Nissan Leaf laden met zonnepanelen

Olof Bosma

Ik heb een electrische auto : Nissan Leaf
Deze auto heeft een accu van 380 V.
Ik heb ook zonnepanelen; die leveren zo'n 400 V per groep.
Nu wilde ik graag die auto met die panelen kunnen opladen zonder tussenkomst van het lichtnet.

Er blijkt weinig kennis van die Leaf voorhanden te zijn; niet bij de dealer en ook niet bij bedrijven die laadpalen installeren.

De Leaf heeft twee aansluitingen:
1. Voor snelladen (max 100 A). Uit de summiere documentatie blijkt dat dit een DC ingang.
2. Voor normaal laden (max 32 A). Dit is volgens mij een AC 230 V input met Power Factor Control.

Ik heb er ook een kabel bij die in de laatste aansluiting past met een klein kastje en aan de andere kant een standaard geaarde stekker die aangesloten op het net 10 A opneemt.

Weet er iemand meer van die Leaf af waardoor ik zonder onnodige experimenten de gelijkspanning van de zonnepanelen in die auto kan krijgen?

rwwh

Naar alle waarschijnlijkheid gaat het om een CHAdeMO aansluiting (http://www.chademo.com/ ; er is ook wel technische documentatie hierover te vinden). Je zult zeker niet gewoon de spanning kunnen overzetten; de lader en auto moeten met elkaar kunnen overleggen hoeveel stroom er beschikbaar is. En er zal dus een regeling nodig zijn.

Ook aan de kant van de zonnepanelen is een "volger" nodig die continu bepaalt hoeveel stroom bij welke spanning moet worden afgenomen om het paneel optimaal te gebruiken. Die 400V is waarschijnlijk alleen echt beschikbaar als de zo'n volop schijnt. Een inverter die je panelen aan het net koppelt heeft zo'n volger. Zonder volger verspeel je een groot deel van je opgewekte energie, veel meer dan de verliezen bij de conversie (tegenwoordig zo'n 3% van het piekvermogen van de installatie).

Ik neem overigens niet aan dat je zoveel zonnepanelen hebt dat je de normale ladingspoort overschrijdt? Het zou leuk zijn als je op een of andere manier de lader in de auto zou kunnen instrueren om precies zoveel stroom af te nemen als je panelen van seconde tot seconde maken, maar ik denk niet dat daar al een product voor is.

rwwh

Dit kan nog interessant zijn:
http://www.chademo.com/wp/technology/compatibillity/

Met

Battery Electric Vehicles have large state of the art batteries that are an extremely valuable asset for Vehicle to Grid (V2G) or Vehicle to Home (V2H) applications. Nissan and Mitsubishi have already announced the availability of their V2H systems operating with the CHAdeMO protocol and connector. One application is to let this V2H system connected through Home Energy Management System (HEMS) with the roof top photovoltaic panel and communicate with it for the optimal charge and discharge pattern. This is yet another evidence that CHAdeMO is already addressing the needs of both today and tomorrow.

Benm

Ik denk niet dat je die chademo connector nodig hebt, tenzij je een enorme array zonnepanelen hebt. De andere is deze: https://en.wikipedia.org/wiki/SAE_J1772 (vrij duidelijk beschreven specificatie). Je kunt er dus niet 'zomaar' spanning op zetten, maar moet het communiceren en dergelijke.

Gezien de spanningen en stromen waar het hier om gaat zou ik afraden hier zelf mee te gaan experimenteren. Je zou een laadpunt kunnnen kopen en dat aansluiten op de wisselrichter van je zonnepanelen. In principe zou dat ook moeten werken zonder verbinding met het lichtnet, maar waarom je dat in de praktijk zou willen?

rwwh

De invertors van je zonnepanelen werken alleen als er ook netspanning aanwezig is. Dat is een veiligheidssysteem.

