Groupe électrogène 24 Volts

[machaon]

Bonsoir à tous,

ayant lancé ce sujet , voici les retours des premiers essais.

Objet : concevoir et construire un groupe electrogne (GE) 24V a partir d'un alternateur PL et d'un moteur thermique motopompe (GP) de récupération.

But: recharger un parc de batterie OPzS 532Ah à travers un MPPT blue solar 40A Victron ( donc courant de charge max 40A) utilisé habituellement pour le parc PV et devié via un inverseur de source au profit du GE dans ce cas .
Meme si l'unanimité des forums postulent que ce n'est pas possible d'utiliser un MPPT solaire pour reguler la charge d'un parc batt, par un alternateur voiture !!!

Données :

1/Alternateur Paris Rhone A14R38T 24V/70A , sans regulateur de tension , pas de courbe de production specifique dispo, mais rendement µ optimun vers 2000rpm et production estimée 30/40A selon :http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/04/71/71/PDF/tel-00007091.pdf

2/ moteur Honda G150 4T Pmax 2,6Kw à 3600rpm ,
couple max à 3000rpm et 2,3Kw max et 1,8Kw en continu.
conso specifique : 421g/Kwh

1ere Approche par calcul :

Sachant que le µ alt est env 50% à 2000rpm, et sa production I de 30/40A sous 28V env à ce regime, sa puissance meca consommée serait de : 30A X 28V / O,5 = 1680W et un rendement de transmission de 90% ,soit total 1680 /0,9 = 1866W environ !!!!!
qui correspondent parfaitement aux 1,8Kw continu fourni par le GP Honda à 3000rpm (courbe de puissance)

Donc l'idée est de faire coincider le meilleur µ alternateur(2000rpm) avec celui du meilleur µ moteur (couplemax3000rpm) pour une conso minimum , donc un accouplement GP/alt par courroie trapezoidale au taux de reduction de 3000/2000 = 1,5

Le premier essai avec un taux de reduction disponible de 1,16 env , donnait des resultats corrects , mais ne laissait pas "respirer" convenablement le moteur.

Apres recup à la casse (0€) d'une poulie et usinage au tour pour l'adapter sur arbre moteur j'obtient un rapport reduction final d'environ 1,45 .... y'a pire vu le prix !!!

Essais et mode opératoire:

le moteur est mis en T° avec un fond de SP95E10 , jusqu'a panne de carburant. Puis on rajoute une quantité pesée (précision 1g) de carburant, on redemarre le moteur, amorcage du courant excitation , puis on lance le chronometre , reglage fin du regime moteur ,et on mesure regulierement I, V, rpm mot, rpm alt , T° alt au cours de l'essai, juqu'a l'arret du moteur par panne seche.

Resultats :
Ess(g) durée (mn) conso(g/h) T° alt rpm mot rpm alt taux red I(A) V(v) P (w) µ(%)
358 32 671 60° 3000 2050 1,46 28,5 28,25 814 51
364 45 485 56°c 2700 1850 1,46 23,0 27,72 622 54
714 66 649 48°c 2960 1860 1,59 24,3 27,9 678 44
710 64 665 50°c 2980 1980 1,5 27 28,2 734 46
372 33 676 52°c 2420 2080 1,16 29 28,2 817 50

(les variations du taux red est due au remplacement de courroie 1,46 =>1,59, et le 1,16 est du à la mise en place de la poulie initiale , µ = P elec restituée/P meca consommée)

interpretations :

1°/ le nb d'essai est insuffisant pour tirer une conclusion fine, meme s'il apparait une correlation avec l'approche théorique , notamment concernant le rendement de l'alt (µ).

2°/ faire des essais sur une plage de regime moteur + large (2000/3600) , afin d'etablir la courbe de prod alt I =f(rpm)

3°/si l'on considere que la puissance energetique de 1l de SP95E10 = 9680Wh , et que le bilan electrique produit des essais est de 1,28Wh/g de carburant brulé , soit env 936Wh/litre,
alors , on a 936/9680 = 0,097 soit env 0,1 soit 10% de rendement energetique global !!!
(à comparer avec un GE du commerce ?)

4°/ le courant I produit ne depend que du rpm alt , et ce , quelque soit la tension du courant d'ammorcage ( de 12 à 24v)

5°/ le plus interressant , est que le comportement du MPPT face à un courant alternatif redressé et non filtré , est plutot satisfaisant. Il semble décrocher au dela de 32A , peut etre que la tension apparente associée depasse alors le 50V en entrée du MPPT, qui se met alors en protection ??(si quelqu'un a une explication?)

Reste à approfondir les mesures , pour confirmer sa capacité à gerer correctement les phases bulk et absorption.

