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Poor-Mans Smart-Grid - Blackout Schutz durch UPS und Elektrisches Motorrad

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Eine Weile zurück, die billige Akku-Ladegerät ich für mein Elektro-Motorrad ging auf die fritz. Ich beschloss, kreativ zu werden, um zu sehen, ob es eine Möglichkeit gab, nicht nur ein großes Ladegerät für FREI zu erhalten, sondern auch die Nützlichkeit meines persönlichen Elektrofahrzeugs zu erhöhen.

Ich kam mit dem Konzept des "Poor-Man's Smart Grid"

Lesen Sie weiter, um zu entdecken, wie ich nicht nur eine große neue Aufladeeinheit erhielt, sondern kann meine freistehende Garage oder sogar mein ganzes Haus in einem Blackout, direkt von meinem elektrischen Fahrzeug power.

Aber zuerst, was ist das "Smart-Grid"?

Bitte beachten Sie, dass es sich bei diesem Projekt sowohl um AC- als auch um Gleichstrom handelt, bei potenziell LETHAL-Spannungen.
Personen unqualifiziert und unbequem mit elektrischen Haushaltsgeräten sollten ihre Hände aus der Sicherungskasten, und mieten Sie einen professionellen zu installieren ein Backup-Generator-System für sie.

Elektrischer Code variiert von einem Ort zum anderen. Ich mache keinen Anspruch auf Sitzung Code in Ihrer Nähe.

Die Rückspeisung der Stromversorgung zum Stromnetz während eines Stromausfalls ist illegal und gefährlich. Jedes Backup-System muss "Anti-Inseling" -Technologie nutzen. Die Verbindung zum Netz muss bei laufender Stromversorgung deaktiviert sein.

Schritt 1: Smart-Grid-Konzept

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Die "Smart - Grid" ist ein interessantes Konzept, das Potenzial , das Stromnetz zu stabilisieren hat, entweder aufgrund von Zeiten hoher Nachfrage oder die Variabilität der erneuerbaren Energiequellen, durch den Einsatz von automatisierten Anlagen, Drehvorrichtungen und Ausschalten der Ferne. Ein Element des Smart-Grid, das wir oft hören, ist die Stromversorgung aus den Batterien in einem Elektrofahrzeug, um die Stromversorgung des Netzes zu ergänzen.

Das Smart-Grid erfordert intelligente, bidirektionale Zähler und elektronische Komponenten, die entweder ein elektrisches Fahrzeug aufladen oder es bei Bedarf mit Strom versorgen können.

In der Nacht, ein Elektrofahrzeug Eigentümer lädt ihr Fahrzeug von der Wand Macht. Zu irgendeiner Zeit, wenn das Netz plötzliche Nachfrage (oder einen plötzlichen Abfall der Versorgung) hat, wird stattdessen elektrische Energie aus dem Fahrzeugbatteriesatz gezogen, um diese Nachfrage zu erfüllen. Elektrofahrzeug-Besitzer werden durch spezielle Strompreise für die Teil des Programms kompensiert werden. Für das Smart-Grid ist eine große Infrastruktur erforderlich, ebenso die Standardisierung zwischen Fahrzeugherstellern, Versorgungseinrichtungen und vernetzten Geräten.

Die Art, wie ich sehe, ist das Smart-Grid ein großes KONZEPT, hat aber eine Reihe von Problemen. Zum Beispiel, was passiert, wenn ich nicht so weit fahren kann, wie ich es in meinem Elektroauto brauche, denn mein Nachbar war einfach extra-verschwenderisch mit seinem Energieverbrauch? Wie viel Geld braucht es, um das Smart-Grid einzurichten, wenn wir die Staatshaushalte kontinuierlich schrumpfen und viele Infrastrukturen, die bereits bei Reparaturen und Instandhaltung zurückliegen?

Auf der anderen Seite, was ist mit einem PERSONAL Smart-Grid? Ein kleines Konzept des Smart-Grid könnte mit wenig mehr als Hardware-Shop-Teile und gerettet Materialien konzipiert werden.