Olof Bosma

rwwh en Benm, bedankt voor de info

Beide linken waren mij onbekend en geven al iets meer inkijk. Zowel de CHAdeMO als de SAE J1772 zitten inderdaad in de auto.
Die zonnepanelen hier dienen primair als noodstroomvoorziening (samen met een accusysteem en 230V inverter).
Als er wel stroom is gebruik ik een standaard netinvertor die meevoedt cq. teruglevert.
Dus indirect voed ik die auto al m.b.v. zonnepanelen, maar bij netuitval is dat afgelopen; dan stopt de invertor.
Dan kan het nog wel via het noodstroom circuit: eerst van >400VDC naar 24VDC (n<90%), dan weer naar 230AC (n nog minder), waarbij van belastingoptimalisatie richting zonnepanelen geen sprake is.
Aangezien de verzadigingsspanning van de panelengroepen hier meestal boven de 400V ligt (is temp. afhankelijk: ca. -0,3%/graad C) zou dat de Leaf zo moeten kunnen voeden (als je weet hoe die interfaces werken), want onder die verzadigingsspanning gedragen de panelen zich als een stroombron.
Ik heb bij de auto een EVSE-kabel. Die kan in de auto in de SAE J1772 aansluiting en de andere kant in een enkel fase 230V stopcontact (opname ca. 9A). Er zit een kastje in die kabel die kennelijk de communicatie met de auto verzorgt.
Ik vermoed dat in de auto een gelijkrichter op basis van Power Factor Correctie zit.
Als ik alle beschikbare info bestudeerd heb, ga ik daar maar eens aan meten om meer te weten te komen.

Benm

Als je in een gebied zit waar je noodstoom nodig hebt is het denk ik niet heel handig om een auto te rijden die uitsluitend electrisch werkt. Een hybride auto lijkt me dan een veel handigere keuze, zeker als het een model is dat stroom kan leveren door benzine of diesel te verstoken indien nodig. Indien nodig zou je dan je auto als generator kunnen gebruiken als de netstroom uitvalt en het toevallig ook donker is.

Overigens kunnen ook doodgewone auto's in zo'n situatie een aanzienlijk vermogen leveren - 100 ampere bij 12-15 volt is niet uitzonderlijk voor een auto van redelijk formaat. Met verliezen meegerekend heb je dan toch nog een kilowatt 230V beschikbaar uit een stationair draaiende auto die dan wel een liter of 2 aan benzine per uur opstookt. Vergeleken met een generator geen enorm goed rendement, maar als het voor noodsituaties is kun je er veel mee.

Olof Bosma

Er is geen sprake van een probleem. Ik kan alles met die auto wat ik wil.
Maar toen bleek dat de dealer en de intallateur voor laadpalen hier niets over konden vertellen (terwijl ze wel belangstelling hebben), ging het bij mij kriebelen.
Ik vroeg me af waar die kennis dan wel zit en of er soms iets mee te doen valt. Vandaar dat ik het eens op het forum probeerde.
Daar komt nog bij dat ik overweeg nog wat groepen zonnepanelen bij te leggen en dan moet ik nog beslissen over de groepenindeling en de spanning per groep. Dat kan misschien beter als ik meer weet over die Leaf. Ook blijkt dat die 400V nu niet zo handig is voor DC-converters, nodig voor het bijhouden van de buffer accu's. Ik gebruik daarvoor schakelende voedingen. Voor enkelfase-exemplaren is de spanning net te hoog (kan onbelast oplopen tot boven de 500V). Voor 3-fase-exemplaren is 400V weer net te laag.

rwwh

Dit is waarom apparatuur die voor zonne-energie is gemaakt een heel groot spanningsbereik aankan. Voor moderne windmolens geldt dit overigens ook: die produceren wel wisselspanning, maar die wordt eerst gelijkgericht en dan met een inverter op het net aangesloten. De verliezen die hierbij optreden zijn kleiner dan de inefficiëncy die je hebt als je je zonnepanelen niet ideaal belast. Als je een zeer sterk variërende vermogensbron hebt met een behoorlijke interne weerstand (zonnepanelen) en die wilt koppelen met een acculader in de auto die heel veel werk moet doen om de cellen van de batterij op de juiste manier te belasten, dan is er iets meer nodig dan twee koperdraadjes om die met elkaar te verbinden.