En tous cas , l'experimentation concernant le couple : MPPT /alternateur recup, montre que nous sommes très loin de "leur totale incompatibitité" tant annoncée sur divers forum specialisés........
Merci pour toutes vos suggestions, et en attente de vos conseils.
a+ pour de nouvelles mesures
machaon

[jonule]

salut !
bref, tu recharges bien tes batteries avec de l'essence, même si le rendement est de 10% (j'imagine que tu récupères pas la chaleur) ? tu recharges en combien de temps ?
tu utilises une double entrée de ton MPPT ou tu débranche les PV ?
merci

[Forhorse]

J'ai pas tout lu, mais perso j'ai du mal a voir l’intérêt de passer par un régulateur "solaire" quand la source d’énergie est un alternateur qui est censé disposer de son propre régulateur interne...
plomber le rendement peut être ?

[machaon]

bonjour,

precisions:

le but est de charger les batteries uniquement lorsque le SOC descend au dessous d'un seuil CRITIQUE defini (ex : 60%) et que l'absence de soleil ou de vent ne permet pas de remonter le SOC immediatement .
C'est donc un systeme de secours a usage exceptionnel

pour répondre :

Je passe par un inverseur de source 50A Hager à 35€ pour ne pas a avoir a debrancher les PV a chaque fois , et je beneficie donc du Voltmetre , de l'amperemetre et du coupe batterie de la ligne PV. ca évite donc l'investissement en double de ce materiel de controle.
Le GE ne devrait donc fonctionner que 3 ou 4 h max (3 à 4l essence ou 90/120Ah) en cas de besoins, lesquels se sont averés nessecaires que 5 à 6 fois durant toute l'année 2012.....soit au total 20à25Lsp95 /année.

L'interet de passer par le MPPT, c'est

1° - il n'y avait pas de regulateur sur cet alternateur.

2° - avec le MPPT tu beneficies d'un regulateur bien plus performant et précis et reglable (3 etapes bulk, absortion floating) qu'un regul de base d'alternateur , qui risque de plomber bien plus le rendement si je ne m'abuse? Ou si tu peux m'expliquer le pourquoi du comment je suis prenneur.

3° - la raison principale ....... C'est que le MPPT .... tu l'as deja! puisque tu as des PV donc economie d'achat d'un regulateur intelligent d'alternateur (300€) materiel de plaisance !

Et surtout gardons bien a l'esprit que ce GE s'inscit dans une démarche d'autonomie econome donc faire un max avec de la recup , quite à ne pas pinailler sur qqs % de rendement....

'ai fait quelque essais supplementaires ce jour , et le debut de courbe de prod .

[chatelot16]

pour faire la même chose j'utiliserait l'alternateur avec un simple reostat d'exitation , pour chercher l'optimum de rendement de l'alternateur et du moteur thermique ... on peut garder le regulateur d'origine pour limiter la tension et eviter de bouziller les batterie si on laisse tourner trop longtemps , mais vu le prix de l'essence je pense que tu ne va jamais charger les batterie a l'essence completement : il vaut mieux laisser faire le soleil


je pense que le moteur thermique va plutot servir a eviter la decharge trop profonde : donc tu va le faire marcher quand les batterie sont prete a recevoir le courant maxi

si il faut faire participer le regulateur MPPT il faudrait connaitre son comportement exact ... il y un risque qu'il soit incompatible avec l'alternateur ... il faut se mefier avec ces bazard plein de logiciel

par exemple si tu baisse l'exitation par un rheostat pour diminuer le courant et la puissance et laisser le moteur tourner sans surcharge , le MPPT est capable de baisser la tention d'entré pour s'adapter a ta reduction d'exitation et continuer a tirer la puissance maxi : le MPPT va te casser ta tentative de reduire la puissance !

[stefano]

Bien vu Machaon !! Je t'espère satisfait de toi-même ?!? ;-)
Comme tu le dis, même si qq % de rendement supplémentaires peuvent toujours être trouvés, globalement je pense que cette approche est l'une des meilleures…

Ce que je peux confirmer, de par mon expérience pratique, est qu'un alternateur pourvu de son régulateur d'origine EST INCAPABLE de recharger à peu près correctement des batteries ! (ouhla ! je sens déjà des réactions vives…)

Explications… Ce n'est pas étonnant puisqu'une batterie de véhicule n'a — contrairement aux croyances — à peu près pas pour fonction de charger une batterie qui est sensée être toujours pleine, mais d'alimenter la consommation du bord (essuis-glaces, ventilation, feux en tout genre, etc.)

La preuve, c'est le cas particulier du voilier, qui, par définition, n'a pas besoin de sa bourrique pour avancer, mais seulement de vent. Or les consommateurs du bord ne manquent pas de puiser dans les réserves !! Et à bord d'un voilier le seul moyen pour que l'alternateur recharge de façon satisfaisante la batterie dédiée aux servitudes est de virer le régulateur d'origine et le remplacer par un régulateur évolué, capable d'optimiser le peu de temps «machine en route».

