Un «Asistente» de Termostato Inteligente con Control Lineal de Potencia, «Controlador de Voltaje Wi-Fi»

Proyecto de Código Abierto: Creación de un «Asistente» de Termostato Inteligente con Control Lineal de Potencia, «Controlador de Voltaje Wi-Fi»

Resumen: Crear un dispositivo que pueda controlar la potencia de salida de forma lineal, ajustando la potencia de salida en tiempo real según la potencia de red en vivo del sistema fotovoltaico, con el objetivo de minimizar la cantidad de energía que el sistema fotovoltaico exporta a la red.

Introducción

IAMMETER se ha comprometido a ayudar a los clientes a optimizar la eficiencia de sus sistemas fotovoltaicos. Con la creciente brecha entre los precios de la electricidad inyectada y los costos de la electricidad, existe el deseo de minimizar el consumo de electricidad de la red y maximizar la tasa de autoconsumo de los sistemas fotovoltaicos.

Generalmente existen dos enfoques para aumentar la tasa de autoconsumo:

Introducir un sistema de almacenamiento en baterías. (IAMMETER ofrece una función que ayuda a los clientes a evaluar si es rentable introducir un sistema de almacenamiento en baterías Informe: Predicción de los Beneficios del Almacenamiento en Baterías Según el Uso Real)
Controlar racionalmente la carga, idealmente ajustándola en tiempo real según la potencia de la red.

Este artículo aborda principalmente el segundo enfoque: crear un dispositivo capaz de controlar la potencia de salida de forma lineal, equipado con las siguientes características:

Proporciona funcionalidad Wi-Fi (usando ESP32) para controlar la potencia de salida a través de Wi-Fi.
Controla la potencia máxima de salida de forma lineal mediante el modo de regulación de voltaje (ya que controla el voltaje, se recomienda para cargas puramente resistivas, como el elemento calefactor de una caldera).
Soporta una carga resistiva monofásica máxima de 3.5kW, que puede utilizarse en serie con un termostato.
Soporta modo manual, que permite ajustar manualmente la potencia máxima de salida. Soporta modo automático, que ajusta la configuración de potencia máxima de salida en tiempo real según otros medidores o datos de potencia de la red del sistema.

Diagrama del Sistema

Diagrama que muestra la disposición y conexiones del sistema de control de valor de potencia

Módulo de Regulación de Voltaje (Soporta hasta 3.5kW de carga resistiva)

Hemos adoptado un módulo de regulación de voltaje estándar que puede soportar hasta 3.5kW de carga resistiva en un sistema monofásico de 220V.

Este módulo también proporciona entrada de señal analógica estándar (4-20mA, 1-5V) y una interfaz de control digital RS485.

Hemos integrado el módulo Wi-Fi (ESP32) dentro del módulo regulador de voltaje.

Imágenes que muestran las vistas interna y externa del regulador de voltaje con módulo Wi-Fi

Después de agregar el módulo Wi-Fi, todo el módulo de regulación de voltaje se ve de la siguiente manera (el módulo Wi-Fi ya está instalado dentro de una carcasa de plástico).

Experimento

Para hacer la solución más abierta, inicialmente la probamos usando el firmware ESP Home.

Después de una configuración simple, puedes controlar directamente la potencia máxima de salida en Home Assistant, con pasos de ajuste de potencia de 10W.

Más adelante, publicaremos los archivos de configuración de ESP Home relevantes en Github.

controlar la salida del valor de potencia de forma lineal

Integración con Productos IAMMETER

Un propósito principal de crear este «Controlador de Voltaje Wi-Fi» es proporcionar una carga que pueda controlar linealmente la potencia de salida para el sistema IAMMETER.

Más adelante, este «Controlador de Voltaje Wi-Fi» se puede integrar con todos los medidores inteligentes IAMMETER (WEM3080, WEM3080T,WEM3046T,WEM3050T) a través de la interfaz unificada IAMMETER API, leyendo datos de potencia de la red en tiempo real (1s/s) a través de la interfaz modbus/tcp, y ajustando la potencia máxima de salida proporcionada al calentador en tiempo real para maximizar el uso de la energía inyectada del sistema fotovoltaico.

Por supuesto, este «Controlador de Voltaje Wi-Fi» no se limita al uso solo con productos IAMMETER; teóricamente, se puede utilizar junto con cualquier hardware que pueda integrarse en Home Assistant.

Solicitud de Muestras de Prueba

Si tienes un dispositivo controlable en casa, como una caldera que utiliza un calentador resistivo, y estás interesado en este dispositivo, puedes contactarnos para solicitar una muestra de prueba.

Cobraremos una tarifa de $100 USD, que incluye los costos de envío y del producto.