Für mein Projekt benötigte ich:

  • Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV)
  • Stromversorgungskabel und Steckverbinder (typische Baumarktkomponenten)
  • Ein Elektrofahrzeug - in diesem Fall mein Elektromotor

Schritt 2: UPS - Mehr als nur ein Lieferservice

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Herzstück dieses Systems ist eine unterbrechungsfreie Stromversorgung oder USV.

Sie können eine USV auf Ihrem Haus oder Arbeitsplatz Computer haben. Es ist in der Regel eine Box, die Sie in die Wand stecken, und dann stecken Sie Ihren Computer in sie. Im Falle eines Stromausfalls wechselt die USV sofort zur Batterieleistung, so dass Sie einige gewisse Zeit, um mit Ihrem Computer weiterzuarbeiten, oder zumindest speichern Sie Ihre Arbeit, und schalten Sie das System. Wenn die Stromversorgung wieder eingeschaltet wird, lädt die USV die 12 V-Batterie darin auf, sodass sie zum nächsten Mal bereit ist.

Also, eine USV ist eigentlich ZWEI Dinge. Es ist sowohl ein DC-AC-Wechselrichter (typischerweise Umwandlung 12VDC auf 120VAC) und es ist ein Ladegerät (in der Regel niedriger Strom 12VDC.)

Also, wenn ich ein neues Ladegerät für mein Motorrad brauchte, könnte ich einfach eine USV verwenden? Und wenn ja, könnte ich es auch als Wechselrichter nutzen? Die Antwort ist in beiden Fällen JA!

Ich rief meinen Kumpel Tom, der zufällig ein Computer-Recycling-Unternehmen laufen. Ich fragte ihn, ob er jemals irgendwelche 48V UPS zu recyceln. Er sagte ja, aber dass die Batterien sind immer tot, das ist, warum die Menschen werfen sie aus. Natürlich hatte ich schon die Batterien - in meinem Elektromotor.

Ich bat Tom, ein Auge für mich zu halten. Sure genug, in ein paar Wochen bekam ich einen Anruf und ging zu seinem Geschäft, um eine Rack-mount 2200-Watt, 48V USV, die in einem Computer-Server-Raum verwendet werden, zu sammeln. Es gab keine Batterien mit, und es hatte mehrere Dellen und fehlende Schrauben, aber die Elektronik funktionierte einwandfrei.

Durch die Stromversorgung der USV an der Wand, könnte ich mein 48V elektrisches Motorrad aufladen, und indem ich es vom Motorrad laufen ließ, könnte ich Wechselstrom erzeugen, um meine freistehende Garage, oder sogar mein Haus, OFF-GRID zu nehmen!

PS:
Beachten Sie, dass nicht alle USV gleich sind. Billige nur schaffen "Square-Wave" Wechselstrom, die nicht gut funktioniert für Batterieladegeräte, Computer und Elektromotoren. Höhere Qualität USVs, und speziell diejenigen verkauft für den Einsatz mit Computern erstellen eine sehr glatte Wechselstrom-Sinuswelle. Tatsächlich schalteten wir diese UPS zu Tom's osiliscope ein und fanden, dass es bessere Wechselstrom-Leistung machte, als er in seinen Wandsteckdosen vom Energieversorger erhielt!

Schritt 3: Kundenspezifisches Kabel - UPS an Wand

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Ich brauche einige spezielle Steckverbinder und Netzkabel, um meine "Poor-Man's Smart-Grid" Arbeit zu machen.

Der erste war nicht besonders. Die USV kam bereits mit einem Standard-120V-Netzkabel zum Anschluss an die Wand.

In der Regel gibt es mehrere Steckdosen auf der Rückseite der USV, an die Sie direkt in Geräte wie Computer und Monitore, die Sie möchten in einem Blackout laufen. Auf der Rückseite dieser USV gibt es mehrere 15 Ampere und 20 Ampere Schaltungen.