Je crois donc que ton approche est l'une des plus pragmatiques, et si pas de MPPT à disposition, alors la solution du régulateur intelligent (type Balmar ou Xantrex) s'impose…

[machaon]

bonsoir

pour faire la même chose j'utiliserait l'alternateur avec un simple reostat d'exitation , pour chercher l'optimum de rendement de l'alternateur et du moteur thermique ... on peut garder le regulateur d'origine pour limiter la tension et eviter de bouziller les batterie si on laisse tourner trop longtemps , mais vu le prix de l'essence je pense que tu ne va jamais charger les batterie a l'essence completement : il vaut mieux laisser faire le soleil


je pense que le moteur thermique va plutot servir a eviter la decharge trop profonde : donc tu va le faire marcher quand les batterie sont prete a recevoir le courant maxi

oui chatelot, tu as parfaitement saisi l'esprit de la demarche, sauf que si tu as un parc batterie, c'est que tu as des PV ou une eolienne , donc au minimum un PWM ou un MPPT et que tu peux donc l'utiliser pour reguler ton GE .....pas besoin de s'affubler d'un autre regulateur .... et d'un rheostat qui pourrait etre contrarié par les algoryhtmes du MPPT ?

Par contre, j'ai remarqué un echauffement anormal de la connexion de l'amperemetre analogique sous 27A AC ~ redressé produit par le GE, alors que ce phenomene est absent sous 27A - continu des PV et presence d'un leger gresillement haute frequence audible ???
Question a chatelot expert : que mesure un amperemetre a aiguille (analogique) sous regime d'un courant allternatif triphasé redressé mais non filtré ? I crete , I moyen, I integré?

Merci Stephano, l'approche des regulateurs utilisés en plaisance est tres eclairante sur les mediocres capacités des regulateurs integrés basique des alternateurs.

Reste , a étudier de plus pres la réaction du MPPT face a un courant ~ redressé mais non filtré .
Si des experts peuvent nous renseigner, merci

Machaon

[chatelot16]

amperemetre a aiguile ne dit pas quel type d'amperemetre !

un type d'amperemetre courant , ferromagnetique mesure le courant efficace ( plus clairement RMS en englais ) le mot efficace est trompeur car ça veut dire efficace pour faire chauffer les resistance , mais pas efficace pour charger les b atterie , c'est le courant moyen qui compte pour charger les batterie

les galvanometre a cadre mobile mesure le courant continu et indiquent bien le courant moyen quand il i a un peu d'alternatif avec

la tension d'un alternateur est du tripahsé redressé : 6 bosse par periode : ça peut faire du bruit dans les systeme audio mais ça n'a pas grande importance pour les circuit de puissance : je ne vois pas pourquoi 27A du groupe chaufferait plus que 27A du soleil

ne serai ce pas plutot que depuis que tu essaie le groupe tu a fait bouger un fil et desseré une connexion ?

il y a aussi des amperemetre a aimant mobile ... comme ceux qu'il y avait sur tabeau de bord des ancienne voiture et qui sont encore disponible pour bateaux ou batterie fixe : la aussi ça indique bien le courant moyen

c'est avec les voltmetre qu'il faut se mefier : il y en a beaucoup qui se font induire en erreur par l'ondulation : ça fait monter l'indication de tension et fait croire que la batterie est pleine avant qu'elle ne le soit vraiment

[jonule]

bonjour machaon,
comment fais tu pour asservir le GE à la décharge profonde des batteries ?
tu exploites un voyant de décharge profonde ?
ton GE est à démarrage automatique ou c'est toi qui le lance ?

pour ton ampèremètre, regardes à combien il est donné pour supporter la mesure d'ampère en AC, on sait jamais, les plus nuls du commerce font 10A maxi en mesure d'ampère AC et ne font pas le DC, tu as quoi comme matos ?

[machaon]

bonsoir Chatelot ,jonule

coté amperemetre , faut je retrouve les ref, mais c'est de l'amperemetre "bas de gamme" , quoique assez fidele car je les ai comparé à trois multimetres differents , donnant en general une erreur positive de +5% environ (acceptable, suffit de l'etalonner).

J'avais pensé à un "relachement" de la connexion du à des micro vibrations engendrées par les mini-ondulations du courant redressé, (cas frequent avec les T alternative sur borniers) mais ayant eu la chance de le voir "claquer " en direct, j'ai tout de suite verifié le serrage des vis connexion, qui était correct, mais les bornes etaient très chaude (>70°c plastic en fusion) ainsi que la barette de jonction.

je n'ai jamais eu un tel echauffement avec le 27A issu des PV?
Je vais faire de mesure de T° comparative sous 27A avec sonde kty10.
Mon intuition me laisse penser que les hexa-ondulations n'y sont pas pour rien?(raisonnace, harmonique??)

Hola! hola! jonule !!!!!! doucement ....je teste juste la prod de l'alt et le comportement du MPPT.

Pour asservissement GE , on verra plus tard... si necessaire ?

Je ne suis pas partisan du tout automatique à donff, et il est parfois salavateur (et adamo) de verifier les niveaux du GE avant de le demarrer au lanceur, n'est il pas !!!

Pour l'instant et depuis 2 ans , un relevé biquotidien du BMV 600 m'averti largement avant le SOC critique.
Par ailleur , le BMV 600 victron , possede une alarme sonore programable, et une sortie prévue pouvant actionner un relais (de mise en route GE par ex).