Olof Bosma

Inderdaad heb ik ooit met een auto zo stroom opgewekt. 600W leverde dat op. Om dat verder te voorkomen heb ik nu een vaste noodstroomvoorziening (2kW).
De verzadigingsspanning van een zonnepaneel (het punt waarbij de PN-overgangen in geleiding komen) wordt voornamelijk door de temperatuur bepaald (-0,3%/graad C).
Toevallig hebben loodaccu's een vergelijkbaar temperatuurgedrag en hiervan zou je dus kunnen profiteren. Zover ik weet geldt dat echter niet voor lithium-ion accu's.
Maar dit zijn eigenlijk bijzaken; altijd oplosbaar.
Waar het mij omgaat:
Zonnepanelen hebben een nadeel: vrijwel nooit komt de energieproductie overeen met de vraag.
Je moet dus die overtollige energie kunnen opslaan. Je hebt een accu nodig (afgezien van terugvoeden naar het lichtnet natuurlijk, maar het gaat even om het principe).
Heel vervelend zo'n accu; er is nogal wat capaciteit nodig.
Maar ... precies zo'n accu zit in een electrische auto. Die kan het nadeel van het zonnepaneel dus ondervangen.
Wat jammer nu, dat de aansluitingen aan die auto deze toepassing niet toelaten (volgens de specificaties).
Je moet namelijk tussen 220VAC en 240VAC aanbieden en dan wordt er 9A getrokken. Dus een vast vermogen en niet wat het zonnepaneel op dat moment levert.
En daar zoek ik dus een weg omheen. Het directe nut is vers twee, dat is wel vaker bij onderzoek.

Benm

Dat die auto alleen wil laden met minstens 9A is ergens een ontwerpkeuze van de fabrikant. Een logische keuze gezien die dingen normaliter vanaf het lichtnet geladen worden en dat afgezekerd is op 10, 16 of 25 (of meer) ampere.

De weg eromheen zal een eenvoudige zijn: de laadelectronica in de auto vervangen voor iets dat ook met lager vermogen kan laden lijkt me praktisch nauwelijks uitvoerbaar. Wellicht is interessant eens te kijken hoe snel die auto kan starten en stoppen met laden.

Ik vrees dat dit dusdanig lang (een minuut oid) is dat je het alleen zou kunnen bufferen met externe accu's, maar als je die al hebt is het wellicht toch een optie. Als je bijvoorbeeld 3A/230V uit je panelen haalt (na een wisselrichter) en accu's als buffer hebt kun je bijv de auto 1 minuut laden en 2 minuten niet laden om zo het verbruik te matchen aan je opbrengst. Extreem omslachtig, maar wellicht niet onmogelijk.

Om het werkend te krijgen off-grid zou je eventueel een lichtnet kunnen simuleren met een inverter die draait op je bestaande accu's - mits galvanisch geisoleerd zou dat geen verschil moeten maken met het echte lichtnet, afgezien van dat je niets terug kunt leveren en het vermogen beperkt is.

rwwh

Ik denk niet dat het "minstens 9A" is, het is gewoon een vast vermogen van 2kW. Net als een wasmachine je niet de mogelijkheid geeft om de verwarmingsspiraal te variëren. De voeding van die stekker is bedoeld als domme verbruiker. Over de 230V kabel is geen communicatie mogelijk met de lader: naar kleine variaties in de spanning en frequentie wordt niet geluisterd. Voor slim laden is die andere stekker bedoeld: daarmee kun je praten, en die kun je dus in theorie precies van moment tot moment vertellen hoeveel vermogen er beschikbaar is. Dit kun je vergelijken met de communicatie over de spanning op een USB poort; ook hier wordt continu uitgewisseld hoeveel stroom er beschikbaar is en hoeveel er wordt gewenst. Een afnemer van USB-stroom mag niet zomaar zijn gewenste vermogen zuigen....

Benm

Daar is die chademo stekker inderdaad voor bedoeld, daarmee kan zo'n auto eerst vragen hoeveel stroom er beschikbaar is en vervolgens die hoeveelheid afnemen.

Die SAE stekker is min of meer een 'krachtstroomaansluiting' zoals je die bij electrische fornuizen en dergelijke nog wel eens ziet. Het is zeker niet beperkt tot 2kW, maar kan tot 19kW aan op 230V (ca 80A).

Laden met 2 kW zou ook een beetje zinloos zijn gezien de tijd die dat kost, en als dat de werkelijke belasting was konden ze er net zo goed een schuko stekker aan zetten - die is nog altijd goed voor ruim 3 kW.