Aber ich wollte nicht nur ein oder zwei Geräte anschließen. Ich wollte in meine ganze GARAGE und vielleicht sogar mein Haus stecken, wenn nötig. Dazu müsste ich meine eigene "Load-Side-Verbindung" machen.

Wechselstrom (Wechselstrom) ändert die Richtung, die er viele Male pro Sekunde fließt. In den Vereinigten Staaten ist es 60 Hertz. Das bedeutet, dass AC geht alle Richtungen! Wenn Sie darüber nachdenken, bedeutet das nicht, dass eine Steckdose genauso einfach ein elektrischer "Einlass" sein könnte? Sicher kann! Alles was benötigt wird, ist ein spezielles Kabel, um die USV wieder an eine Steckdose anzuschließen.

Ich fügte einen zusätzlichen, dedizierten, 20-Ampere-Schaltung zu meinem Leistungsschalterkasten hinzu. Das einzige, was auf dieser Strecke ist eine einzige Twist-Lock-Steckdose, wird nun als "Einlass" verwendet. Ich wählte diese besondere Art der Steckdose, weil ist häufig genug, um von einem typischen Haus-Verbesserung-Shop gekauft werden, aber ich habe keine anderen Outlets wie das irgendwo anders auf dem Grundstück. Es ist eine einzigartige und dedizierte Verbindung.

Ich kaufte 6 'von schweren Stromkabel, ein Twist-Lock-Stecker und einem 20-Ampere-Stecker, die eine gedrehte Klinge im Vergleich zu einem typischen Netzstecker verfügt.

Abziehen der Jacke und einzelnen Leitern der Stromkabel, machte ich eine dedizierte männlich-männlich Netzkabel, dass die 20 Ampere-Anschluss auf der Rückseite der USV an die 30-Ampere Twist-Lock-Steckdose an der Wand anschließen würde.

Bei Nichtgebrauch wird das Kabel von beiden Enden abgezogen, aufgerollt und abgespeichert.

Schritt 4: Kundenspezifisches Kabel - zu elektrischem Fahrzeug

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Die meisten Elektrofahrzeuge sind nur eine große Batterie auf Rädern.
Auch sie sind 90% der Zeit geparkt. Lets sagen, Sie haben eine lange Pendelverkehr, und Fahrt zu und von der Arbeit eine Stunde in jede Richtung. Das ist zwei Stunden Sie verwenden Ihr Fahrzeug, und 22 Stunden pro Tag, dass es nur irgendwo geparkt.

Während mein elektrisches Motorrad geparkt ist, kann es aufladen, ODER ein Batteriesicherung für meine Garage und Haus sein.

Das Motorrad hat vier 12V AGM-Batterien mit 55AH oder 2,64 kWH theoretische Energie bewertet. Dies ist eine relativ kleine Batterie im Vergleich zu den meisten Elektroautos oder Solarbatterie Arrays, aber es ist immer noch viel für meinen Einsatz, vor allem, da ich CFL-und LED-Beleuchtung und effiziente Geräte und Elektronik.

Am UPS Ende, brauchte ich, um die ursprüngliche Computer-Stil Stromanschluss, ging an die vier Batterien an einen Anderson-Anschluss anzupassen. Ich schneide die ursprünglichen Akku-Steckverbinder ab und drücke die Drähte in einen Anderson-Stecker.

Als nächstes baute ich eine "Anderson Extension Cord" mit zwei der gleichen Anschlüsse (um sicherzustellen, dass die Polarität zu halten) und eine Länge von 6 Gauge Stromkabel links von einem anderen Projekt. Ich steckte die kurze USV an Anderson Pigtail in die USV und dann das Verlängerungskabel in das. Bei Nichtgebrauch wird das Verlängerungskabel aufgewickelt und hängt an der Rückseite des Gerätegestells.

Um das Motorrad an die USV anzuschließen, fügte ich einen Anderson-Stecker an die Enden der Batterien im Motorrad. Der Stecker ist zugänglich, indem er aus dem Gasbehälter durch den Gaseinfüllstutzen herausgezogen wird.

