com o aumento da diferença entre os preços da eletricidade injetada na rede e os custos da eletricidade, há um desejo de minimizar o consumo de eletricidade da rede e maximizar a taxa de autoconsumo dos sistemas fotovoltaicos.

Geralmente, existem duas abordagens para aumentar a taxa de autoconsumo:

Introduzir um sistema de armazenamento por bateria. (A IAMMETER oferece um recurso que ajuda os clientes a avaliar se é economicamente viável introduzir um sistema de armazenamento por bateria Relatório: Prevendo os Benefícios do Armazenamento por Bateria com Base no Uso Real)
Controlar racionalmente a carga, idealmente ajustando em tempo real com base na potência da rede.

Este artigo aborda principalmente a segunda abordagem, criando um dispositivo capaz de controlar a potência de saída linearmente, equipado com os seguintes recursos:

Oferece funcionalidade Wi-Fi (usando ESP32) para controlar a potência de saída via Wi-Fi.
Controla a potência máxima de saída linearmente através do modo de regulação de tensão (como controla a tensão, é recomendado para cargas puramente resistivas, como o elemento de aquecimento de uma caldeira).
Suporta uma carga resistiva monofásica máxima de 3,5kW, que pode ser usada em série com um termostato.
Suporta modo manual, permitindo a configuração manual da potência máxima de saída. Suporta modo automático, que ajusta a configuração da potência máxima de saída em tempo real com base em outros medidores ou dados de potência da rede do sistema.

Diagrama do Sistema

Diagrama exibindo o layout e as conexões do sistema de controle do valor de potência

Módulo de Regulação de Tensão (Suporta até 3,5kW de carga resistiva)

Adotamos um módulo de regulação de tensão padrão que pode suportar até 3,5kW de carga resistiva em um sistema monofásico de 220V.

Este módulo também fornece entrada de sinal analógico padrão (4-20mA, 1-5V) e uma interface de controle digital RS485.

Integramos o módulo Wi-Fi (ESP32) dentro do módulo regulador de tensão.

Imagens mostrando as vistas interna e externa do regulador de tensão com módulo Wi-Fi

Após adicionar o módulo Wi-Fi, todo o módulo de regulação de tensão fica conforme mostrado abaixo (o módulo Wi-Fi já foi instalado dentro de um invólucro plástico).

Experimento

Para tornar a solução mais aberta, inicialmente testamos usando o firmware ESP Home.

Após uma configuração simples, você pode controlar diretamente a potência máxima de saída no Home Assistant, com passos de ajuste de potência de 10W.

Posteriormente, publicaremos os arquivos de configuração relevantes do ESP Home no Github.

controle linear da potência de saída

Integração com os Produtos IAMMETER

Um dos principais propósitos de criar este "Controlador de Tensão Wi-Fi" é fornecer uma carga que possa controlar linearmente a potência de saída para o sistema IAMMETER.

Posteriormente, este "Controlador de Tensão Wi-Fi" pode ser integrado com todos os medidores inteligentes IAMMETER (WEM3080, WEM3080T, WEM3046T, WEM3050T) através da interface unificada da API IAMMETER, lendo dados de potência da rede em tempo real (1s/s) via interface modbus/tcp, e ajustando a potência máxima de saída fornecida ao aquecedor em tempo real para maximizar o uso da energia injetada do sistema fotovoltaico.

Claro, este "Controlador de Tensão Wi-Fi" não se limita ao uso apenas com produtos IAMMETER; teoricamente, pode ser usado em conjunto com qualquer hardware que possa ser integrado ao Home Assistant.

Solicitação de Amostras de Teste

Se você possui um dispositivo controlável em casa, como uma caldeira que usa um aquecedor resistivo, e tem interesse neste dispositivo, entre em contato conosco para solicitar um teste de amostra.

Cobraremos uma taxa de $100 USD, que inclui custos de envio e do produto.