Výzkumníci z Egypta využili WiFi moduly NodeMCU a jednodeskové Raspberry Pi k monitorování a ovládání fotovoltaických modulů. Jejich testy ukázaly „dobrou míru shody“ mezi systémem a hodnotami multimetru. Skupina vědců z egyptské univerzity Tanta vyvinula nový levný bezdrátový systém pro monitorování a ovládání fotovoltaických systémů.
Kombinuje na zakázku vyrobenou desku plošných spojů (PCB) připevněnou k FV modulu a jednodeskový počítač Raspberry Pi, který komunikuje bezdrátově přes WiFi.
„V naší práci je představen levný bezdrátový monitorovací systém založený na internetu věcí (IoT) pro analýzu výkonu fotovoltaických modulů,“ řekl odpovídající autor Mohamed Abu Radia. „I když jsme neprovedli komplexní ekonomickou analýzu, hrubý odhad nákladů systému na základě cen komponent naznačuje, že se mohou pohybovat od 2 250 Kč do 3 400 Kč.“
Podle výzkumné skupiny PCB systému obsahuje tři moduly NodeMCU WiFi, které umožňují komunikaci s Raspberry Pi. Jeden z těchto modulů má na starosti sběr měření, druhý pro řízení servomotoru a třetí pro řízení On/Off. Posledně jmenované ovládání lze použít pro různé aplikace, jako je akumulátorové úložiště, čisticí systémy a chladicí čerpadla.
Analýza dat
Deska navíc obsahuje napěťová a proudová čidla, čidla svítivosti, čidla okolní teploty a vlhkosti a teplotní čidla. Obsahuje také reléové spínače pro funkce On/Off a servomotor. A napájí se pomocí běžného napájecího adaptéru 5 V/2A.
Všechny WiFi moduly desky se naprogramovaly tak, aby jim umožňovaly odesílat informace a přijímat příkazy prostřednictvím protokolu MQTT chráněného heslem. Pro ovládání systému mimo dosah WiFi sítě vědci také vytvořili bezpečný VPN tunel.
Na přijímací straně výzkumná skupina používala počítač Raspberry Pi schopný pracovat s protokolem MQTT. „Přijetí protokolu MQTT přes Wi-Fi pro přenos dat do centrální procesorové jednotky (Raspberry Pi) nabídlo významné výhody z hlediska rušení dat, přenosové rychlosti a spotřeby energie,“ zdůraznili akademici.
Aby se mohly analyzovat data a ovládat funkce FV, skupina nainstalovala na Raspberry Pi několik open-source software. Ke zpracování dat se použil vizuální programovací nástroj Node-RED, který uživatelům umožňuje vytvářet a nasazovat pracovní postupy. Tato data se poté třídila a analyzovala pomocí programu InfluxDB. Nakonec se pomocí Grafany vytvořila vizualizace dat, uživatelské rozhraní, upozornění a ovládací prvky pomocí některých pluginů. Skupina také integrovala další data o počasí od poskytovatele OpenWeatherMap do uživatelského rozhraní.
Nový a levný bezdrátový systém pro monitorování a ovládání FV systémů
Vědci svůj levný bezdrátový systém testovali v laboratorním prostředí s 50 W polykrystalickým FV modulem s chladicím systémem. Pro posouzení spolehlivosti systému se jeho hodnoty porovnávaly s hodnotami multimetrů. ,,Výsledky tohoto srovnání ukázaly dobrý stupeň shody mezi měřeními získanými z navrhovaného systému a měřeními poskytovanými multimetry,“ uvedli.
Zkoumali také dobu latence systému. Průměrná doba latence – zpoždění mezi záznamem dat a příjmem dat – se zjistila na 0,323 sekundy. „Náš systém demonstruje relativně rychlý přenos dat, což umožňuje v reálném čase nahlédnout do výkonu fotovoltaických modulů,“ dodali výzkumníci.
„Implementace výstrah a prahových hodnot v Grafaně usnadňuje proaktivní monitorování, umožňuje výzkumníkům rychle reagovat na odchylky od předem definovaných limitů a zajišťuje, že systém funguje optimálně,“ uzavřeli akademici.
Systém prezentovali ve studii „Bezdrátový sběr dat a řídicí systém založený na internetu věcí pro analýzu výkonu fotovoltaických modulů“, která byla nedávno publikována v e-Prime – Pokroky v elektrotechnice, elektronice a energetice.
Zdroj: pv-magazine, Vapol