Wenn der Zyklus in der Nähe der USV geparkt ist, stecke ich das Verlängerungskabel von der USV zum Motorrad. Ich stecke dann die UPS an die Stromversorgung, und es beginnt automatisch zu laden.

Schritt 5: Strom manuell schalten

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Um meine Garage oder Haus auf Batteriebetrieb laufen, muss ich manuell Route der Macht.

Hier ist, was ich tue:

  • Netzstecker von der USV abziehen
  • Verbinden Sie das Kabel von der USV mit dem Twist-Lock-Lastseite "Einlass"
  • Den Hauptschalter ausschalten
  • Den Lasttrennschalter "Eingang" UPS DISCONNECT auf ON drehen
  • Schalten Sie die USV auf EIN

An diesem Punkt wird die Garage vom Netz getrennt und läuft vollständig auf Batterieleistung vom Motorrad.

Wenn ich die Macht zum Haus laufen lassen wollte, müsste ich zuerst den Hauptbrecher im Haus ausschalten, dann würde ich durch die gleiche Sequenz gehen, nur dann auf der Garage Hauptbrecher verlassen, so dass es zurück zu dem Haus zu feed.

(Wenn aus irgendeinem Grund die USV durch "versehentliches Verbinden" sowohl aus dem Sicherungskasten als auch aus der Steckdose gesteckt wurde, schaltet der GFI aus, unterbricht den Stromkreis, verhindert Schäden an der USV oder verursacht einen unsicheren Zustand.

Schritt 6: Real-world Anwendung

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Also, was ist eine REAL-WORLD-Anwendung, die die POOR-MAN'S SMART-GRID nützlich machen würde?

Ich gebe Ihnen ein Beispiel.

In diesem Sommer hatten wir eine schreckliche Hitzewelle. Jeder auf unserem Block verwendete ihre zentrale Klimaanlage, die eine sehr schwere elektrische Last ist. Meine Frau hat eine Hitzeempfindlichkeit und kann körperlich krank werden, weil sie zu heiß ist, so kühl zu bleiben in einer Hitzewelle ist, dass viel wichtiger.

Es war noch über 100 Grad F. am Abend, als die Nachbarschaft Transformator blies.

Im Haus drehte ich den Hauptschalter ab, um uns vom Netz zu trennen *. In der Garage, steckte ich die USV-Backup-Kabel und schaltete die USV, schaltete aber nicht den Hauptschalter zurück zum Haus. Auf diese Weise, die Garage einfach gespeist Wechselstrom zurück zum Haus und alle anderen Schaltungen auf dem gleichen 120V "Bein" der Haushalt Macht.

In den Vereinigten Staaten, typische elektrische Stromversorgung hat TWO 120V Drähte kommen in sie. Jeder geht zu jeder anderen Schaltung im Haus. Hochleistungsstromkreise, wie für einen elektrischen Ofen, sind an einem doppelten Unterbrecher, der beide 120V "Beine" kombiniert, um Ihnen 240V zu geben.

Da meine USV ist nur 120V, und auf einem einzigen Stromkreis, es funktioniert nur jede andere Schaltung im Haus. Wissend, dass alle WICHTIGEN Schaltungen auf diesem Bein sind.

Während der Verdunklung waren der Kühlschrank, Küche Licht, Wohnzimmer Deckenventilator, Küche Steckdose, Ofen (für Winter Verdunkelungen) und Wasserpumpe, alle auf Power Backup.

Wir hatten kalte Getränke, fließendes Wasser, Deckenventilator und Kastenlüfterlauf, elektrisches Licht, und das Radio für Nachrichten und Unterhaltung, alle dank dem POOR-MAN'S SMART-GRID!

* Bitte beachten Sie: Wie bei jeder Art von Backup-System müssen Sie die Netzspannung ausgeschaltet werden, während der Blackout mit jeder Art von Generator oder Batterie-Backup, ob mit einem automatischen Trennung oder manuelle System.