Olof Bosma

Er is een handboek bij de Leaf (van de categorie: let op dat je je vingers niet tussen de deur houdt bij het dichtslaan).
Aan de hand van de documentatie die daarin staat leid ik het volgende af:
Er zijn twee aansluitingen: CHAdeMO en SAE J1772.
De SAE J1772 is bedoeld voor wisselspanning en dus zit de lader daarvoor in de auto. Die lader is standaard 3 of 4kW maar optioneel 6kW. Die optie heb ik.
Bij deze aansluiting bepaalt de interne lader de afgenomen stroom. Daarvoor geeft de netaansluiting op een of andere wijze via telemetrie door hoeveel stroom afgenomen mag worden. De interne lader zal die waarde dan niet overschrijden. De openbare laadpalen blijken zo’n 4 kW toe te laten. Deze aansluiting is enkelfase met een stroom van max. 32A.
Zo werkt ook die netkabel met de standaard netstekker die ik heb. Die gaat in dezelfde SAE J1772 aansluiting. Er zit een kastje in die kabel en die zal ongetwijfeld melden dat de maximum af te nemen stroom 9A is. Die wordt dan ook uit het net getrokken.
De CHAdeMO aansluiting is bedoeld voor DC en kan 50kW hebben: het snelladen. Hier zit de lader in het laadstation en werkt het andersom: de auto vertelt hoeveel stroom er geleverd moet worden en wanneer het moet stoppen.
Tot op heden ben ik nog niet achter de protocollen waarmee de aansluitingen communiceren.
Nu heb ik het sterke vermoeden dat de interne lader Power Factor Correction heeft. Dat betekent in dit geval dat de momentele opgenomen stroom evenredig wordt gehouden met de momentele spanning, door de overzetverhouding steeds aan te passen aan de momentele spanning van het net; kortom de lader gedraagt zich richting het net als een lineaire weerstand.
Daarom was ik van plan dat eens na te meten en als dat klopt kun je dus met de spanning het opgenomen vermogen regelen, en die dus aanpassen aan het vermogen van de zonnepanelen. Weliswaar staat in de “documentatie” dat die spanning tussen 220VAC en 240VAC moet zijn, maar wellicht accepteert de auto toch lagere spanning (en misschien wel DC) en dan zijn er mogelijkheden.
Als blijkt dat deze weg niet tot succes leidt, zal ik toch verder achter die protocollen aan moeten. Er moeten toch mensen zijn die hier meer van weten?

Benm

Uiteraard zijn er mensen die er veel meer van weten, in ieder geval de ontwikkelaars van het electrische systeem van die leaf. Of je die mensen kunt vinden en hoeveel kennis ze willen delen is een heel andere kwestie.

Of de auto DC accepteert kun je wellicht zelf nog wel uitvinden - in dat geval zou de eerste component die je tegenkomt vanaf het AC aansluitpunt een gelijkrichter (brugcel?) moeten zjn, die met dit soort stromen groot genoeg is om op te vallen.

Ik vermoed overigens wel dat dat het geval is - het opladen van dit soort accu's is een nogal delicaat werkje dan vrijwel vereist dat men op een gegeven moment de inkomende stroom omzet in een redelijk nauwkeurige DC spanning.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Nissan Leaf laden met zonnepanelen

Nissan Leaf laden met zonnepanelen

Re: Nissan Leaf laden met zonnepanelen

Re: Nissan Leaf laden met zonnepanelen

Re: Nissan Leaf laden met zonnepanelen

Re: Nissan Leaf laden met zonnepanelen

Re: Nissan Leaf laden met zonnepanelen

Re: Nissan Leaf laden met zonnepanelen

Re: Nissan Leaf laden met zonnepanelen

Re: Nissan Leaf laden met zonnepanelen

Re: Nissan Leaf laden met zonnepanelen

Re: Nissan Leaf laden met zonnepanelen

Re: Nissan Leaf laden met zonnepanelen

Re: Nissan Leaf laden met zonnepanelen

Re: Nissan Leaf laden met zonnepanelen

Re: Nissan Leaf laden met zonnepanelen