Schritt 7: Was kommt als nächstes?

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Das SMART-GRID des POOR-MAN war ein großartiges Experiment, das die Nützlichkeit meiner Elektrofahrzeuge erweitert hat und mein Haus fast ohne zusätzliche Kosten funktionstüchtiger gemacht hat.

Aber was würde es dauern, um dieses Setup noch besser?

Hier ein paar Ideen:

SOLAR HINZUFÜGEN:
Solarenergie ist eine großartige Möglichkeit, Strom aus einer erneuerbaren Energiequelle zu erzeugen, aber die richtige Menge an Sonnenkollektoren passt selten auf ein Elektrofahrzeug! Typischerweise sind Sie besser dran mit ihnen dauerhaft in Ihrem Hof ​​oder Dach Ihres Hauses oder Garage montiert. (Hier eine Ausnahme, die ich als solarbetriebenes Fahrzeug für meine Tochter gebaut habe - Solar Power Wheels.)

Wenn Sie Solarzellen auf Ihrer Garage haben, können sie an einen Solar-Laderegler angeschlossen werden, und eine Batterie-Bank. Da 48V eine "Standard" Gleichspannung ist, die für Solarausrüstung üblich ist, können Solarzellen an DIRECTLY geleitet werden, um ein 48V elektrisches Motorrad aufzuladen.

Ein Solarladeregler wie der Xantrex C-40 kann 12,24 oder 48V Systeme betreiben. Anstatt sie als typischer Ladesteuerung zu verwenden, kann sie auch als DIVERSION-Controller verwendet werden. Wenn voll aufgeladen, anstatt Strom zu trennen zwischen den Solarzellen und Elektrofahrzeug, würde es einfach RE-ROUTE Macht zu einer anderen Last. Wenn die sekundäre Last war ein kleiner Grid-Tie-Wechselrichter, würde die überschüssige Sonnenenergie an das Netz (oder abziehen von der Menge an Energie, die mein Haus verwendet wird), anstatt einfach verschwendet werden.

GRID-TIE AUTOMATION
Während mein System gut funktioniert, ist es nicht AUTOMATISIERT.
Eine typische Leistung Backup - System würde eine verwenden Automatic Transfer Switch . Ein ATS ist in der Regel zwischen dem Energieversorger und dem Hauptstromunterbrecherkasten angebracht. Es ist ein "Break-before-make" -Schalter, der automatisch die Netzspannung bei einem Blackout trennt und dann die Stromversorgung mit dem Backup-Generator verbindet.

Auf meinem System würde ein typisches ATS nicht funktionieren, da es eine freistehende Garage mit separatem Breaker-Panel hat. Allerdings könnte das System durch eine ausgeklügelte Verwendung von Relais und automatisierten Leistungsschaltern automatisiert werden, wie zum Beispiel das, was in Fahrzeugen im Kraftfahrzeugbereich verwendet wird. An diesem Punkt konnte ich einfach immer lassen Sie die USV laufen und verbunden, und lassen Sie die automatisierte Ausrüstung zu treten, um Backup-Macht während eines Blackout.

Ich habe bereits einige Sonnenkollektoren, Laderegler, einen kleinen Raster-Inverter und einige RV-Teile herum. Es wäre nur eine Frage von ein wenig mehr Arbeit und zu studieren, um das System zu automatisieren.

Elektrizität ist eine wunderbare Sache. Es kann unser Wohnzimmer aufleuchten, unser Haus heizen, unser Essen kochen und uns von einem Ort zum anderen transportieren. Es ist schwer vorstellbar, ohne sie zu leben. Weil so viel von dem, was wir tun, auf Elektrizität basiert, ist es schön, einen Backup-Plan zu haben und alles über Batterien, Generatoren und elektrische Energie zu lernen.

Bitte besuchen Sie 300MPG.org für alle meine sauberen Transport - Projekte oder HIER für meine anderen Instructables klicken.

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